Параметры растворимости различных групп растворителей
Растворимость и природа растворенного вещества
Растворимость различных веществ зависит от природы растворенного вещества и растворителя и от термодинамических условий – t˚ и давления. Количественно растворимость выражается концентрацией насыщенного раствора, т.е. раствора, находящегося при данных условиях в равновесии с избытком растворяемого вещества.
Процесс растворения связан с диффузией, т.е. с самопроизвольным распределением частиц одного вещества между частицами другого.
При внесении растворяемого вещества в растворитель процесс растворения идет самопроизвольно () и раствор остается ненасыщенным. Когда энтальпийный и энтропийный факторы процесса станут одинаковыми, т.е. , система окажется в состоянии истинного равновесия. Раствор станет насыщенным.
В такой системе неопределенно долго могут сосуществовать раствор и избыток растворенного вещества. Равновесие может быть нарушено только в результате изменения t˚, Р или введения других веществ. Можно получить и пересыщенный раствор, т.е. такой, концентрация которого выше концентрации насыщенного раствора.
Их можно приготовить осторожным и медленным охлаждением насыщенных при высокой t˚ растворов.
Встряхивание или внесение в него кристаллов того же вещества, вызывает кристаллизацию.
Происходит выделение избытка растворенного вещества и раствор становится насыщенным.Растворимость данного вещества равна его концентрации в насыщенном растворе.
Растворимость – наиболее изученное свойство растворов. Абсолютно нерастворимых растворов нет. Даже Au и Ag растворимы в воде.
Растворимость определяется тремя факторами: природой вещества, его агрегатным состоянием и внешними условиями (t˚, Р и др.)
Растворы, концентрация которых численно приближается к концентрации насыщенного раствора данного вещества, являются концентрированными, а сильно отличающиеся от насыщенных по своему составу – разбавленными.
Предельно разбавленными растворами называют растворы, содержащие чрезвычайно мало растворенного вещества.
При растворении какого-либо вещества в воде одновременно протекают 2 процесса:
Когда раствор ненасыщен, то процесс растворения новых количеств этого вещества преобладает над осаждением его из раствора.
В перенасыщенном растворе наблюдается обратное явление – преобладает процесс выделения растворенного вещества из раствора.
В насыщенном растворе, находящимся над осадком растворенного вещества, устанавливается состояние динамического равновесия. Vрастворения = скорости осаждения.
Согласно закону действия масс:
В гомогенных системах столкновения между элементарными частицами происходят по всей толще реагирующих веществ. В гетерогенных столкновения растворенного вещества и твердого вещества происходит лишь на поверхности раздела фаз, и независимо от количества твердого вещества.
Произведение концентраций ионов малорастворимого электролита в его насыщенном водном растворе называют ПР (произведением растворимости).
т.е. при установившемся равновесии в насыщенном водном растворе малорастворимого электролита при данных t˚ и Р независимо от изменения концентраций отдельных ионов величина ПР остается постоянной.Например, если в растворе AgCl увеличит концентрацию Ag+, то уменьшится концентрация Cl – ионов, и наоборот.
В общем виде уравнение ПР для малорастворимых электролитов выражают:
,
где и – концентрации катионов и анионов,
а и b – коэффициенты, показывающие число соответствующих ионов при электролитической диссоциации одной молекулы.
Например:
В ненасыщенном растворе ионное произведение представляет меньшую величину, чем ПР и осадок будет переходить в раствор до тех пор, пока величина ионного произведения не достигнет величины ПР.
В пересыщенном растворе наоборот, поэтому осадок будет образовываться до тех пор, пока значение ионного произведения растворимости не станет = ПР.
Обычно значение величины ПР вычисляют по данным растворимости(Р), найденным экспериментально и наоборот
для бинарного электролита
Для электролитов типа Ag2CrO4
Для HgJ2:
или
Например: Вычислить растворимость Сa3(PO4)2 при 20-25˚С.
