Растворимость. 
Общая и неорганическая химия

Способность вещества растворяться в том или ином растворителе называется растворимостью. Переход растворяемого вещества в раствор осуществляется самопроизвольно (ДG < 0), и раствор остается ненасыщенным. Наряду с этим происходит и обратный процесс — его выделение. Со временем скорости этих процессов выравниваются и наступает динамическое равновесие, при котором состав системы не меняется. Энтальпийный и энтропийный факторы процесса становятся одинаковыми (AG = 0), т. е. раствор становится насыщенным. В такой системе неопределенно долго могут сосуществовать без каких-либо изменений раствор и избыток растворяемого вещества. Равновесие может быть нарушено при изменении температуры, давления или при введении других веществ в раствор. Мерой растворимости вещества при данных условиях служит концентрация его насыщенного раствора. По растворимости твердые вещества условно делят на легкорастворимые, труднорастворимые (или малорастворимые) и практически нерастворимые. Если в 100 г воды при 20 °C растворяется более 10 г вещества, то такое вещество считается легкорастворимым. Если при тех же условиях растворяется 0,01 — 1 г, то такое вещество считается труднорастворимым. Если при этих условиях в раствор переходит менее 0,01 г вещества, то его относят к практически нерастворимым. Следует', однако, иметь в виду, что это деление является условным и что в природе абсолютно нерастворимых веществ не существует.

Растворимость большинства твердых веществ с понижением температуры уменьшается, поэтому при охлаждении насыщенных растворов часть вещества выделяется в кристаллическом виде. Это объясняется тем, что одно и то же вещество при различных температурах обладает различной растворимостью. Выделение вещества при охлаждении горячего насыщенного раствора называется кристаллизацией. Если охлаждение насыщенного раствора производить медленно, исключая попадание в него кристаллов растворенного вещества, то кристаллизация может не произойти, хотя при понижении температуры содержание растворенного вещества значительно выше, чем требуется для образования насыщенного при данной температуре раствора. Такие растворы называются пересыщенными.

Если в пересыщенный раствор внести кристаллик растворенного вещества (затравку), то на поверхности внесенного кристалла (центр кристаллизации) начинается кристаллизация и излишек растворенного вещества выделяется в форме кристаллов. Раствор из пересыщенного превращается в насыщенный. Зачастую кристаллизация из пересыщенного раствора начинается от легкого сотрясения раствора. Этот же эффект достигается и в том случае, если в раствор внести стеклянную палочку и потереть о стенки сосуда.

До настоящего времени не существует единой научной теории, позволяющей вывести общие законы растворимости. Подобное положение в значительной степени обусловлено тем, что растворимость разных веществ поразному зависит от температуры, природы растворителя и растворяемого вещества. Зависимость между растворимостью и температурой обычно выражают графически кривыми растворимости (рис. 7.1).

Рис. 7.1. Зависимость растворимости в воде некоторых солей от температуры.

В этом отношении наглядным примером служит сульфат натрия (рис. 7.2). Растворимость соли очень быстро возрастает с повышением температуры, увеличиваясь от 5 г Na., SO^ на 100 г воды при 0 °C до 55 г при 32,4°С. Выше 32,4°С растворимость этой соли быстро уменьшается с повышением температуры: от 55 г при 32,4°С до 42 г при 100 °C. При 32,4°С кристаллогидрат Na₂SO^ • 10Н₂О распадается и переходит в безводную соль.

Рис. 7.2. Зависимость растворимости сульфата натрия в воде от температуры.

Вещества обладают разной растворимостью в различных растворителях. В большинстве своем вещества растворяются в родственных им с химической точки зрения растворителях (правило: подобное в подобном), т. е. если у самого растворителя молекулы неполярны или малополярны, то он будет хорошо растворять вещества с неполярными или малополярными молекулами, хуже — вещества с большей их полярностью и практически не будет растворять вещества, построенные, но ионному тину.

Растворимость жидкости в жидкости обычно увеличивается с повышением температуры и практически не зависит от давления. В таких системах, когда имеет место ограниченная растворимость первой жидкости во второй и второй жидкости в первой, наблюдается расслаивание. Так как с повышением температуры растворимость обычно возрастает, то при некоторой температуре происходит полное взаимное растворение. Эта температура называется критической температурой растворения, выше се расслаивание не наблюдается.