Параметры растворимости различных групп растворителей

Растворимость и природа растворенного вещества

Параметры растворимости различных групп растворителей

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»:»ÐÐ²Ñ‚ор: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 Ð°ÑÑ‚воримость различных веществ зависит от природы растворенного вещества и растворителя и от термодинамических условий – t˚ и давления. Кол…»,»word_count»:487,»direction»:»ltr»,»total_pages»:1,»rendered_pages»:1}

Растворы, растворители и растворимость

Параметры растворимости различных групп растворителей

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

Параметры растворимости различных групп растворителей

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

Параметры растворимости различных групп растворителей

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.

Поделиться:
Нет комментариев

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.