Rozpuszczalność i krzywe rozpuszczalności

Rozpuszczalność to ilość substancji, która może rozpuścić się w określonej ilości rozpuszczalnika w danej temperaturze. W szkole najczęściej mówi się, ile gramów substancji rozpuści się w $100$ g wody.

Jeśli do wody wsypujemy cukier albo sól, to początkowo substancja znika, bo tworzy się roztwór. Jednak nie można rozpuszczać bez końca. W pewnym momencie woda „przestaje przyjmować” kolejne porcje substancji.

Na rozpuszczalność wpływa przede wszystkim rodzaj substancji, rodzaj rozpuszczalnika oraz temperatura. Dlatego ta sama ilość substancji może rozpuszczać się inaczej w zimnej i ciepłej wodzie.

Roztwór nienasycony to taki, w którym można jeszcze rozpuścić dodatkową porcję substancji. Oznacza to, że nie osiągnięto jeszcze granicy rozpuszczalności.

Roztwór nasycony zawiera już największą możliwą ilość substancji, jaka może być rozpuszczona w danej temperaturze. Gdy dosypiemy więcej tej samej substancji, nadmiar zwykle nie rozpuści się i może pozostać jako osad.

Warto pamiętać, że o tym, czy roztwór jest nasycony czy nienasycony, nie decyduje tylko to, ile substancji wsypaliśmy, ale także temperatura. Ten sam roztwór po ogrzaniu może stać się nienasycony, a po ochłodzeniu może wydzielić kryształy.

• nienasycony: można jeszcze dosypać i rozpuścić
• nasycony: dalsza porcja zwykle już się nie rozpuści
• osad: nadmiar substancji, który pozostaje nierozpuszczony

Krzywa rozpuszczalności to wykres pokazujący, jak zmienia się rozpuszczalność substancji wraz ze zmianą temperatury. Na osi poziomej zwykle znajduje się temperatura, a na osi pionowej liczba gramów substancji rozpuszczającej się w $100$ g wody.

Z takiego wykresu można odczytać, ile substancji rozpuści się w określonej temperaturze. Można też porównywać różne substancje i sprawdzać, która rozpuszcza się lepiej w zimnej wodzie, a która w ciepłej.

Jeśli punkt opisujący dany roztwór leży poniżej krzywej, roztwór jest zwykle nienasycony. Jeśli leży na krzywej, roztwór jest nasycony. W szkolnych zadaniach taki sposób odczytu jest bardzo ważny.

Dla wielu substancji stałych rozpuszczalność rośnie, gdy rośnie temperatura. Dlatego w ciepłej wodzie często można rozpuścić więcej cukru niż w zimnej. Nie wolno jednak zakładać tego bez sprawdzenia, ponieważ nie każda substancja zachowuje się identycznie.

Gdy przygotujemy gorący roztwór nasycony i potem go ochłodzimy, może się okazać, że w niższej temperaturze woda nie jest już w stanie utrzymać całej ilości substancji w stanie rozpuszczonym. Wtedy część substancji wydziela się jako kryształy.

To zjawisko wykorzystuje się w krystalizacji. Jest to jeden ze sposobów otrzymywania kryształów substancji rozpuszczonych wcześniej w wodzie.

• ogrzewanie często zwiększa rozpuszczalność substancji stałych
• chłodzenie może prowadzić do wydzielania kryształów
• do pewnych wniosków zawsze najlepiej używać danych z wykresu

W zadaniach o rozpuszczalności trzeba uważnie czytać, jaka jest temperatura i do jakiej ilości wody odnosi się wynik. Najczęściej chodzi o $100$ g wody, ale czasem zadanie podaje inną masę rozpuszczalnika.

Jeżeli z wykresu odczytasz, że w temperaturze $30^\circ C$ rozpuszcza się $40$ g substancji w $100$ g wody, to:

• mniej niż $40$ g oznacza zwykle roztwór nienasycony
• dokładnie $40$ g oznacza roztwór nasycony
• więcej niż $40$ g nie rozpuści się w całości w tych warunkach

Trzeba też odróżniać pojęcia: rozpuszczalnik to substancja, w której coś się rozpuszcza, a substancja rozpuszczona to ta, która się rozpuszcza. W typowych przykładach rozpuszczalnikiem jest woda.

Najczęstszy błąd polega na pomijaniu temperatury. Ta sama substancja może mieć inną rozpuszczalność w temperaturze $10^\circ C$ i inną w temperaturze $80^\circ C$.