6 ปัจจัยที่มีผลต่อการละลายหลัก

ปัจจัย หลัก ที่ส่งผลกระทบต่อความสามารถในการละลาย คือขั้วผลของไอออนทั่วไปอุณหภูมิความดันลักษณะของตัวถูกละลายและปัจจัยทางกล

ความสามารถในการละลายของสารขึ้นอยู่กับตัวทำละลายที่ใช้เป็นหลักรวมถึงอุณหภูมิและความดัน ความสามารถในการละลายของสารในตัวทำละลายเฉพาะถูกวัดโดยความเข้มข้นของสารละลายอิ่มตัว

วิธีการแก้ปัญหาจะถือว่าอิ่มตัวเมื่อการเพิ่มตัวละลายเพิ่มเติมไม่เพิ่มความเข้มข้นของการแก้ปัญหา

ระดับความสามารถในการละลายแตกต่างกันอย่างมากขึ้นอยู่กับสารจากการละลายไม่สิ้นสุด (ละลายได้อย่างสมบูรณ์) เช่นเอทานอลในน้ำจนถึงละลายได้ไม่ดีเช่นคลอไรด์สีเงินในน้ำ คำว่า "ไม่ละลายน้ำ" มักใช้กับสารประกอบที่ละลายน้ำได้ไม่ดี (ไร้ขอบเขต, SF)

สารบางอย่างละลายได้ในทุกสัดส่วนด้วยตัวทำละลายที่กำหนดเช่นเอทานอลในน้ำคุณสมบัตินี้เรียกว่าการเข้ากันได้

ภายใต้เงื่อนไขต่าง ๆ ความสามารถในการละลายของดุลยภาพสามารถเอาชนะเพื่อให้ได้สารละลายที่เรียกว่าอิ่มตัวยิ่งขึ้น (Solubility, SF)

ปัจจัยหลักที่มีผลต่อความสามารถในการละลาย

1- ขั้วไฟฟ้า

ในกรณีส่วนใหญ่ตัวละลายจะละลายในตัวทำละลายที่มีขั้วที่คล้ายกัน นักเคมีใช้คำพังเพยที่ได้รับความนิยมเพื่ออธิบายคุณสมบัติของตัวทำละลายและตัวทำละลาย: "ละลายคล้ายกันเช่น"

ตัวละลายที่ไม่มีขั้วจะไม่ละลายในตัวทำละลายขั้วโลกและในทางกลับกัน (การให้ความรู้ออนไลน์, SF)

2- ผลของไอออนทั่วไป

อิออนเอฟเฟกต์ทั่วไปเป็นคำที่อธิบายการลดลงของความสามารถในการละลายของสารประกอบไอออนิกเมื่อเกลือที่มีไอออนที่มีอยู่แล้วในสมดุลทางเคมีถูกเพิ่มเข้าไปในส่วนผสม

ผลกระทบนี้อธิบายได้ดีที่สุดโดยหลักการของ Le Châtelier ลองจินตนาการว่าถ้ามีการเติมแคลเซียมไอออนิกซัลเฟตซึ่งเป็นสารประกอบที่ละลายได้เล็กน้อยคือ CaSO ₄ ในน้ำ สมการไอออนิกสุทธิสำหรับดุลยภาพทางเคมีที่เกิดขึ้นมีดังนี้:

CaSO4 (⇌Ca2 + (aq) + SO42- (aq)

แคลเซียมซัลเฟตละลายได้เล็กน้อย ในภาวะสมดุลแคลเซียมและซัลเฟตส่วนใหญ่จะอยู่ในรูปของแข็งของแคลเซียมซัลเฟต

ให้เราสมมติว่าเพิ่มคอปเปอร์ซัลเฟตซึ่งเป็นไอออนิกที่ละลายได้ (CuSO ₄ ) ในสารละลาย คอปเปอร์ซัลเฟตละลายได้; ดังนั้นผลกระทบที่สำคัญเพียงอย่างเดียวในสมการไอออนิกสุทธิคือการเพิ่มไอออนซัลเฟตเพิ่มเติม (SO ₄ 2-)