«,»author»:»ÐвÑоÑ:admin»,»date_published»:»2019-05-15T00:20:00.000Z»,»lead_image_url»:»http://lh4.ggpht.com/-sg5wTCyaRS8/T2rSI_JutdI/AAAAAAAABPw/nErF2HLPHEE/w1200-h630-p-k-no-nu/clip_image002_thumb.gif?imgmax=800″,»dek»:null,»next_page_url»:null,»url»:»http://lech-ximiya.blogspot.com/2012/03/blog-post_9081.html»,»domain»:»lech-ximiya.blogspot.com»,»excerpt»:»Ð аÑÑвоÑимоÑÑÑ ÑазлиÑнÑÑ Ð²ÐµÑеÑÑв завиÑÐ¸Ñ Ð¾Ñ Ð¿ÑиÑÐ¾Ð´Ñ ÑаÑÑвоÑенного веÑеÑÑва и ÑаÑÑвоÑиÑÐµÐ»Ñ Ð¸ Ð¾Ñ ÑеÑмодинамиÑеÑÐºÐ¸Ñ ÑÑловий â tË Ð¸ давлениÑ. Ðол…»,»word_count»:487,»direction»:»ltr»,»total_pages»:1,»rendered_pages»:1}
Растворы, растворители и растворимость
Растворы (на латинском «solution«) – жидкие лекарственные формы, получаемые путем растворения жидких, твердых и газообразных веществ в соответствующем растворителе, предназначенные для наружного, внутреннего, парентерального применения.
Растворы имеют огромное значение в природе, науке и технике. Отличие растворов от других смесей в том, что частицы составных частей распределяются в нем равномерно, и в любом микрообъеме такой смеси состав будет одинаков.
Физическая теория растворов:
Основоположенниками были Вант Гофф, Оствальд, Лррениус, которые считали, что процесс растворения является результатом диффузии (процесс взаимного перемешивания веществ).
Химическая теория растворов:
В противоположность физической теории растворов — Д.И.
Менделеев доказывал, что растворение является результатом химического взаимодействия растворенного вещества с молекулами воды и что правильнее определять раствор как однородную систему, которая состоит из частиц растворенного вещества, растворителя и продуктов их взаимодействия.
Современная физико-химическая теория растворов:
Ее предсказывал еще в 1906 г. Д. И.
Менделеев, которую он описал в своем учебнике «Основы химии»: «Две указанные стороны растворения и гипотезы, до сих пор приложенные к рассмотрению растворов, хотя имеют отчасти различные исходные точки, но без всякого сомнения, по всей вероятности, приведут к общей теории растворов, потому что одни общие законы управляют как физическими, так и химическими явлениями».
Растворители
Растворители – это индивидуальные химические соединения или их смеси, способные растворять различные вещества и образовывать и ними однородные системы – растворы, состоящие из одного или нескольких компонентов.Растворители подразделяются на неорганические (чаще водные) и органические (неводные).
Требования к растворителям:
— Хорошая растворяющая способность;- Инертность к растворенному веществу и аппаратуре;- Минимальная токсичность, огнеопасность;- Микробная устойчивость;- Растворитель должен получаться быстро и дешево, не иметь неприятного вкуса и запаха;- Должен быть фармакологически индифферентным.
Растворимость
Растворимость (определение растворимости) — способность вещества в смеси с одним или несколькими другими веществами образовывать растворы. Растворимость веществ различна. Существует таблица в Государственной Фармакопее характеризующая растворимость лекарственных веществ в зависимости от количества растворителя.
Условный термин | Количество растворителя, необходимое для растворения 1,0 вещества, мл |
Очень легко растворим | До 1 |
Легко растворим | От 1 до 10 |
Растворим | От 10 до 30 |
Умеренно растворим | От 30 до 100 |
Мало растворим | От 100 до 1000 |
Очень мало растворим | От 1000 до 10000 |
Практически нерастворим | От 10000 |
Растворимость зависит от:
— Температуры при которой происходит растворение (для большинства веществ растворимость при повышении температуры увеличивается, исключение составляет кальция глицерофосфат, его растворимость уменьшается при повышении температуры);- Свойств растворителя (подобное растворяется в подобном);
— От предела растворимости. Каждое вещество имеет свой предел растворимости (ПР).
Предел растворимости – наибольшее количество лекарственного вещества, которое может раствориться в данном растворителе при данной температуре.
В зависимости от количества растворенного вещества растворы делятся на три группы:
1) Ненасыщенные – не достигнут предел растворимости;
2) Насыщенные – достигнут предел растворимости;
3) Перенасыщенные – предел растворимости превышен (данные растворы готовят при нагревании, но при охлаждении избыток вещества выпадает в осадок).
