Какие свойства у растворимости

Растворы — гомогенные (однородные) системы переменного состава, которые содержат два или несколько компонентов.

Наиболее распространены жидкие растворы. Они состоят из растворителя (жидкости) и растворенных веществ (газообразных, жидких, твердых):

Жидкие растворы могут быть водные и неводные. Водные растворы — это растворы, в которых растворителем является вода. Неводные растворы — это растворы, в которых растворителями являются другие жидкости (бензол, спирт, эфир и т. д.). На практике чаще применяются водные растворы.

Растворение веществ

Растворение — сложный физико-химический процесс. Разрушение структуры растворяемого вещества и распределение его частиц между молекулами растворителя — это физический процесс. Одновременно происходит взаимодействие молекул растворителя с частицами растворенного вещества, т.е. химический процесс. В результате этого взаимодействия образуются сольваты.

Сольваты — продукты переменного состава, которые образуются при химическом взаимодействии частиц растворенного вещества с молекулами растворителя.

Если растворителем является вода, то образующиеся сольваты называются гидратами. Процесс образования сольватов называется сольватацией. Процесс образования гидратов называется гидратацией. Гидраты некоторых веществ можно выделить в кристаллическом виде при выпаривании растворов. Например:

Что представляет собой и как образуется кристаллическое вещество синего цвета? При растворении в воде сульфата меди (II) происходит его диссоциация на ионы:

Образующиеся ионы взаимодействуют с молекулами воды:

При выпаривании раствора образуется кристаллогидрат сульфата меди (II) — CuSО4 • 5Н2О.

Кристаллические вещества, содержащие молекулы воды, называются кристаллогидратами. Вода, входящая в их состав, называется кристаллизационной водой. Примеры кристаллогидратов:

Впервые идею о химическом характере процесса растворения высказал Д. И. Менделеев в разработанной им химической (гидратной) теории растворов (1887 г.). Доказательством физико-химического характера процесса растворения являются тепловые эффекты при растворении, т. е. выделение или поглощение теплоты.

Тепловой эффект растворения равен сумме тепловых эффектов физического и химического процессов. Физический процесс протекает с поглощением теплоты, химический — с выделением.

Если в результате гидратации (сольватации) выделяется больше теплоты, чем ее поглощается при разрушении структуры вещества, то растворение — экзотермический процесс. Выделение теплоты наблюдается, например, при растворении в воде таких веществ, как NaOH, AgNО3, H2SО4, ZnSО4 и др.

Если для разрушения структуры вещества необходимо больше теплоты, чем ее образуется при гидратации, то растворение — эндотермический процесс. Это происходит, например, при растворении в воде NaNО3, KCl, K2SO4, KNO2, NH4Cl и др.

Растворимость веществ

Мы знаем, что одни вещества хорошо растворяются, другие — плохо. При растворении веществ образуются насыщенные и ненасыщенные растворы.

Насыщенный раствор — это раствор, который содержит максимальное количество растворяемого вещества при данной температуре.

Ненасыщенный раствор — это раствор, который содержит меньше растворяемого вещества, чем насыщенный при данной температуре.

Количественной характеристикой растворимости является коэффициент растворимости. Коэффициент растворимости показывает, какая максимальная масса вещества может раствориться в 1000 мл растворителя при данной температуре.

Растворимость выражают в граммах на литр (г/л).

По растворимости в воде вещества делят на 3 группы:

Таблица растворимости солей, кислот и оснований в воде:

Растворимость веществ зависит от природы растворителя, от природы растворенного вещества, температуры, давления (для газов). Растворимость газов при повышении температуры уменьшается, при повышении давления — увеличивается.

Зависимость растворимости твердых веществ от температуры показывают кривые растворимости. Растворимость многих твердых веществ увеличивается при повышении температуры.

По кривым растворимости можно определить: 1) коэффициент растворимости веществ при различных температурах; 2) массу растворенного вещества, которое выпадает в осадок при охлаждении раствора от t1oC до t2oC.

Процесс выделения вещества путем испарения или охлаждения его насыщенного раствора называется перекристаллизацией. Перекристаллизация используется для очистки веществ.

Ðàñòâîðèìîñòü – ñïîñîáíîñòü âåùåñòâà ïðè îïðåäåë¸ííûõ óñëîâèÿõ îáðàçîâûâàòü ñ äðóãèìè âåùåñòâàìè ãîìîãåííûå ñèñòåìû – ðàñòâîðû, â êîòîðûõ âåùåñòâà íàõîäèòñÿ â âèäå îòäåëüíûõ àòîìîâ, èîíîâ, ìîëåêóë èëè ÷àñòèö.

Ðàñòâîðèìîñòü çàâèñèò îò ïðèðîäû ðàñòâîð¸ííîãî âåùåñòâà è ðàñòâîðèòåëÿ, à òàêæå îò âíåøíèõ óñëîâèé (òåìïåðàòóðû, äàâëåíèÿ).