(Cu) 4 ⇌Cu2 + (aq) + SO42- (aq)

คอปเปอร์ซัลเฟตไอออนที่มีการแยกตัวออกมีอยู่แล้ว (ทั่วไป) ในส่วนผสมจากการแยกตัวออกเล็กน้อยของแคลเซียมซัลเฟต

ดังนั้นการเติมซัลเฟตไอออนนี้จึงเน้นความสมดุลที่จัดตั้งขึ้นก่อนหน้านี้

หลักการของ Le Chatelier บอกว่าความพยายามพิเศษในด้านนี้ของผลิตภัณฑ์สมดุลส่งผลให้เกิดการเปลี่ยนแปลงของสมดุลไปทางด้านข้างของสารตั้งต้นเพื่อบรรเทาความตึงเครียดใหม่นี้

เนื่องจากการเปลี่ยนแปลงไปทางด้านของสารตั้งต้นทำให้การละลายของแคลเซียมซัลเฟตที่ละลายน้ำได้ลดลงเล็กน้อย (Erica Tran, 2016)

3- อุณหภูมิ

อุณหภูมิมีผลโดยตรงต่อความสามารถในการละลาย สำหรับของแข็งไอออนิกส่วนใหญ่การเพิ่มอุณหภูมิจะเพิ่มความเร็วที่สามารถแก้ปัญหาได้

เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้นอนุภาคของของแข็งจะเคลื่อนที่เร็วขึ้นซึ่งจะเพิ่มโอกาสในการเกิดปฏิกิริยากับอนุภาคของตัวทำละลาย สิ่งนี้ส่งผลให้ความเร็วเพิ่มขึ้นซึ่งการแก้ปัญหาเกิดขึ้น

อุณหภูมิยังสามารถเพิ่มปริมาณของตัวถูกละลายที่สามารถละลายในตัวทำละลาย โดยทั่วไปเมื่ออุณหภูมิเพิ่มสูงขึ้นอนุภาคตัวละลายจะละลายมากขึ้น

ตัวอย่างเช่นเมื่อเติมน้ำตาลทรายลงในน้ำมันเป็นวิธีง่าย ๆ ในการแก้ปัญหา เมื่อสารละลายนั้นถูกให้ความร้อนและเติมน้ำตาลอย่างต่อเนื่องจะพบว่าสามารถเติมน้ำตาลจำนวนมากได้เมื่ออุณหภูมิยังคงเพิ่มขึ้น

เหตุผลก็คือเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้นแรงระหว่างโมเลกุลสามารถสลายตัวได้ง่ายขึ้นทำให้อนุภาคที่ถูกละลายถูกดึงดูดเข้าสู่อนุภาคของตัวทำละลายมากขึ้น

อย่างไรก็ตามมีตัวอย่างอื่น ๆ ที่การเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิมีผลเพียงเล็กน้อยต่อปริมาณของตัวถูกละลายสามารถละลายได้

ตัวอย่างเกลือแกงเป็นตัวอย่างที่ดี: คุณสามารถละลายเกลือในปริมาณเท่ากันในน้ำน้ำแข็งได้ในน้ำเดือด

สำหรับก๊าซทั้งหมดเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้นการละลายจะลดลง ทฤษฎีโมเลกุลจลน์ศาสตร์สามารถใช้อธิบายปรากฏการณ์นี้ได้

เมื่ออุณหภูมิเพิ่มสูงขึ้นโมเลกุลของก๊าซจะเคลื่อนที่เร็วขึ้นและสามารถหนีจากของเหลวได้ ความสามารถในการละลายของก๊าซลดลง

เมื่อมองจากกราฟต่อไปนี้ก๊าซแอมโมเนีย NH3 จะแสดงให้เห็นว่าการละลายลดลงอย่างมากเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้นในขณะที่ไอออนิกที่เป็นของแข็งทั้งหมดแสดงการละลายเพิ่มขึ้นเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น (มูลนิธิ CK-12, SF) .

