Растворение

Раздел: 
Русская Химия

54. Растворение

В процессе растворения молекулы растворимого вещества разделяются и обволакиваются молекулами растворителя. Так как при этом происходит и разделение молекул и пересоединение их, процесс растворения в полной мере можно считать настоящим химическим процессом.

Рассмотрим процесс растворения более подробно, и в качестве примера – растворение поваренной соли в воде.

Растворение состоит из трёх этапов.

 

1. СмачиваниеНа этом этапе молекулы растворителя прилипают к поверхностным молекулам растворимого вещества. Слипание осуществляется жёлобами.

При этом с участков слипания выдавливаются электроны, находившиеся там до слипания. Освободившиеся электроны образуют блуждающие группы. Каждая такая группа может насчитывать десятки и даже сотни электронов.

Блуждающие электроны повышают электронное давление в пространствах между молекулами.

Смачиваемость является обязательным условием растворения веществ. Этим объясняется избирательность растворителей: они способны растворять только те вещества, которые ими смачиваются.

 

2. Отрыв молекул растворимого вещества. Избыточное электронное давление загоняет блуждающие электроны между молекулами растворимого вещества и разрывает их жёлобовые связи.

Электроны в таких случаях действуют как клин. В результате молекулы растворимого вещества разделяются.

Блуждающие электроны «атакуют» ближайшие слипшиеся участки жёлобов. Поэтому отрываться от растворимого вещества могут не только отдельные молекулы, но и целые куски этого вещества.

Электроны могут прилипать только к жёлобам; к петлям они не прилипают. Следовательно, растворению подвергаются только сложные вещества с жёлобовыми связями.

На металлах блуждающие электроны легко утекают по токопроводящим жёлобам и не создают избыточного давления в виде клина. Поэтому металлы не растворяются.

Среди прочих неэлектропроводных, но смачиваемых сложных веществ встречаются такие, у которых слипание молекул – очень прочное, и блуждающие электроны не способны их разорвать. К таким веществам относятся, в частности, почти все соединения серебра Ag: SAg2, Cl2Ag2, Br2Ag2, (SO3)(OAg2) и другие. Нерастворим  и обычный песок SiO2.

Есть и такие сложные вещества, молекулы которых слипаются с разными усилиями, и в раствор из них уходят только слабослипшиеся. Таким веществом является гипс (SO3)(OCa)(OHm)2.

 

3. Обволакивание. Молекулы растворителя налипают по нескольку штук на каждую оторванную молекулу растворимого вещества.

Как только все молекулы растворителя оказываются прилипшими, дальнейшее растворение прекращается. Такой раствор называется насыщенным.

В 100 граммах воды OHm при комнатной температуре растворяются 32 грамма поваренной соли Cl2Na2.

Рассчитаем – сколько молекул воды прилипает к молекуле соли.

Сначала определим веса молекул OHm и Cl2Na2:

 

OHm = 2*0,169*10-26 + 2,69*10-26 = 3,028*10-26 кг

Cl2Na2 = 2*3,86*10-26 +2*5,95*10-26 = 19,62*10-26 кг

 

Затем составим пропорцию (в ней  n – количество молекул воды, налипших на одну молекулу соли):

 

n*OHm относится к Cl2Na2 как 100 грамм воды относятся к 32 граммам соли.

 

Отсюда определим количество налипших молекул воды:

n = (100*19,62*10-26) / (32*3,028*10-26) = 20,25 мол.

 

Молекулы дробными не бывают. Следовательно, в основном к каждой молекуле поваренной соли при избытке воды и при комнатной температуре прилипает по 20 молекул воды, и только к четверти из них прилипают по 21-ой молекуле.

Таким образом, формула молекулы раствора соли может выглядеть как (Cl2Na2)(OHm)20.

Когда воды не достаточно, количество прилипших её молекул уменьшается.

То же самое происходит при высыхании соли.

И даже тогда, когда имеется избыток воды, но температура её выше комнатной, часть её молекул срывается с молекул соли.

Этим объясняется то, что почти все растворимые вещества лучше растворяются при повышении температуры. Тогда на каждую молекулу растворимого вещества прилипает уже меньше молекул растворителя.

Покажем это на примере калийной селитры (N2O5)(OK2). При температуре 25 градусов в литре воды растворяется 0,2 килограмма селитры, а при температуре 70 градусов – уже 1,6 килограмма.

Рассчитаем – сколько молекул воды прилипает к молекуле селитры при разных температурах.

Вес молекулы (N2O5)(OK2) = 2*2,35*10-26 + 5*2,69*10-26 + 2,69*10-26 + 2*6,56*10-26 = 33,96*10-26 кг

 

Температура 25 градусов.

Пропорция:

вес n*(OHm) / вес (N2O5)(OK2) = 1 кг воды / 0,2 кг селитры

Отсюда:

n = (1,0*33,96*10-26) / (0,2*3,028*10-26) = 56 мол.

 

Формула молекулы раствора селитры -  (N2O5)(OK2)(OHm)56

 

Температура 70 градусов.

n = (1,0*33,96*10-26) / (1,6*3,028*10-26) = 7 мол.

 

Формула молекулы раствора селитры - (N2O5)(OK2)(OHm)7

К оглавлению                Назад        обсуждение        Далее                Следующий раздел или книга