Ðàñòâîðèìîñòü õàðàêòåðèçóåòñÿ:

1. Êà÷åñòâåííûìè õàðàêòåðèñòèêàìè – ñïîñîáíîñòüþ ðàñòâîðÿòüñÿ â äàííîì ðàñòâîðèòåëå ïðè îïðåäåëåííûõ óñëîâèÿõ:

• õîðîøî ðàñòâîðèìî;
• ïëîõî ðàñòâîðèìî;
• ìàëî ðàñòâîðèìî;
• íåðàñòâîðèìî è ò.ï.

2. Êîëè÷åñòâåííûìè õàðàêòåðèñòèêàìè – êîíöåíòðàöèåé íàñûùåííîãî ðàñòâîðà äàííîãî âåùåñòâà ïðè çàäàííûõ òåìïåðàòóðå è äàâëåíèè.

Êîýôôèöèåíò ðàñòâîðèìîñòè ks – îòíîøåíèå ìàññû áåçâîäíîãî ðàñòâîð¸ííîãî âåùåñòâà ê ìàññå âîäû:

Ðàñòâîðèìîñòü íåêîòîðûõ âåùåñòâ â âîäå ïðè 20 o Ñ

Ðàñòâîðèìîñòü èîäèäà êàëèÿ â ðàçëè÷íûõ ðàñòâîðèòåëÿõ ïðè 20 o Ñ

Òàáëèöà ðàñòâîðèìîñòè êèñëîò, ñîëåé è îñíîâàíèé â âîäå

Óñëîâíûå îáîçíà÷åíèÿ:

«Ð» – ðàñòâîðÿåòñÿ (>1 ã íà 100 ã H2O);

«Ì» – ìàëî ðàñòâîðÿåòñÿ (îò 0,1 ã äî 1 ã íà 100 ã H2O);

«Í» – íå ðàñòâîðÿåòñÿ (<0,01 ã íà 1000 ã H2O);

«–» – â âîäíîé ñðåäå ðàçëàãàåòñÿ.

 В фармакопейном анализе понятие растворимости приводится в качестве характеристики приблизительной растворимости фармацевтических субстанций и вспомогательных веществ (далее – веществ) при фиксированной температуре. Испытание, если нет других указаний в фармакопейной статье, следует проводить при температуре (20 ± 2) ºC.

МИНИСТЕРСТВО ЗДРАВООХРАНЕНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

 ОБЩАЯ ФАРМАКОПЕЙНАЯ СТАТЬЯ

Растворимость                                        ОФС.1.2.1.0005.15
Взамен ГФ XII, ч.1, ОФС 42-0049-07

 В фармакопейном анализе понятие растворимости приводится в качестве характеристики приблизительной растворимости фармацевтических субстанций и вспомогательных веществ (далее – веществ) при фиксированной температуре. Испытание, если нет других указаний в фармакопейной статье, следует проводить при температуре (20 ± 2) ºC.

Если растворимость является показателем чистоты вещества, то в фармакопейной статье должны быть представлены конкретные количественные соотношения вещества и растворителей.

Рекомендуется использовать растворители разной полярности (обычно три); не рекомендуется использование легкокипящих и легковоспламеняющихся (например, диэтиловый эфир) или очень токсичных (например, бензол, метиленхлорид) растворителей.

Растворимость вещества (в пересчете на 1 г вещества) выражают в следующих терминах, приведенных в таблице.

Таблица — Обозначения растворимости фармацевтических субстанций и вспомогательных веществ

Вещество считают растворившимся, если в растворе при наблюдении в проходящем свете не обнаруживаются частицы вещества. В растворе могут присутствовать следовые количества физических примесей, например, таких как волокна фильтровальной бумаги. Для веществ, образующих при растворении опалесцирующие растворы, соответствующее указание должно быть приведено в фармакопейной статье.

Термин «смешивается с…» используется для характеристики жидкостей, смешивающихся с указанным растворителем во всех соотношениях.

Если указано, что вещество растворимо в жирных маслах, то имеется в виду, что оно растворимо в любом масле, относящемся к классу жирных масел.

Методика определения растворимости

К навеске растертого в тонкий порошок вещества прибавляют отмеренное количество растворителя и непрерывно встряхивают в течение 10 мин при (20 ± 2) ºC.

Для медленно растворимых веществ, требующих для своего растворения более 10 мин, допускается нагревание на водяной бане до 30 ºC. Наблюдение производят после охлаждения раствора до комнатной температуры и энергичного встряхивания в течение 1 – 2 мин.

Условия растворения медленно растворимых веществ указывают в фармакопейных статьях.

Для веществ с неизвестной растворимостью испытание проводят по следующей методике.

К 1,0 г растертого вещества прибавляют 1,0 мл растворителя и проводят растворение, как описано выше. Если вещество полностью растворилось, оно очень легко растворимо.