В медицинской практике используются в основном ненасыщенные растворы.
Процессы ускоряющие растворимость:
Некоторые вещества растворяются медленно, хотя в значительных количествах, с целью ускорения растворения таких веществ прибегают к следующим приемам:
1) Растворению при нагревании или использование горячего растворителя:- горячий растворитель используется при приготовлении растворов сульфацила натрия, борной кислоты, растворов глюкозы в больших концентрациях, перманганата калия;- масляные, глицериновые растворы готовят при нагревании;
— фурацилин растворяют при нагревании раствора на открытом огне.
2) Перед растворением вещества измельчают (кристаллогидраты — магния сульфат, натрия тетраборат, меди сульфат);
3) Перемешивание;
4) Вещества помещают в верхний слой растворителя (протаргол, йод).
Друзья Вы можете внести свою помощь в развитии сайта, достаточно всего лишь нажать «Мне нравится» и «Рассказать друзьям», а еще те, кто подпишется на обновления сайта, смогут первыми узнавать о выходе новых статей!
В завершении статьи смотрим захватывающий своей красотой эксперимент «Золотой дождь».
Пожалуйста оцените эту статью и расскажите друзьям, я старался для Вас:
ОФС.1.2.1.0005.15 Растворимость
В фармакопейном анализе понятие растворимости приводится в качестве характеристики приблизительной растворимости фармацевтических субстанций и вспомогательных веществ (далее – веществ) при фиксированной температуре. Испытание, если нет других указаний в фармакопейной статье, следует проводить при температуре (20 ± 2) ºC.
МИНИСТЕРСТВО ЗДРАВООХРАНЕНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ОБЩАЯ ФАРМАКОПЕЙНАЯ СТАТЬЯ
Растворимость ОФС.1.2.1.0005.15
Взамен ГФ XII, ч.1, ОФС 42-0049-07
В фармакопейном анализе понятие растворимости приводится в качестве характеристики приблизительной растворимости фармацевтических субстанций и вспомогательных веществ (далее – веществ) при фиксированной температуре. Испытание, если нет других указаний в фармакопейной статье, следует проводить при температуре (20 ± 2) ºC.
Если растворимость является показателем чистоты вещества, то в фармакопейной статье должны быть представлены конкретные количественные соотношения вещества и растворителей.
Рекомендуется использовать растворители разной полярности (обычно три); не рекомендуется использование легкокипящих и легковоспламеняющихся (например, диэтиловый эфир) или очень токсичных (например, бензол, метиленхлорид) растворителей.
Растворимость вещества (в пересчете на 1 г вещества) выражают в следующих терминах, приведенных в таблице.
Таблица — Обозначения растворимости фармацевтических субстанций и вспомогательных веществ
Термин | Примерное количество растворителя (мл), необходимое для растворения 1 г вещества |
Очень легко растворим | до 1 включительно |
Легко растворим | от 1 до 10 включительно |
Растворим | от 10 до 30 включительно |
Умеренно растворим | от 30 до100 включительно |
Мало растворим | от 100 до 1000 включительно |
Очень мало растворим | от 1000 до 10 000 включительно |
Практически нерастворим | более 10 000 |
Вещество считают растворившимся, если в растворе при наблюдении в проходящем свете не обнаруживаются частицы вещества. В растворе могут присутствовать следовые количества физических примесей, например, таких как волокна фильтровальной бумаги. Для веществ, образующих при растворении опалесцирующие растворы, соответствующее указание должно быть приведено в фармакопейной статье.
Термин «смешивается с…» используется для характеристики жидкостей, смешивающихся с указанным растворителем во всех соотношениях.
Если указано, что вещество растворимо в жирных маслах, то имеется в виду, что оно растворимо в любом масле, относящемся к классу жирных масел.
Методика определения растворимости
К навеске растертого в тонкий порошок вещества прибавляют отмеренное количество растворителя и непрерывно встряхивают в течение 10 мин при (20 ± 2) ºC.
Для медленно растворимых веществ, требующих для своего растворения более 10 мин, допускается нагревание на водяной бане до 30 ºC. Наблюдение производят после охлаждения раствора до комнатной температуры и энергичного встряхивания в течение 1 – 2 мин.
