Πώς σχετίζεται η θερμοκρασία με τη διαλυτότητα μιας σταθερής διαλυμένης ουσίας γιατί;
Η αυξημένη θερμοκρασία συνήθως οδηγεί σε αυξημένη διαλυτότητα για στερεές διαλυμένες ουσίες.
Εδώ είναι γιατί:
* Κινητική ενέργεια: Όταν αυξάνετε τη θερμοκρασία ενός διαλύματος, αυξάνετε την κινητική ενέργεια τόσο των σωματιδίων διαλυμένης ουσίας όσο και των διαλύτη. Αυτό σημαίνει ότι κινούνται ταχύτερα και συγκρούονται συχνότερα.
* Σπάζοντας τις διαμοριακές δυνάμεις: Οι αυξημένες συγκρούσεις συμβάλλουν στη διάσπαση των διαμοριακών δυνάμεων που συγκρατούν τη στερεά διαλυτή ουσία μαζί (π.χ. ιοντικοί δεσμοί, δεσμοί υδρογόνου). Αυτό επιτρέπει σε περισσότερα σωματίδια διαλυμένης ουσίας να απομακρυνθούν από το στερεό και να διαλύονται στον διαλύτη.
* εντροπία: Η διάλυση ενός στερεού σε ένα υγρό γενικά αυξάνει τη διαταραχή (εντροπία) του συστήματος. Η αύξηση των διεργασιών της θερμοκρασίας ευνοεί τις οποίες αυξάνουν την εντροπία.
Εξαιρέσεις:
Ενώ ο γενικός κανόνας είναι ότι η διαλυτότητα αυξάνεται με τη θερμοκρασία για τα στερεά, υπάρχουν κάποιες εξαιρέσεις:
* Αέρια: Η διαλυτότητα των αερίων σε υγρά * μειώνεται * με την αύξηση της θερμοκρασίας. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι τα αέρια είναι πιο πιθανό να ξεφύγουν από τη λύση καθώς η κινητική τους ενέργεια αυξάνεται.
* Ειδικές ενώσεις: Μερικές στερεές ενώσεις, όπως το θειικό λίθιο (Li₂so₄), στην πραγματικότητα γίνονται * λιγότερο * διαλυτό στο νερό καθώς αυξάνεται η θερμοκρασία. Αυτό οφείλεται σε πολύπλοκες αλληλεπιδράσεις μεταξύ των μορίων διαλυμένης ουσίας και διαλύτη.
Εφαρμογές:
Η κατανόηση της σχέσης-διαλυτότητας θερμοκρασίας είναι ζωτικής σημασίας σε πολλές εφαρμογές:
* Ανακρυσταλλοποίηση: Η θέρμανση ενός διαλύματος για τη διάλυση ενός στερεού, στη συνέχεια, η ψύξη του, επιτρέπει τον σχηματισμό καθαρών κρυστάλλων καθώς μειώνεται η διαλυτότητα.
* Χημικές αντιδράσεις: Η θερμοκρασία μπορεί να επηρεάσει τον ρυθμό των χημικών αντιδράσεων που περιλαμβάνουν τη διάλυση των στερεών.
* Περιβαλλοντική επιστήμη: Η θερμοκρασία παίζει ρόλο στη διαλυτότητα των ρύπων στα υδάτινα σώματα.
Συνοπτικά:
Για τις περισσότερες στερεές διαλύσεις, οι υψηλότερες θερμοκρασίες έχουν ως αποτέλεσμα υψηλότερη διαλυτότητα λόγω της αυξημένης κινητικής ενέργειας, της ευκολότερης θραύσης των διαμοριακών δυνάμεων και της ευνοϊκής εντροπίας. Ωστόσο, υπάρχουν εξαιρέσεις, ειδικά για αέρια και ορισμένες συγκεκριμένες ενώσεις.
