Rozpuszczalność – zdolnośćsubstancji chemicznych w postacistałej,ciekłej igazowej (substancji rozpuszczonej) dorozpuszczania się w stałej, ciekłej lub gazowej faziedyspergującej (rozpuszczalniku), tworzącmieszaninę homogeniczną (roztwór). Rozpuszczalność danej substancji jest wyrażana najczęściej jako maksymalna ilość substancji (wgramach lubmolach), którą można rozpuścić w konkretnejobjętości rozpuszczalnika (zwykle w 100 cm³) w ściśle określonych warunkachciśnienia itemperatury (zwykle są towarunki normalne)[1][2]. Zgodnie z definicjąIUPAC analityczny skład roztworu nasyconego wyrażony w postaci zawartości danej substancji rozpuszczonej w danym rozpuszczalniku jest rozpuszczalnością tej substancji. Rozpuszczalność może być podawana jakostężenie,molalność,ułamek molowy, stosunek molowy itd.[3]
Mówiąc inaczej, rozpuszczalność określa, jak dużo danego składnika można rozpuścić w danym rozpuszczalniku w sprecyzowanych warunkach, aby uzyskaćroztwór nasycony.
Rozpuszczalność nie powinna być mylona z szybkością rozpuszczania. Rozpuszczalność jest pojęciemtermodynamicznym (tzn. opisujestan równowagi), a rozpuszczanie dotyczykinetyki (tzn. opisuje szybkość procesu). Substancje o wysokiej rozpuszczalności niekoniecznie rozpuszczają się szybko.
W pewnych warunkach może dochodzić do przekroczenia rozpuszczalności danej substancji, prowadząc do powstawaniametastabilnychroztworów przesyconych.
W przypadku „rozpuszczania” gazu w innym gazie lub cieczy w innej cieczy mówi się, że się ze sobą mieszają. Przykładowowoda miesza się zetanolem, natomiastheksan nie miesza się z wodą.
Rozpuszczalnośćsubstancji zależy od:
gdzie:
– iloczyn rozpuszczalności dla kryształów o powierzchni molowej
– iloczyn rozpuszczalność dla kryształów o powierzchni molowej dążącej do zera (to znaczy dla kryształów bardzo dużych),
–napięcie powierzchniowe kryształów w roztworze,
– powierzchnia molowa kryształów (w wymiarze m²/mol),
–stała gazowa,
–temperatura absolutna.
Inne czynniki, jak na przykład intensywność mieszania mogą pływać na szybkość rozpuszczania, lecz nie wpływają na rozpuszczalność.
Pojęcie rozpuszczalności odnosi się zwykle do specyficznejfazy. Tak więcaragonit ikalcyt mają generalnie różną rozpuszczalność, chociaż chemicznie są tą samą substancją (węglan wapnia).
Rozpuszczalnikipolarne (np. woda) mają tendencje do lepszego rozpuszczania substancji polarnych lub jonowych (hydrofilowych), zaś niepolarne (np.tłuszcz lubtoluen) rozpuszczają lepiej substancje niepolarne (lipofilowe). Często podawane jest to jako reguła „podobne rozpuszcza podobne”. Jest to czasem podstawą klasyfikacji substancji (np. podziałwitamin na rozpuszczalne w wodzie i rozpuszczalne w tłuszczach). Reguła ta jest też podstawą mechanizmu działaniadetergentów.
Ze wzrostem temperatury, rozpuszczalność najczęściej rośnie dlacieczy iciał stałych, zaś maleje dlagazów, ale znanych jest wiele wyjątków od tej reguły (np. rozpuszczalnośćsiarczanu wapnia w wodzie maleje ze wzrostem temperatury)
Efekt ciśnienia na rozpuszczalność faz skondensowanych (ciecze, ciała stałe) jest stosunkowo niewielki i przeważnie ignorowany w praktyce.
Różne substancje mogą się znacznie różnić rozpuszczalnością. Substancje czasem określane są terminami „nierozpuszczalna”, „słabo rozpuszczalna”, „dobrze rozpuszczalna” itd. Jednakże takie klasyfikacje mają ograniczoną użyteczność. Na przykład rozpuszczalność 1 g/kg może być uważana w niektórych zastosowaniach za „słabą” (np. winżynierii procesowej), a w innych za „wysoką” (np. przy opisie procesukorozji lub w chemii środowiska naturalnego). Substancje zupełnie nierozpuszczalne (jeśli w ogóle istnieją) są rzadkie. Współcześnie chemia często zajmuje się rozpuszczalnościami orzędzie wielkości od 10−12 kg/kg (ppt) do zupełnej mieszalności z rozpuszczalnikiem.
Dla gazówprawo Henry’ego mówi, że rozpuszczalność gazów w cieczach jest proporcjonalna dociśnienia parcjalnego tego gazu:
gdzie:
– stężenie gazu rozpuszczonego w cieczy (mol/l),
– stała zależąca od temperatury, rozpuszczalnika i gazu (na przykład dlatlenu w wodzie w temperaturze 25 °C stała k wynosi 1,3×10−3mol/dm3×atm),
–ciśnienie parcjalne gazu (atm).
Pojęcia rozpuszczalności zwykle nie stosuje się do gazowych rozpuszczalników. Zamiast rozpuszczalności w gazach mówi się zwykle oprężności pary nad fazą ciekłą lub stałą.
Oprócz roztworów ciekłych, znane są teżroztwory stałe, tzn. takie, gdzie roztwór jest ciałem stałym. Układy takie maja duże znaczenie praktyczne, gdyż substancje rozpuszczone mogą silnie zmieniać własności fizyczne i chemiczne roztworu stałego. Przykładem tego są silnie zróżnicowane właściwościstopówżelaza (zob.stop żelaza z węglem) ialuminium w zależności od zawartości różnych składników. Roztworami stałymi jest też wieleminerałów.
- ↑Loretta Jones, Peter Atkins: Chemia ogólna – cząsteczki, materia, reakcje. Wydawnictwo Naukowe PWN, 2006.ISBN 83-01-13810-6. Brak numerów stron w książce
- ↑Rozpuszczalność. W: Chemia. Słownik szkolny. Warszawa: Wydawnictwa Szkolne i Pedagogiczne, 1993, s. 294.ISBN 83-02-04981-6.
- ↑Solubility. W: A.D. McNaught, A. Wilkinson: IUPAC. Compendium of Chemical Terminology, 2nd ed. (the „Gold Book”). Oxford: Blackwell Scientific Publications, 1997, seria: XML on-line corrected version: (2006-) created by M. Nic, J. Jirat, B. Kosata; updates compiled by A. Jenkins.DOI:10.1351/goldbook.ISBN 0-9678550-9-8. (ang.).{{Cytuj książkę}} Linki zewnętrzne: "seria". Brak numerów stron w książce
- ↑Hefter, G.T.; Tomkins, R.P.T (ed.), „The Experimental Determination of Solubilities”, Wiley-Blackwell, 2003.ISBN 0-471-49708-8.