Условия растворения медленно растворимых веществ указывают в фармакопейных статьях.
Для веществ с неизвестной растворимостью испытание проводят по следующей методике.
К 1,0 г растертого вещества прибавляют 1,0 мл растворителя и проводят растворение, как описано выше. Если вещество полностью растворилось, оно очень легко растворимо.
Если вещество растворилось не полностью, то к 100 мг растертого вещества прибавляют 1,0 мл растворителя и проводят растворение, как описано выше. Если вещество полностью растворилось, оно легко растворимо.
Если вещество растворилось не полностью, то добавляют 2,0 мл растворителя и продолжают растворение. Если вещество полностью растворилось, оно растворимо.
Если вещество растворилось не полностью, то добавляют 7,0 мл растворителя и продолжают растворение. Если вещество полностью растворилось, оно умеренно растворимо.
Если вещество растворилось не полностью, то к 10 мг растертого вещества прибавляют 10,0 мл растворителя и проводят растворение, как описано выше. Если вещество полностью растворилось, оно мало растворимо.Если вещество растворилось не полностью, то к 10 мг растертого вещества прибавляют 100 мл растворителя и проводят растворение, как описано выше. Если вещество полностью растворилось, оно очень мало растворимо.
Если вещество не растворилось, оно практически нерастворимо в данном растворителе.
Для веществ с известной растворимостью испытание проводят по описанной выше методике, но только для крайних значений, относящихся к указанному термину. Например, если вещество растворимо, то 100 мг растертого вещества не должны растворяться в 1,0 мл растворителя, но должны раствориться полностью в 3,0 мл растворителя.
Скачать в PDF ОФС.1.2.1.0005.15 Растворимость
Факторы растворимости
Растворимость — это свойство вещества образовывать с различными растворителями гомогенные смеси.
Как мы уже упоминали, количество растворяемого вещества, необходимое для получения насыщенного раствора и определяет растворимость этого вещества.
В связи с этим растворимость имеет ту же меру, что и состав, например, массовая доля растворенного вещества в его насыщенном растворе или количество растворенного вещества в его насыщенном растворе.
Все вещества с точки зрения его растворимости можно классифицировать на:
- Хорошо растворимые – в 100 г воды способно раствориться более 10 г. вещества.
- Малорастворимые — в 100 г воды способно раствориться менее 1 г. вещества.
- Нерастворимые — в 100 г воды способно раствориться менее 0,01 г. вещества.
Известно, что если полярность растворяемого вещества схожа с полярностью растворителя, то оно скорее всего растворится. Если же полярности разные, то с большой долей вероятности раствора не получится. Почему же так происходит?
Полярный растворитель– полярное растворяемое вещество.
Для примера опишем раствор поваренной соли в воде. Как мы уже знаем, молекулы воды имеют полярную природу с частичным положительным зарядом на каждом атоме водорода и частичным отрицательным – на атоме кислорода. А твердые ионные вещества, вроде хлорида натрия, содержат катионы и анионы.
Поэтому, когда поваренную соль помещают в воду, частичный положительный заряд на атомах водорода молекул воды притягивается отрицательно заряженным ионом хлора в NaCl. Аналогично, частичный отрицательный заряд на атомах кислорода молекул воды притягивается положительно заряженным ионом натрия в NaCl.
И, поскольку притяжение молекул воды для ионов натрия и хлора сильнее взаимодействия, удерживающего их вместе, соль растворяется.
растворение хлорида натрия
Неполярный растворитель– неполярное растворяемое вещество.
Попробуем растворить кусочек тетрабромида углерода в тетрахлориде углерода. В твердом состоянии молекулы тетрабромида углерода удерживаются вместе благодаря очень слабому дисперсионному взаимодействию. При помещению его в тетрахлорид углерода его молекулы будут располагаться более хаотично, т.е. увеличивается энтропия системы и соединение растворится.
Равновесия при растворении
Рассмотрим раствор малорастворимого соединения. Для того, чтобы между твердым веществом и его раствором установилось равновесие, раствор должен быть насыщенным и соприкасаться с нерастворившейся частью твердого вещества.
Например, пусть равновесие установилось в насыщенном растворе хлорида серебра:
AgCl(тв)=Ag+(водн.) + Cl—(водн.)
