Растворимость как свойство вещества

В повседневной жизни мы сталкиваемся с большим количеством различных растворов. К ним относятся природная вода, многие косметические средства, прохладительные напитки, аккумуляторная кислота, жидкие лекарства, например, настойка иода, глазные капли, пероксид водорода (перекись водорода) и т. д. Мировой океан представляет собой гигантский водоем, в котором, помимо других металлов, присутствует даже золото в количестве 1,5 кг на каждого жителя планеты. По наиболее распространенной гипотезе, жизнь на Земле возникла в водном растворе.

Если насыпать в воду сахар или соль, их мельчайшие частицы равномерно распределятся в воде. Благодаря этому все растворы сахара и соли по всему объему будут одинаково сладкие или соленые. Другими словами, сахар и соль растворяются в воде, в результате чего образуются растворы. Для ускорения растворения сахар или соль можно предварительно измельчить. В этих примерах сахар и соль являются растворенными веществами, а вода – растворителем. Состав любого раствора можно представить следующим образом:

Растворителем в большинстве случаев служит жидкость, которой значительно больше, чем растворенного вещества. В морской воде намного больше воды, чем растворенных в ней солей и газов. Растворы, в которых растворителем является вода, называются водными растворами. Кроме воды хорошими растворителями являются этанол (спирт), эфир и ацетон. Если оба компонента раствора представляют собой жидкости, то растворителем считается та, которой больше. Для приготовления столового уксуса воды берется примерно в 10 раз больше, чем концентрированной уксусной кислоты, следовательно, растворитель в данном случае – вода.

Растворяемое вещество может находиться в твердом, жидком или газообразном состояниях. В твердом состоя-нии находятся, например, сахар, соль и сода, в жидком – уксусная кислота, спирт и в газообразном – углекислый газ в прохладительных напитках.

Из природной воды, являющейся раствором, ежегодно выделяют много различных веществ, в том числе обычную поваренную соль. Ее получают путем выпаривания из маленьких бассейнов под действием солнечного тепла. Такой способ производства поваренной соли из морской воды использовался в Китае еще в 2200 году до н. э.

Уникальным резервуаром раствора на Земле является Мертвое море. Из-за высокого содержания растворенных в воде веществ ее плотность настолько велика, что вода Мертвого моря удерживает на поверхности взрослого человека и ему для этого не обязательно плыть. С точки зрения химии, Мертвое море представляет собой неоценимый источник сырья. Из веществ, выделенных из воды, получают новые вещества, в их числе бром.

Растворимость является характерным свойством каждого вещества. Например, поваренная соль и сахар растворяются в воде хорошо, а иод – только в незначительном количестве. Малорастворима в воде и известь.

Хотя поваренная соль и сахар растворяются в воде хорошо, их растворимости различны. Если при 20 °С в 100 г воды растворяется 36 г поваренной соли, то в том же количестве воды при тех же условиях сахара растворяется 204 г. На основе этих чисел можно сделать вывод, что растворимость сахара в воде превышает растворимость поваренной соли приблизительно в 6 раз.

По растворимости вещества делятся на растворимые и практически нерастворимые вещества. Растворимые вещества, в свою очередь, можно разделить на хорошо растворимые и малорастворимые. Хорошо растворяются в воде сахар и поваренная соль, а к малорастворимым относится, например, известь. В воде практически не растворяются песок и стекло.

Растворимость веществ зависит не только от характера растворенного вещества, но и от свойств растворителя. Например, иод практически нерастворим в воде, но хорошо растворяется в спирте, образуя раствор коричневого цвета.

Если сравнить растворимость сахара в воде при 20 °С и в воде при 60 °С, можно заметить, что в горячей воде сахара растворяется больше, чем в воде комнатной температуры. Следовательно, с повышением температуры растворимость сахара возрастает. В кипящей воде растворяется более чем в два раза больше сахара, чем в воде при комнатной температуре. Запомните, что с повышением температуры скорость растворимости сахара тоже увеличивается.

Но каждое правило имеет исключения. Среди твердых веществ есть и такие, растворимость которых при нагревании уменьшается. К их числу относится, например, известь.

Зависимость растворимости веществ от температуры изображается графически в виде кривых растворимости. На оси Y обычно отмечается масса растворенного вещества в граммах на 100 г воды, а на оси X – температура. По кривым растворимости можно определить растворимость различных веществ при определенной температуре. Так, например, при 20 °С в 100 г воды растворяется 36 г поваренной соли и 17,5 г медного купороса.

На графике также видно, как изменяется или практически не изменяется растворимость твердых веществ при изменении температуры. Если с повышением температуры растворимость медного купороса заметно увеличивается, то растворимость поваренной соли остается почти неизменной. При нагревании раствора поваренной соли количество растворенного в нем вещества не увеличивается, но сам процесс приготовления соляного раствора ускоряется.

Совершенно иначе при повышении температуры ведут себя газы. Их растворимость при нагревании уменьшается. Если сосуд с водой перенести из холодного помещения в теплое, на его стенках начнут образовываться газовые пузырьки.

Растворимость газов зависит также от давления: с понижением давления растворимость газов уменьшается. Наверняка каждый из вас наблюдал энергичное выделение углекислого газа при открывании бутылок с лимонадом, минеральной водой, квасом или с любым другим гази-рованным напитком. При открывании бутылок давление падает, растворимость газа уменьшается и газ выделяется в виде пузырьков.