Если вещество растворилось не полностью, то к 100 мг растертого вещества прибавляют 1,0 мл растворителя и проводят растворение, как описано выше. Если вещество полностью растворилось, оно легко растворимо.

Если вещество растворилось не полностью, то добавляют 2,0 мл растворителя и продолжают растворение. Если вещество полностью растворилось, оно растворимо.

Если вещество растворилось не полностью, то добавляют 7,0 мл растворителя и продолжают растворение. Если вещество полностью растворилось, оно умеренно растворимо.

Если вещество растворилось не полностью, то к 10 мг растертого вещества прибавляют 10,0 мл растворителя и проводят растворение, как описано выше. Если вещество полностью растворилось, оно мало растворимо.

Если вещество растворилось не полностью, то к 10 мг растертого вещества прибавляют 100 мл растворителя и проводят растворение, как описано выше. Если вещество полностью растворилось, оно очень мало растворимо.

Если вещество не растворилось, оно практически нерастворимо в данном растворителе.

Для веществ с известной растворимостью испытание проводят по описанной выше методике, но только для крайних значений, относящихся к указанному термину. Например, если вещество растворимо, то 100 мг растертого вещества не должны растворяться в 1,0 мл растворителя, но должны раствориться полностью в 3,0 мл растворителя.

Скачать в PDF ОФС.1.2.1.0005.15 Растворимость

Ïðîèçâåäåíèå ðàñòâîðèìîñòè – âåëè÷èíà, êîëè÷åñòâåííî õàðàêòåðèçóþùàÿ ñïîñîáíîñòü ýëåêòðîëèòà ðàñòâîðÿòüñÿ â íàñûùåííîì ðàñòâîðå ïðè äàííîé òåìïåðàòóðå è ïðîèçâåäåíèå êîíöåíòðàöèé èîíîâ åñòü âåëè÷èíà ïîñòîÿííàÿ.

Ðàñòâîðåíèå òâåðäîãî âåùåñòâà â âîäå îñòàíàâëèâàåòñÿ òîãäà, êîãäà îáðàçóåòñÿ íàñûùåííûé ðàñòâîð, ò.å. óñòàíàâëèâàåòñÿ ðàâíîâåñèå ìåæäó òâåðäûì âåùåñòâîì è ÷àñòèöàìè òîãî æå âåùåñòâà, íàõîäÿùèìèñÿ â ðàñòâîðå. Íàïðèìåð, â íàñûùåííîì ðàñòâîðå õëîðèäà ñåðåáðà íàáëþäàåòñÿ ðàâíîâåñèå:

AgClòâ⇆Ag+âîäû+Ñl-âîäû.

È êîíñòàíòà ðàâíîâåñèÿ ìîæåò áûòü çàïèñàíà ñëåäóþùèì îáðàçîì:

K=[Ag+]·[Cl-].

À íå òàê:

Ñêîðîñòè 2õ ïðîòèâîïîëîæíûõ íàïðàâëåííûõ ïðîöåññîâ – ðàñòâîðåíèÿ è êðèñòàëëèçàöèè – ïðîïîðöèîíàëüíû ïëîùàäè ïîâåðõíîñòè òâåðäîãî âåùåñòâà. Ïðè äîñòèæåíèè ðàâíîâåñèÿ ïëîùàäè ïîâåðõíîñòè âçàèìíî ñîêðàùàþòñÿ. Ïîýòîìó èìåííî ýòè êîíöåíòðàöèè çàïèñûâàþòñÿ â âûðàæåíèè äëÿ êîíñòàíòû ðàâíîâåñèÿ.

Ïîýòîìó ïðîèçâåäåíèå ðàñòâîðèìîñòè ÏÐ áóäåò âûãëÿäåòü òàê:

ÏÐAgCl = [Ag+][Cl-].

Ïðîèçâåäåíèÿ ðàñòâîðèìîñòè íåêîòîðûõ ñîåäèíåíèé.

Ïðîèçâåäåíèå ðàñòâîðèìîñòè äëÿ äàííîãî ñîåäèíåíèÿ ìîæíî îïðåäåëèòü ïî ðåçóëüòàòàì èçìåðåíèÿ åãî ðàñòâîðèìîñòè è íàîáîðîò.

Ðàññìîòðèì ïðèìåð ðàñ÷åòà: íåîáõîäèìî âû÷èñëèòü ðàñòâîðèìîñòü AgCl. Îáîçíà÷èì èñêîìóþ ðàñòâîðèìîñòü õëîðèäà ñåðåáðà ÷åðåç s, òîãäà ðàçíîâåñíûå êîíöåíòðàöèè òàêæå áóäóò ðàâíû s:

[Ag+]=[Cl]=[AgCl]=s.

Òîãäà:

Çíà÷åíèå ÏÐ – ïðîèçâåäåíèå ðàâíîâåñíûõ êîíöåíòðàöèé èîíîâ.