ŠEST GLAVNIH DEJAVNIKOV, KI VPLIVAJO NA TOPNOST - KEMIJA - 2025

Glavni dejavniki, ki vplivajo na topnost, so polarnost, skupni ionski učinek, temperatura, tlak, narava topljenca in mehanski dejavniki. Topnost je sposobnost trdne, tekoče ali plinaste kemikalije (imenovane topljenca), da se raztopi v topilu (običajno tekočina) in tvori raztopino.

Topnost snovi je v glavnem odvisna od uporabljenega topila, pa tudi od temperature in tlaka. Topnost snovi v določenem topilu se meri s koncentracijo nasičene raztopine.

Za raztopino se šteje, da je nasičena, ko dodajanje dodatka topljene snovi ne poveča koncentracije raztopine.

Stopnja topnosti se močno razlikuje glede na snovi, od neskončno topnih (popolnoma mešljivih), kot je etanol v vodi, do rahlo topnih, kot je srebrov klorid v vodi. Izraz "netopna" se pogosto uporablja za slabo topne spojine (Boundless, SF).

Nekatere snovi so topne v vseh razmerjih z določenim topilom, na primer etanol v vodi, ta lastnost je znana kot mešljivost.

V različnih pogojih je mogoče preseči ravnovesno topnost, da dobimo tako imenovano prenasičeno raztopino (Topnost, SF).

Glavni dejavniki, ki vplivajo na topnost

1- Polarnost

V večini primerov se topila raztopijo v topilih s podobno polarnostjo. Kemiki s priljubljenim aforizmom opisujejo to značilnost topil in topil: "kot raztaplja kot."

Nepolarni topili se ne raztopijo v polarnih topilih in obratno (izobraževanje na spletu, SF).

2- Učinek običajnega iona

Skupni ionski učinek je izraz, ki opisuje zmanjšanje topnosti ionske spojine, ko zmesi dodamo sol, ki vsebuje ion, ki že obstaja v kemičnem ravnovesju.

Ta učinek je najbolje razložen po principu Le Châtelierja. Predstavljajte si, če bi v vodo dodali rahlo topno ionsko spojino kalcijev sulfat CaSO ₄ . Neto ionska enačba za nastalo kemijsko ravnovesje je naslednja:

CaSO4 (s) ⇌Ca2 + (aq) + SO42− (aq)

Kalcijev sulfat je rahlo topen. V ravnovesju večina kalcija in sulfata obstaja v trdni obliki kalcijevega sulfata.

Predpostavimo, da smo raztopini dodali topni ionski spojini bakrov sulfat (CuSO ₄ ). Bakrov sulfat je topen; Zato je njen edini največji vpliv na neto ionsko enačbo dodajanje več sulfatnih ionov (SO ₄ ^2- ).

CuSO4 (s) ⇌Cu2 + (aq) + SO42− (aq)

Sulfatni ioni, ločeni od bakrovega sulfata, so že prisotni (pogosti za) v mešanici zaradi rahle disociacije kalcijevega sulfata.

Zato ta dodatek sulfatnih ionov poudarja predhodno vzpostavljeno ravnovesje.

Načelo Le Chatelierja narekuje, da zaradi dodatnega napetosti na tej strani ravnotežnega produkta pride do ravnovesnega premika proti reaktantni strani, da se ta nov stres razbremeni.

Zaradi premika proti reaktantni strani se topnost rahlo topnega kalcijevega sulfata še zmanjša (Erica Tran, 2016).

3- temperatura

Temperatura neposredno vpliva na topnost. Za večino ionskih trdnih snovi zvišanje temperature poveča hitrost raztopine.

Ko se temperatura zvišuje, se trdni delci hitreje premikajo, kar povečuje možnosti, da bodo delovali z več delci topila. Posledica tega je povečanje hitrosti, s katero nastaja rešitev.

Temperatura lahko poveča tudi količino topljene snovi, ki jo lahko raztopimo v topilu. Na splošno se z višanjem temperature raztopi več topljenih delcev.

Na primer, dodajanje namiznega sladkorja v vodo je preprost način priprave rešitve. Ko se ta raztopina segreje in doda sladkor, se ugotovi, da lahko dodajamo velike količine sladkorja, ko temperatura še naprej narašča.

Razlog za to je, da se medmolekulske sile z višanjem temperature lažje zlomijo, kar omogoča, da se delci topila privabijo več topnih delcev.

Vendar obstajajo tudi drugi primeri, kjer zvišanje temperature zelo malo vpliva na to, koliko topne snovi se lahko raztopi.