Рассматриваемое соединение является ионным и в растворенном виде присутствует в виде ионов. Нам уже известно, что в гетерогенных реакциях концентрация твердого вещества остается постоянной, что позволяет включить ее в константу равновесия. Поэтому выражение для константы равновесия будет выглядеть следующим образом:
K = [Ag+][ Cl—]
Такая константа называется произведением растворимости ПР, при условии, что концентрации выражаются в моль/л.
ПР = [Ag+][ Cl—]
Произведение растворимости равно произведению молярных концентраций ионов, участвующих в равновесии, в степенях, равных соответствующим стехиометрическим коэффициентам в уравнении равновесия.
Следует отличать понятие растворимости и произведения растворимости. Растворимость вещества может меняться при добавлении в раствор еще какого-либо вещества, а произведение растворимости не зависит от присутствия в растворе дополнительных веществ.Хотя эти две величины взаимосвязаны, что позволяет зная одну величину, вычислить другую.
Зависимость растворимости от температуры и давления
Вода играет важную роль в нашей жизни, она способна растворять большое количество веществ, что имеет большое значение для нас. Поэтому основное внимание уделим именно водным растворам.
Растворимость газов повышается при росте давления газа над растворителем, а растворимость твердых и жидких веществ зависит от давления несущественно.
Уильям Генри впервые пришел к выводу, что количество газа, которое растворяется при постоянной температуре в заданном объеме жидкости, прямо пропорциональна его давлению. Данное утверждение известно как закон Генри и выражается оно следующим соотношением:
С = k·P,
где С – растворимость газа в жидкой фазе
Р – давление газа над раствором
k – постоянная Генри
На следующем рисунке приведены кривые зависимости растворимости некоторых газов в воде от температуры при постоянном давлении газа над раствором (1 атм)
растворимость газов в воде
Как видно, растворимость газов уменьшается с ростом температуры, в отличие от большинства ионных соединений, растворимость которых растет с увеличением температуры.
Влияние температуры на растворимость зависит от изменения энтальпии, которое происходит при процессе растворения. При протекании эндотермического процесса происходит увеличение растворимости с ростом температуры.
Это следует из уже известного нам принципа Ле – Шателье: если изменить одно из условий, при котором система находится в состоянии равновесия – концентрацию, давление или температуру, — то равновесие сместится в направлении той реакции, которая противодействует этому изменению.
Представим, что мы имеем дело с раствором, находящимся в равновесии с частично растворившимся веществом. И этот процесс является эндотермическим, т.е. идет с поглощением теплоты из вне, тогда:
Вещество + растворитель + теплота = раствор
Согласно принципу Ле – Шателье, при эндотермическом процессе, равновесие смещается в направлении, способствующее уменьшению поступления теплоты, т.е. вправо. Таким образом, растворимость увеличивается. Если же процесс экзотермический, то повышение температуры приводит к уменьшению растворимости.
Далее на рисунке показаны зависимости растворимости некоторых ионных соединений от температуры.
зависимость растворимости ионных соединеий от Температуры
Известно, что существуют растворы жидкостей в жидкостях. Некоторые из них могут растворяться друг в друге в неограниченных количествах, как вода и этиловый спирт, а другие — растворяются лишь частично.
Так, если попробовать растворить четыреххлористый углерод в воде, то при этом образуются два слоя: верхний — насыщенный раствор воды в четыреххлористом углероде и нижний — насыщенный раствор четыреххлористого углерода в воде. При повышении температуры, в основном, взаимная растворимость таких жидкостей увеличивается.
Это происходит до тех пор, пока не будет достигнута критическая температура, при которой обе жидкости смешиваются в любых пропорциях. От давления растворимость жидкостей практически не зависит.При вводе в смесь, состоящую из двух несмешивающихся между собой жидкостей, вещества, которое может растворяться в любой из этих двух жидкостей, то его распределение между этими жидкостями будет пропорционально растворимости в каждой из них. Т.е.
согласно закону распределения вещество, способное растворяться в двух несмешивающихся растворителях, распределяется между ними так, что отношение его концентраций в этих растворителях при постоянной температуре остается постоянным, независимо от общего количества растворенного вещества:
С1/С2 = К,
где С1 и С2 – концентрации вещества в двух жидкостях
К – коэффициент распределения.