Rozpuszczalność substancji

Na pewno znasz powiedzenie: "Kropla drąży skałę". Oznacza ono, że długotrwałe wysiłki w końcu przynoszą oczekiwane wyniki. Ale czy wiesz, skąd to powiedzenie się wzięło? Otóż spadające krople wody żłobią w wapiennych skałach fantastyczne formy rozpuszczając zawarte w nich substancje. Rozpuszczalnym składnikiem skał jest węglan wapnia uznawany za substancję nierozpuszczalną. Krasowe jaskinie, stalaktyty i stalagmity dowodzą jednak, że w praktyce nie ma substancji nierozpuszczalnych. Wszystko się rozpuszcza choćby w bardzo małym stopniu. Aby się o tym przekonać wystarczy mieć cierpliwość wody. Wiecie już, że sól kuchenna rozpuszczona w wodzie tworzy roztwór. Mówimy po prostu, że sól rozpuszcza się w wodzie. Ale ile soli można rozpuścić na przykład w szklance wody? Możecie to sprawdzić nawet w domu. Pamiętajcie tylko, żeby zostawić w szklance sporo miejsca nie nalewać wody do pełna. W temperaturze pokojowej uda się wam rozpuścić mniej więcej dwie łyżki stołowe w połowie szklanki wody. A co jeśli wsypiemy więcej soli? Możemy mieszać i mieszać ale zostanie na dnie w postaci kryształków. Więcej soli w wodzie się nie rozpuszcza bo roztwór jest już tą solą nasycony. A zanim się nią nasycił mogliśmy dodawać kolejne porcje bo był nienasycony. Każda rozpuszczalna substancja ma taki punkt pewną maksymalną ilość, jaka rozpuszcza się w 100 g wody w danej temperaturze. Jest to jej rozpuszczalność. I kiedy już przekroczymy ten punkt więcej tej substancji nie może się rozpuścić. Wartości rozpuszczalności różnych substancji podawane są zwykle w tabelach rozpuszczalności. Korzystając z nich, obliczmy, ile węglanu sodu rozpuści się w szklance, a więc w 250 g wody o temperaturze 40 stopni Celsjusza. Węglan sodu to główny składnik proszku do pieczenia i sody oczyszczonej. Jego rozpuszczalność w wodzie w temperaturze 40 stopni to 33.2 grama. Pamiętajmy że w szklance mieści się 250 g wody. Jeśli w 100 g wody rozpuści nam się 33.2 g substancji, to w 250 g wody Rozpuści się x gramów tej soli. Otrzymaliśmy w ten sposób proporcję którą obliczamy, wymnażając na krzyż. 100 razy x to 100x a 250 razy 33.2 to 8300. Dzielimy teraz obustronnie przez sto i otrzymujemy wynik x równa się 83 g. Może udało ci się zauważyć, że w tych tabelach wartości temperatury podane są co 10 stopni. I to dlatego, że nie tylko różne substancje mają w tej samej temperaturze różną rozpuszczalność ale i że rozpuszczalność każdej konkretnej substancji zależy od temperatury. Wartości rozpuszczalności substancji w różnych temperaturach ustala się doświadczalnie i na tej podstawie rysuje się wykresy które noszą nazwę krzywych rozpuszczalności. Patrząc na wykresy krzywych rozpuszczalności łatwo zauważysz, że rozpuszczalność w dużym stopniu zależy od temperatury i wraz z jej wzrostem dla większości substancji rośnie ale w bardzo różnym stopniu. Poznany już chlorek sodu rozpuszcza się niemal tak samo dobrze w zimnej co w gorącej wodzie. Ale są substancje dla których ciepło i zimno ma duże znaczenie. Na przykład cukier we wrzątku ma ponad 2 razy lepszą rozpuszczalność niż w wodzie o temperaturze pokojowej. Sprawdź to sam obliczając ile soli, a ile cukru rozpuści się w dzbanku do którego wlejemy 300 g wody o temperaturze 80 stopni. Weźmy najpierw sól. Z wykresu odczytujemy, że w 100 g wody W temperaturze 80 stopni rozpuści się prawie 38 g chlorku sodu. Mnożąc to przez 3, bo w dzbanku mamy 300 g a więc 3 razy więcej wody, otrzymujemy... Brawo! 