wymagania� bmp

_ 130*

3»v^TU-o-    -&*sjA- tcJs^-a. ch ev»-M «. rftj e^ut^s^.

Rozdział 3. Przemiany fazowe i...    131

o 293    333    373

T. K

Rysunek 3.7

Krzywe rozpuszczalności niektórych soli w wodzie

ślają warunki temperatury i ciśnienia, w których dwie fazy (spośród trzech możliwych) znajdują się w równowadze. _ -

3.3. Układy wieloskładnikowe, jednofazowe -roztwory

3.3.1. Definicja roztworów

Układy wieloskładnikowe jednofazowe nazywamy roztworami. Na ogół jeden ze składników, występujący w przeważającej ilości, nazywamy rozpuszczalnikiem, dragi (lub pozostałe) - substancją rozpuszczoną. Czasami rozpuszczalnikiem nazywamy substancję nie zmieniającą stanu skupienia. W tabeli 3.1 podano możliwe typy roztworów w zależności od stanu skupienia poszczególnych składników. Nazwa typu roztworu wiąże się ze stanem skupienia rozpuszczalnika.

TABELA 3.1. Typy roztworów w zależności od stanu skupienia substancji rozpuszczonej i rozpuszczalnika_

Substancja rozpuszczona	Rozpuszczalnik	Typ roztworu	Przykład
gaz	gaz	gazowy	powietrze
gaz	ciecz	ciekły	CO? w wodzie
gaz	substancja stała	stały	H, w palladzie
ciecz	ciecz	ciekły	ocet
ciecz	substancja stała	stały	Hg w metalach
substancja stała	ciecz	ciekły	cukier, sdl w wodzie
substancja stała	substancja stała	stały	stopy metali (np. mosiądz)

Roztworami doskonałymi nazywamy roztwory, w których nie występuje różnica w oddziaływaniach cząsteczek substancji rozpuszczonej między sobą i z cząsteczkami rozpuszczalnika. Roztwory rzeczywiste, z którymi mamy najczęściej do czynienia mają właściwości zbliżone do właściwości roztworów doskonałych tylko wtedy, gdy są bardzo rozcieńczone.

Wielkością charakterystyczną, określającą skład roztworu pod względem ilościowym, jest stężenie. W zależności od sposobu wyrażania ilości poszczególnych składników w roztworze wyróżniamy następujące rodzaje stężeń:

•    stężenie procentowe - określa liczbę gramów substancji rozpuszczonej w 100 g roztworu (tzw. procent masowy); oznaczane symbolem c_p lub c_%,

•    stężenie molowe - określa liczbę moli substancji rozpuszczonej w objętości roztworu, jednostką miary jest mol/m³; jednostką używaną w chemii analitycznej -mol/dm , oznaczane symbolem c,

• stężenie molalne - liczba moli substancji rozpuszczonej przypadająca na 1 kg rozpuszczalnika; oznaczane symbolem C,

. stężenie wyrażone w ułamkach molowych - ułamek molowy x_t jest definiowany jako iloraz liczby moli substancji rozpuszczonej n_; do liczby moli wszystkich składników roztworu En, (czyli *, = «,/£«,).

3.3.2. Rozpuszczalność substancji. Prawo Henry’ego

Maksymalną liczbę gramów substancji, którą w danej temperaturze można rozpuścić w 100 g rozpuszczalnika, otrzymując roztwór nasycony, nazywamy rozpuszczalnością. Rozpuszczalność poszczególnych substancji chemicznych w różnych rozpuszczalnikach jest różna i zależy zarówno od właściwości substancji rozpuszczonej, jak i właściwości rozpuszczalnika oraz od wartości ciśnienia i temperatury. Na ogół przyjmuje się zasadę według której „podobne rozpuszcza się w podobnym”, tzn. związki chemiczne o polarnym charakterze cząsteczek dobrze rozpuszczają się w rozpuszczalnikach polarnych i odwrotnie - związki o charakterze niepolamym w rozpuszczalnikach niepolar-nych. Ponadto asocjacja lub dysocjacja substancji w danym rozpuszczalniku powoduje zmiany jej rozpuszczalności.

Rozpuszczalność substancji stałych i cieczy w rozpuszczalnikach ciekłych wzrasta na ogół ze wzrostem temperatury (większość procesów rozpuszczania to procesy endotermiczne; odmiennie jest w przypadku procesów egzotermicznych). Zmiany rozpuszczalności niektórych soli nieorganicznych w wodzie wraz ze wzrostem temperatury przedstawiono w postaci tzw. krzywych rozpuszczalności na rysunku 3.7.

W przypadku gazów różnice rozpuszczalności w tym samym rozpuszczalniku są bardzo duże, np. rozpuszczalność NH3 w wodzie jest ok. 40 000 razy większa niż rozpuszczalność H2. Jest to spowodowane różnicami w polamości cząsteczek obu gazów. Rozpuszczalność NH₃ w polarnym rozpuszczalniku - wodzie jest wielokrotnie większa niż jego rozpuszczalność w niepolamych rozpuszczalnikach organicznych, takich jak benzen czy heksan. Obecność substancji stałych, zwłaszcza elektrolitów, w roztworze powoduje zmniejszenie rozpuszczalności gazu niezależnie od jego rodzaju. Jest to tzw. efekt wysala-nia. Jony elektrolitu ulegają solwatacji, przez co zmniejsza się efektywna liczba cząsteczek rozpuszczalnika.

Ze zmniejszeniem temperatury rozpuszczalność danego gazu w danym rozpuszczalniku, np. tlenu w wodzie, wzrasta. Ma to duże znaczenie dla rozwoju fauny i flory wodnej.