Čo je rozpustnosť?
Rozpustnosť je maximálne množstvo rozpustenej látky (v gramoch), ktoré sa môže rozpustiť v 100 g rozpúšťadla pri určitej teplote a za vzniku nasýteného roztoku.
Napríklad: Rozpustnosť chloridu sodného (kuchynská soľ) vo vode pri 20 °C je asi 36 g / 100 g vody. To znamená, že do 100 g vody pri 20 °C sa môže maximálne rozpustiť 36 g soli.
Nasýtený roztok
Nasýtený roztok je roztok, v ktorom sa pri danej teplote nemôže rozpustiť žiadna ďalšia rozpustená látka. Ak pridáme viac látky, ostane nerozpustená na dne nádoby.
Nenasýtený roztok — obsahuje menej ako maximálne možné množstvo rozpustenej látky; môžeme ešte pridať ďalšie.
Keď ochladíme horúci nasýtený roztok cukru, cukor sa môže začať vykryštalizovať — precipitovať z roztoku. Takto sa vyrábajú cukrárske kryštáliky (kandizovaný cukor). Ide o krásnu ukážku zmeny rozpustnosti s teplotou.
Faktory ovplyvňujúce rozpustnosť
1. Teplota
Tuhé látky: Väčšinou sa ich rozpustnosť zvyšuje s rastúcou teplotou. Teplejšia voda dokáže rozpustiť viac cukru alebo soli.
Plyny: S rastúcou teplotou sa rozpustnosť plynov vo vode znižuje. Preto v horúcej vode je menej rozpusteného kyslíka — to je problém pre ryby v príliš teplých riekach.
2. Povaha látky a rozpúšťadla
„Podobné rozpúšťa podobné":
- Polárne látky (napr. soľ, cukor) sa ľahko rozpúšťajú v polárnych rozpúšťadlách (napr. vo vode).
- Nepolárne látky (napr. olej, vosk) sa nerozpúšťajú vo vode, ale rozpúšťajú sa v nepolárnych rozpúšťadlách (napr. benzín, acetón).
3. Tlak (pre plyny)
S rastúcim tlakom sa rozpustnosť plynov vo kvapalinách zvyšuje. Sýtené nápoje (sóda) obsahujú CO₂ rozpustený pod vyšším tlakom — keď fľašu otvoríme, tlak klesne a CO₂ sa začne uvoľňovať ako bublinky.
Morské ryby a vodné organizmy potrebujú rozpustený kyslík v rieky a moriach. Preto je pre nich horúce leto nebezpečné — teplá voda obsahuje menej O₂. V znečistených riekach, kde organická hmota spotrebúva kyslík pri rozklade (biologická spotreba kyslíka), môžu ryby uhynúť na udusenie.
Krivky rozpustnosti
Krivka rozpustnosti zobrazuje, ako sa mení maximálna rozpustnosť látky s teplotou. Pre väčšinu tuhých látok krivka stúpa s teplotou; pre plyny klesá.
Prax: Sýtené nápoje strácajú bublinky rýchlejšie, keď sú teplé
Sýtené nápoje (kola, sóda, minerálka) obsahujú CO₂ rozpustený pod vysokým tlakom. Keď fľašu otvoríš a tlak klesne, CO₂ začne unikať. Nechaj nápoj pri izbovej teplote — splynie za hodiny; vlož ho do chladničky a zostane perlivý dlhšie. Je to preto, že rozpustnosť plynov klesá s teplotou — studená voda drží viac rozpusteného CO₂. Rovnaký princíp vysvetľuje, prečo teplé znečistené rieky majú menej rozpusteného kyslíka a ryby v nich ťažko žijú.
Prax: Presýtený roztok octanu sodného v ohrievačoch rúk
Znovupoužiteľné ohrievače rúk obsahujú presýtený roztok octanu sodného — viac rozpustenej látky, ako by bolo normálne možné pri izbovej teplote. Keď ohneš kovovú plôčku vo vnútri, spustíš kryštalizáciu. Octan sodný rýchlo kryštalizuje a uvoľňuje teplo (exotermický proces). Na opätovné použitie sa ohrievač povarí vo vode, ktorá kryštály znovu rozpustí v presýtenom roztoku. To je chémia rozpustnosti, ktorá vyrába teplo na požiadanie.
Prax: Posypová soľ využíva rozpustnosť a znižovanie bodu tuhnutia
Posypová soľ (prevažne chlorid sodný alebo chlorid vápenatý) sa sype na namrznuté cesty v zime. Soľ sa rozpustí v tenkom filme vody na ľade. Pridanie rozpustenej látky (soli) do vody znižuje jej bod tuhnutia pod 0 °C — takže zamrznutá cesta sa roztopí, aj keď je teplota pod bodom mrazu. Chlorid vápenatý funguje ešte pri nižších teplotách ako chlorid sodný. Táto aplikácia rozpustnosti a znižovania bodu tuhnutia zabraňuje každú zimu miliónom dopravných nehôd.
Kde to vidíš v živote? Sýtené nápoje strácajú bublinky rýchlejšie v teple (rozpustnosť plynov klesá s teplotou), ohrievače rúk s presýteným octanom sodným, posypová soľ topí ľad v zime (soľ znižuje bod tuhnutia), horúca voda rozpustí viac cukru pri varení džemu — teplota a rozpustnosť sú prepojené v nespočetných každodenných situáciách.
Cvičné príklady
Prečo sa plynný oxid uhličitý (CO₂) uvoľňuje z fľaše sódovky, keď ju otvoríme?
Zobraziť odpoveď
Chlorid draselný (KCl) má rozpustnosť 34 g / 100 g vody pri 20 °C a 56 g / 100 g vody pri 80 °C. Čo sa stane, ak ochladíme nasýtený roztok KCl z 80 °C na 20 °C?