Растворы представляют собой однородные смеси. Однако есть растворы с другими жидкими, газообразными или даже твердыми веществами.
Максимальное количество вещества, которое может быть растворено в определенном количестве растворителя, образуя стабильную систему, называется растворимостью. В обычных условиях это всегда вопрос температуры и, возможно, давления. Любое количество вещества по отношению к количеству растворителя называется концентрацией.
Химическое равновесие
В обратимых реакциях, которые состоят не только из прямой, но и из обратной реакции, существует характерное соотношение исходных материалов и продуктов при постоянной температуре. В результате устанавливается равновесие, при котором скорость прямой и обратной реакции одинакова.
Растворение вещества в воде возможно до тех пор, пока концентрация вещества не достигнет предела растворимости. В этот момент образуется фаза нерастворенного материала. В случае твердых тел это почва.
Раствор может быть перенасыщен на короткое время, но избыток растворенного вещества быстро выпадет в осадок. Устанавливается динамическое равновесие, при котором вещество растворяется с той же скоростью, что и выходит из раствора, в результате раствор становится насыщенным.
Если температура и давление специально не указаны для растворимости, обычно применяются стандартные условия: температура 20-22 C, давление — 1 бар.
Следующие параметры могут влиять на растворимость вещества в воде:
Полярность
Вещества, состоящие из ионов или молекул, содержащих заряды, называются полярными. Молекулы без этих зарядов называются неполярными. Молекула воды полярна, потому что две ее молекулы водорода имеют положительный частичный заряд, а молекула кислорода имеет отрицательный заряд. Поскольку подобное растворяется в подобном, полярные вещества, такие как соли, более растворимы в воде, чем неполярные вещества, например, масло.
Температура
Температура прямо влияет на растворимость веществ. Когда вещество растворяется в воде, энергия либо выделяется, либо поглощается (в виде тепла). Первые процессы растворения называются экзотермическими, а вторые — эндотермическими. Если процесс эндотермический, растворимость вещества увеличивается с повышением температуры. Это верно для большинства твердых тел. В экзотермических процессах растворимость уменьшается с повышением температуры, что обычно свойственно газам.
Давление
Давление практически не влияет на растворимость твердых веществ в воде. С другой стороны, объем газов сильно зависит от давления. Поэтому их растворимость в воде напрямую зависит от давления. При этом действует следующее правило: чем выше давление, тем больше газа переходит в раствор.
Значение pH
Когда некоторые вещества растворяются, из молекул воды образуются ионы. Примером этого является хлор, который вызывает образование ионов H+ в воде. В зависимости от pH растворителя он может содержать больше ионов H+ или больше ионов OH-.
Чистая вода — нейтральный растворитель.
Соленость и наличие других веществ
На растворимость веществ также влияет то, содержатся ли в воде другие вещества. Однако не только концентрация одной соли может влиять на растворимость другой соли в воде, но, например, содержание солей может изменять растворимость газов. Кислород менее растворим в соленой воде, чем в пресной.