Namizna sol je dober primer: v ledeni vodi lahko raztopite približno enako količino namizne soli, kot jo lahko v vreli vodi.

Ko se temperatura povečuje, se topnost zmanjšuje za vse pline. Za razlago tega pojava je mogoče uporabiti kinetično molekularno teorijo.

Ko se temperatura povečuje, se molekule plina hitreje premikajo in lahko pobegnejo iz tekočine. Topnost plina se nato zmanjša.

Slika 1: graf topnosti in temperature.

Če pogledamo spodnji graf, plin amonijak NH3 kaže močno zmanjšanje topnosti, ko se temperatura povečuje, medtem ko vse ionske trdne snovi kažejo povečanje topnosti s povečanjem temperature (CK-12 Foundation, SF) .

4- Tlak

Drugi dejavnik, tlak, vpliva na topnost plina v tekočini, vendar nikoli v trdni snovi, ki se raztopi v tekočini.

Ko se pritisk nanaša na plin, ki je nad površino topila, se bo plin premaknil v topilo in zasedel nekaj prostorov med delci topila.

Dober primer je gazirana soda. Pritisk se uporablja za silo molekule CO2 v sodo. Velja tudi obratno. Ko se tlak plina zmanjša, se zmanjša tudi topnost tega plina.

Ko odprete pločevinko s sodo, tlak v sodi pade, zato plin takoj začne izhajati iz raztopine.

Ogljikov dioksid, ki je shranjen v sodi, se sprosti in na površini tekočine lahko vidite fiz. Če za nekaj časa pustite odprto pločevinko sode, lahko opazite, da pijača postane izgubljena zaradi izgube ogljikovega dioksida.

Ta faktor tlaka plina je izražen v Henryjevem zakonu. Henryjev zakon pravi, da je pri določeni temperaturi topnost plina v tekočini sorazmerna z delnim tlakom plina nad tekočino.

Primer Henryjevega zakona se pojavlja pri potapljanju. Ko se človek potopi v globoko vodo, se tlak poveča in v krvi se raztopi več plinov.

Medtem ko se dviga iz globokega vodnega potopa, se mora potapljač vrniti na površino vode z zelo počasi, da lahko vsi raztopljeni plini zelo počasi zapustijo kri.

Če se človek prehitro vzpenja, lahko pride do nujne medicinske pomoči zaradi plinov, ki prehitro puščajo kri (Papapodcasts, 2010).

5- Narava solute

Narava topila in topila ter prisotnost drugih kemikalij v raztopini vplivata na topnost.

Na primer, v vodi se lahko raztopi več sladkorja kot sol v vodi. V tem primeru naj bi bil sladkor bolj topen.

Etanol v vodi je med seboj popolnoma topen. V tem primeru bo topilo spojina, ki jo najdemo v večji količini.

Pomemben dejavnik je tudi velikost topljene snovi. Večje kot so molekule topljene, večja je njegova molekularna teža in velikost. Telesne molekule težje obkrožajo večje molekule.

Če so izključeni vsi zgoraj navedeni dejavniki, je mogoče najti splošno pravilo, da so večji delci na splošno manj topni.

Če sta tlak in temperatura enaka kot med dvema topoma enake polarnosti, je tista z manjšimi delci običajno bolj topna (Faktorji, ki vplivajo na topnost, SF).

6- mehanski dejavniki

V nasprotju s hitrostjo raztapljanja, ki je odvisna predvsem od temperature, je hitrost rekristalizacije odvisna od koncentracije topljenca na površini kristalne rešetke, ki je ugodna, če je raztopina nepremična.

Zato mešanje raztopine preprečuje to kopičenje in maksimira raztapljanje. (tipi nasičenosti, 2014).

Reference

1. (SF). Topnost Pridobljeno iz spletnega mesta.
2. Fundacija CK-12. (SF). Dejavniki, ki vplivajo na topnost Pridobljeno s spletnega mesta ck12.org.
3. Izobraževanje na spletu. (SF). Dejavniki, ki vplivajo na topnost Pridobljeno iz rešitve solubbilityofthings.com.
4. Erica Tran, DL (2016, 28. november). Topnost in dejavniki, ki vplivajo na topnost. Pridobljeno s strani chem.libretexts.org.
5. Dejavniki, ki vplivajo na topnost (SF). Pridobljeno iz scienceource.pearsoncanada.ca.
6. (2010, 1. marec). Dejavniki, ki vplivajo na topnost 4. del Pridobljeno s spletnega mesta youtube.com.
7. Topnost (SF). Pridobljeno iz chemed.chem.purdue.ed.
8. vrste nasičenosti. (2014, 26. junij). Pridobljeno iz kemije libretex.org.