4- ความดัน

ปัจจัยที่สองคือความดันมีผลต่อความสามารถในการละลายของก๊าซในของเหลว แต่ไม่เคยเป็นของแข็งที่ละลายในของเหลว

เมื่อความดันถูกนำไปใช้กับก๊าซที่อยู่เหนือพื้นผิวของตัวทำละลายก๊าซจะเคลื่อนที่ไปที่ตัวทำละลายและครอบครองช่องว่างบางส่วนระหว่างอนุภาคของตัวทำละลาย

ตัวอย่างที่ดีคือโซดาอัดลม แรงดันถูกนำไปใช้เพื่อบังคับโมเลกุล CO2 ในโซดา ตรงกันข้ามยังเป็นจริง เมื่อความดันก๊าซลดลงความสามารถในการละลายของก๊าซจะลดลงเช่นกัน

เมื่อเปิดกระป๋องเครื่องดื่มอัดลมความดันในโซดาจะลดลงเพื่อให้ก๊าซเริ่มออกมาจากสารละลายทันที

ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ที่เก็บไว้ในโซดาจะถูกปลดปล่อยออกมาและคุณจะเห็นการปล่อยออกมาบนพื้นผิวของของเหลว หากคุณปล่อยโซดากระป๋องไว้เป็นระยะเวลาหนึ่งคุณอาจสังเกตเห็นว่าเครื่องดื่มนั้นแบนเนื่องจากการสูญเสียก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์

ปัจจัยความดันแก๊สนี้แสดงอยู่ในกฎหมายของเฮนรี่ กฎหมายของเฮนรี่กล่าวว่าที่อุณหภูมิที่กำหนดความสามารถในการละลายของก๊าซในของเหลวเป็นสัดส่วนกับความดันบางส่วนของก๊าซกับของเหลว

ตัวอย่างของกฎหมายของเฮนรี่เกิดขึ้นในการดำน้ำ เมื่อคนจมอยู่ใต้น้ำลึกความดันก็จะเพิ่มขึ้นและก๊าซก็จะละลายในเลือด

ในขณะที่ปีนขึ้นจากการดำน้ำในน้ำลึกนักดำน้ำต้องกลับไปที่ผิวน้ำด้วยความเร็วช้ามากเพื่อให้ก๊าซที่ละลายทั้งหมดออกจากเลือดช้ามาก

หากคนขึ้นเร็วเกินไปฉุกเฉินทางการแพทย์สามารถเกิดขึ้นได้เนื่องจากก๊าซที่ปล่อยเลือดออกเร็วเกินไป (Papapodcasts, 2010)

5- ธรรมชาติของตัวถูกละลาย

ธรรมชาติของตัวถูกละลายและตัวทำละลายและการปรากฏตัวของสารประกอบทางเคมีอื่น ๆ ในการแก้ปัญหาส่งผลกระทบต่อการละลาย

ตัวอย่างเช่นคุณสามารถละลายน้ำตาลในน้ำได้มากกว่าเกลือในน้ำ ในกรณีนี้ว่ากันว่าน้ำตาลละลายได้มากกว่า

เอทานอลในน้ำละลายได้อย่างสมบูรณ์ซึ่งกันและกัน ในกรณีพิเศษนี้ตัวทำละลายจะเป็นสารประกอบที่มีปริมาณมากขึ้น

ขนาดของตัวถูกละลายเป็นปัจจัยสำคัญเช่นกัน โมเลกุลตัวถูกละลายที่มีขนาดใหญ่จะมีน้ำหนักและขนาดของโมเลกุลมากขึ้น มันเป็นเรื่องยากมากขึ้นสำหรับโมเลกุลของตัวทำละลายที่จะล้อมรอบโมเลกุลขนาดใหญ่

หากไม่รวมปัจจัยทั้งหมดข้างต้นกฎทั่วไปสามารถพบได้ว่าอนุภาคขนาดใหญ่มักละลายได้น้อยกว่า

หากความดันและอุณหภูมิเหมือนกันระหว่างสองตัวถูกละลายของขั้วเดียวกันที่มีอนุภาคขนาดเล็กมักจะละลายได้มากกว่า (ปัจจัยที่มีผลต่อการละลาย SF)