용해도 에 영향을 미치는 주요 요인 은 극성, 공통 이온 효과, 온도, 압력, 용질의 특성 및 기계적 요인입니다. 용해도는 고체, 액체 또는 기체 화학 물질 (용질이라고 함)이 용매 (일반적으로 액체)에 용해되어 용액을 형성하는 능력입니다.
물질의 용해도는 기본적으로 온도와 압력뿐만 아니라 사용되는 용매에 따라 달라집니다. 특정 용매에서 물질의 용해도는 포화 용액의 농도로 측정됩니다.
추가 용질을 추가해도 용액의 농도가 더 이상 증가하지 않으면 용액이 포화 된 것으로 간주됩니다.
용해도는 물 속의 에탄올과 같은 무한 용해성 (완전 혼 화성)에서 물 속의 염화은과 같은 약간 용해성에 이르기까지 물질에 따라 크게 다릅니다. 용어 "불용성"은 종종 난 용성 화합물 (Boundless, SF)에 적용됩니다.
특정 물질은 물 속의 에탄올과 같은 주어진 용매와 모든 비율로 용해되며,이 특성을 혼 화성이라고합니다.
다양한 조건에서 평형 용해도를 초과하여 소위 과포화 용액 (Solubility, SF)을 생성 할 수 있습니다.
용해도에 영향을 미치는 주요 요인
1- 극성
대부분의 경우 용질은 극성이 유사한 용매에 용해됩니다. 화학자들은 용질과 용매의 이러한 특성을 설명하기 위해 대중적인 격언을 사용합니다.
비극성 용질은 극성 용매에 용해되지 않으며 그 반대의 경우도 마찬가지입니다 (온라인 교육, SF).
2- 공통 이온의 효과
공통 이온 효과는 이미 화학적 평형 상태에있는 이온을 포함하는 염이 혼합물에 첨가 될 때 이온 화합물의 용해도가 감소하는 것을 설명하는 용어입니다.
이 효과는 Le Châtelier의 원리로 가장 잘 설명됩니다. 물에 약간 용해되는 이온 성 화합물 인 황산 칼슘 CaSO 4 가 첨가되었다고 상상해보십시오 . 생성 된 화학적 평형에 대한 순 이온 방정식은 다음과 같습니다.
CaSO4 (s) ⇌Ca2 + (aq) + SO42− (aq)
황산 칼슘은 약간 용해됩니다. 평형 상태에서 대부분의 칼슘과 황산염은 고체 형태의 황산 칼슘으로 존재합니다.
가용성 이온 성 화합물 황산구리 (CuSO 4 )가 용액에 첨가되었다고 가정합니다 . 황산구리는 가용성이다. 따라서 순 이온 방정식에 대한 유일한 주요 효과는 더 많은 황산염 이온 (SO 4 2- )을 추가하는 것입니다 .
CuSO4 (s) ⇌Cu2 + (aq) + SO42− (aq)
황산구리에서 해리 된 황산 이온은 황산 칼슘의 약간의 해리로 인해 혼합물에 이미 존재합니다 (공통).
따라서 황산 이온의 추가는 이전에 확립 된 평형을 강조합니다.
Le Chatelier의 원리는 평형 생성물의이쪽에 추가 스트레스가 반응물쪽으로 평형 이동을 가져와이 새로운 스트레스를 완화하도록 지시합니다.
반응물쪽으로의 이동으로 인해 약간 용해성 인 황산 칼슘의 용해도가 더욱 감소합니다 (Erica Tran, 2016).
3- 온도
온도는 용해도에 직접적인 영향을 미칩니다. 대부분의 이온 성 고체의 경우 온도를 높이면 용액을 만드는 속도가 증가합니다.
온도가 증가하면 고체 입자가 더 빨리 이동하여 더 많은 용매 입자와 상호 작용할 가능성이 높아집니다. 이로 인해 솔루션이 생성되는 속도가 증가합니다.
온도는 또한 용매에 용해 될 수있는 용질의 양을 증가시킬 수 있습니다. 일반적으로 온도가 상승하면 더 많은 용질 입자가 용해됩니다.
예를 들어, 식용 설탕을 물에 첨가하는 것은 용액을 만드는 쉬운 방법입니다. 그 용액을 가열하고 설탕을 첨가하면 온도가 계속 상승함에 따라 많은 양의 설탕이 첨가 될 수 있음을 발견했습니다.
그 이유는 온도가 증가함에 따라 분자간 힘이 더 쉽게 부서져 더 많은 용질 입자가 용매 입자에 끌릴 수 있기 때문입니다.
그러나 온도를 높이는 것이 용질이 용해 될 수있는 양에 거의 영향을 미치지 않는 다른 예가 있습니다.
식용 소금이 좋은 예입니다. 끓는 물에서 할 수있는 것과 거의 같은 양의 식용 소금을 얼음물에 녹일 수 있습니다.
모든 가스의 경우 온도가 증가하면 용해도가 감소합니다. 이 현상을 설명하기 위해 운동 분자 이론을 사용할 수 있습니다.
온도가 상승함에 따라 기체 분자는 더 빨리 움직이고 액체에서 벗어날 수 있습니다. 그러면 가스의 용해도가 감소합니다.
그림 1 : 용해도 대 온도 그래프.
아래 그래프를 보면 암모니아 가스 인 NH3는 온도가 증가함에 따라 용해도가 크게 감소하는 반면 모든 이온 성 고체는 온도가 증가함에 따라 용해도가 증가 함을 보여줍니다 (CK-12 Foundation, SF) .
4- 압력
두 번째 요소 인 압력은 액체에서 기체의 용해도에 영향을 주지만 액체에 용해되는 고체에는 영향을주지 않습니다.
용매 표면 위에있는 기체에 압력이 가해지면 기체는 용매 속으로 이동하여 용매 입자 사이의 일부 공간을 차지합니다.
좋은 예는 탄산 소다입니다. 압력이 가해져 CO2 분자가 탄산 음료 속으로 들어가게됩니다. 그 반대도 마찬가지입니다. 가스의 압력이 감소하면 해당 가스의 용해도도 감소합니다.
소다 캔을 열면 소다의 압력이 떨어지기 때문에 가스가 즉시 용액에서 나오기 시작합니다.
탄산 음료에 저장된 이산화탄소가 방출되고 액체 표면에 거품이 나는 것을 볼 수 있습니다. 일정 기간 동안 열린 탄산 음료 캔을 그대로두면 이산화탄소 손실로 인해 음료수가 평평 해지는 것을 알 수 있습니다.
이 가스 압력 계수는 Henry의 법칙으로 표현됩니다. 헨리의 법칙은 주어진 온도에서 액체에있는 기체의 용해도는 액체 위의 기체 분압에 비례한다고 말합니다.
Henry의 법칙의 예는 다이빙에서 발생합니다. 사람이 깊은 물에 잠수하면 압력이 증가하고 더 많은 가스가 혈액에 용해됩니다.
심해 다이빙에서 상승하는 동안 다이버는 모든 용존 가스가 혈액에서 매우 천천히 빠져 나갈 수 있도록 매우 느린 속도로 수면으로 돌아와야합니다.
사람이 너무 빨리 상승하면 가스가 혈액에서 너무 빨리 빠져 나가기 때문에 응급 상황이 발생할 수 있습니다 (Papapodcasts, 2010).
5- 용질의 특성
용질과 용매의 특성과 용액에있는 다른 화학 물질의 존재는 용해도에 영향을 미칩니다.
예를 들어, 물에 소금보다 더 많은 설탕이 물에 녹을 수 있습니다. 이 경우 설탕은 더 잘 녹는다 고합니다.
물 속의 에탄올은 서로 완전히 용해됩니다. 이 특별한 경우, 용매는 더 많은 양으로 발견되는 화합물이 될 것입니다.
용질의 크기도 중요한 요소입니다. 용질 분자가 클수록 분자량과 크기가 커집니다. 용매 분자가 더 큰 분자를 둘러싸는 것이 더 어렵습니다.
위에서 언급 한 모든 요소를 제외하면 일반적으로 큰 입자는 일반적으로 덜 용해된다는 것을 알 수 있습니다.
압력과 온도가 같은 극성의 두 용질 사이와 같으면 입자가 작은 용질이 일반적으로 더 잘 용해됩니다 (Factors Affecting Solubility, SF).
6- 기계적 요인
주로 온도에 의존하는 용해 속도와 달리 재결정 속도는 결정 격자 표면의 용질 농도에 따라 달라지며 용액이 움직이지 않을 때 선호됩니다.
따라서 용액의 교반은 이러한 축적을 방지하여 용해를 극대화합니다. (포화의 끝, 2014).
참고 문헌
- (SF). 용해도. boundles.com에서 복구되었습니다.
- CK-12 재단. (SF). 용해도에 영향을 미치는 요인. ck12.org에서 복구 됨.
- 온라인 교육. (SF). 용해도에 영향을 미치는 요인. solubilityofthings.com에서 복구했습니다.
- Erica Tran, DL (2016, 11 월 28 일). 용해도 및 용해도에 영향을 미치는 요인. chem.libretexts.org에서 복구되었습니다.
- 용해도에 영향을 미치는 요인. (SF). sciencesource.pearsoncanada.ca에서 복구되었습니다.
- (2010 년 3 월 1 일). 용해도에 영향을 미치는 요인 4 부. youtube.com에서 복구되었습니다.
- 용해도. (SF). chemed.chem.purdue.ed에서 회수 함.
- 채도의 팁. (2014 년 6 월 26 일). 화학 libretex.org에서 회수했습니다.