114 g chlorku sodu. A cukier? Tej samej temperaturze w 100 g wody rozpuści się około 365 g czyli w naszym dzbanku rozpuści się ponad kilogram cukru Brr... Ulepek. No dobrze. Na podstawie wykresu rozpuszczalności ciał stałych w wodzie i naszych wcześniejszych obliczeń, możemy ustalić że dla większości substancji podwyższenie temperatury zwiększa rozpuszczalność a ochłodzenie zmniejsza. A czy są sposoby, aby dana substancja szybciej rozpuszcza się w wodzie? Przychodzi ci jakaś myśl? Co robisz, gdy słodzisz herbatę zakładając oczywiście, że ją słodzisz? Domyślam się, że mieszasz łyżeczką aby nie czekać, aż cukier łaskawie wymiesza się z wodą w procesie dyfuzji i swoim mieszaniem chcesz przyspieszyć ten proces. Słodząc cukrem w kostkach musisz się bardziej postarać mieszać dłużej albo energiczniej żeby rozdrobnić kostkę. Z kolei gdyby przyszło ci do głowy osłodzić herbatę cukrem pudrem, pewnie w ogóle nie trzebaby mieszać a herbata zrobiłaby się słodka niemal od razu. Jeśli rozdrobnimy substancję przyspieszymy jej rozpuszczanie. Jest to więc kolejna metoda żeby szybciej otrzymać pożądany roztwór. Fakt, że mieszanie przyspiesza rozpuszczanie substancji, jest jakby oczywisty. Ale uwierz, że nie zawsze tak się dzieje. W przypadku gazów jest dokładnie odwrotnie. Kiedy boli cię brzuch i chcesz ratować się colą wiesz, że lepsza jest odgazowana. Co robisz, żeby wszystkie bąbelki tlenku węgla 4 jak najszybciej wyleciały z napoju? Mieszasz? Trochę ryzykowne. Wstrząsanie coli w butelce może wywołać niezłą fontannę. Ale masz rację. W przypadku gazów rozpuszczonych w cieczy mieszanie czy też wstrząsanie roztworu obniża ich rozpuszczalność. Widać to po większej liczbie uciekających pęcherzyków. Podniesienie temperatury też usuwa bąbelki. Sprawdź to. Gdy cola będzie już ciepła, skosztuj i powiedz czy bąbelki wciąż szczypią cię w nos. Chociaż ciepła cola nie jest zbyt smaczna na bolący brzuch dobrze działa. Napoje gazowane butelkuje się pod zwiększonym ciśnieniem po to, by zmieścić w nim więcej tlenku węgla 4. Gdy odkręcamy nakrętkę ciśnienie w butelce spada, co powoduje że bąbelki gazu uciekają z roztworu i napój się pieni. Podobnie otwierając szampana uważaj żeby wystrzelony korek nie zrobił komuś krzywdy bo otwarcie butelki bez wystrzału i fontanny graniczy z cudem. Ten przykład obrazuje zasadę, że dla gazów rozpuszczalność maleje wraz ze spadkiem ciśnienia rośnie za to wraz ze spadkiem temperatury. Rozpuszczalność to maksymalna ilość substancji jaka rozpuści się w 100 g wody w danej temperaturze i pod normalnym ciśnieniem. Podwyższanie temperatury, mieszanie i rozdrabnianie przyspieszają rozpuszczanie ciał stałych w wodzie. Rozpuszczalność gazów maleje z wzrostem temperatury i spadkiem ciśnienia oraz w wyniku mieszania. Więcej takich wystrzałowych filmów szukaj na pistacja.tv