2808185416

OZNACZENIE TLENU W WODZIE. (PN-76/C-04545) Rozpuszczalność gazów w cieczach.

Roztwory są to układy jednofazowe, co najmniej dwuskładnikowe, których skład można zmieniać w pewnych granicach w sposób ciągły. Układ taki nie daje się rozdzielić na składniki za pomocą metod fizycznych. Rozpuszczalność danej substancji zależy od temperatury i zazwyczaj wzrasta ze wzrostem temperatury. Natomiast rozpuszczalność gazów maleje w miarę wzrostu temperatury.

Roztwory rzeczywiste wykazują odchylenie od właściwości roztworów doskonałych, gdyż oddziaływania między ich cząsteczkami nie są równe. Ze względu na właściwości strukturalne cząsteczek roztwory można podzielić na gazowe, ciekłe i stałe. Roztwory ciekłe (zwane także roztworami właściwymi) tworzą się przez rozpuszczenie w cieczy (rozpuszczalniku) gazu, cieczy lub ciała stałego. Każdy związek chemiczny oznacza się określoną rozpuszczalnością i z tego punktu widzenia roztwory mogą być nasycone (pozostające w równowadze z nadmiarem substancji rozpuszczonej), nienasycone (zawierające mniej substancji niż wynosi jej rozpuszczalność w danych warunkach) i przesycone (o stężeniu większym niż stężenie nasycenia, jest to układ metastabilny). Rozpuszczalność gazów w wodzie chemicznie czystej zmienia się w szerokich granicach. Wyjątkowo wysoką rozpuszczalność wykazują gazy, których cząsteczki reagują z wodą np. NH3, H2S, CO2, SO2. Gazy nie reagujące z wodą rozpuszczają się w małym stopniu. Rozpuszczalność gazów zależy od ich charakteru, temperatury i ciśnienia, a w wodach naturalnych także od składu fizyczno-chemicznego i biologicznego wody.. Ze wzrostem temperatury rozpuszczalność gazów maleje, ale tylko w niskich temperaturach. Gazy o wysokiej temperaturze, zbliżonej do temperatury krytycznej wody, wykazują wzrost rozpuszczalności. W temperaturze krytycznej wody (rozpuszczalnika) wzajemna rozpuszczalność składników roztworu jest nieograniczona, gdyż powyżej tej temperatury istnieje tylko faza gazowa.

Rozpuszczalności gazów w wodzie towarzyszy wydzielanie się ciepła (ciepło hydratacji), co powoduje przesunięcie się równowagi termodynamicznej tak, aby ciepło było pobierana przez układ. Zachodzi zatem proces wydzielania gazów z wody, co oznacza zmniejszenie ich rozpuszczalności.

Woda tworzy z gazami roztwory przesycone, które są termodynamicznie nietrwałe. Stan ten można łatwo usunąć np. przez zetknięcie z cząsteczkami ciał stałych. Zależność pomiędzy rozpuszczalnością gazu a temperaturą opisuje równanie Clasiusa-Clapeyrona: