Rozpustnost je velice důležitá veličina, vyjadřující maximální množství látky, které se v daném rozpouštědla, za dané teploty rozpustí. Většinou se označuje písmenem s a jednotkou je g/100 g rozpouštědla. Např. rozpustnost NaCl ve vodě, při 30 °C je 38,89 g/100 g H2O. Podle hodnoty rozpustnosti rozlišujeme látky rozpustné a nerozpustné (pod 0,1 g/100 g).
Rozpouštění látek je poměrně komplikovaný proces, pro běžnou praxi je vhodné si zapamatovat pravidlo: „Podobné se rozpouští v podobném“,
což znamená, že polární látka bude pravděpodobně rozpustná v polárním rozpouštědle (např. sůl ve vodě) a nepolární v nepolárním rozpouštědle (např. tuky v hexanu).
Látka | Rozpouštědlo | Rozpustnost [g/100 g] |
---|---|---|
NaCl | Voda | 38,89 |
Hexan | Voda | 0,0112 |
Hexan | Heptanol | ∞ |
Řešené příklady na téma rozpustnost.
Mechanismus rozpouštění pevné látky v kapalném rozpouštědle
Prvním krokem je postupné odtrhávání molekul rozpouštěné látky z povrchu. Tento děj je zpravidla endothermní, protože je nutné překonat mřížkovou energii (u krystalických látek), entropie během tohoto procesu narůstá (ΔS>0). V druhém kroku dochází k solvataci uvolněných molekul, tzn. jejich obalení molekulami rozpouštědla. Tento krok je obvykle exothermní a entropie opět narůstá. Konečné rozpouštěcí teplo (enthalpie) je rovno součtu enthalpií jednotlivých kroků procesu.
![Solvatace Na+ iontu molekulami vody](http://z-moravec.net/wp-content/uploads/2016/06/solvatation.png)
Rozpustnost látky je ovlivněna mnoha faktory, nejdůležitější jsou:
- druh rozpouštědla
- teplota
- tlak (při rozpouštění plynů)
- přítomnost dalších látek v roztoku
Disociace elektrolytů
Jako elektrolyty označujeme roztoky nebo taveniny, které vedou elektrický proud. Nejčastěji vznikají rozpouštěním iontových látek v polárních rozpouštědlech (nejčastěji ve vodě).
Pravé elektrolyty jsou iontové i v pevném stavu, např. NaCl.
![](http://z-moravec.net/wp-content/uploads/2022/02/Salze_Natriumchloridgitter_Kugeln.png)
Potencionální elektrolyty obsahují kovalentní vazby, ionty vznikají až při rozpouštění v polárních rozpouštědlech. Jde např. o HCl nebo H2SO4.
Podle stupně disociace rozlišujeme slabé a silné elektrolyty. Silné elektrolyty, např. NaCl, disociují zcela, naproti tomu slabé elektrolyty, např. HClO jsou disociované pouze z části.
NaCl → Na+ + Cl–
HClO ⇄ H+ + ClO–
Disociační konstanta je dána poměrem rovnovážných koncentrací produktů a výchozích látek:
$$K_d = \frac{[\textrm{H}^+][\textrm{ClO}^-]}{[\textrm{HClO}]}$$
Stupeň disociace (α)
$$\alpha = \frac{\textrm{n}_{\textrm{disoc}}}{\textrm{n}_0}$$
Ostwaldův zřeďovací zákon
Popisuje vztah mezi disociační konstantou a stupněm disociace slabého elektrolytu. Byl formulován Wilhelmem Ostwaldem.
$$K_d = \frac{[\textrm{H}^+][\textrm{ClO}^-]}{[\textrm{HClO}]} = \frac{\alpha^2}{1-\alpha}.\textrm{c}_\textrm{0}$$
$$\alpha^2 = \frac{K_d}{\textrm{c}_\textrm{0}}$$
$$\alpha = \sqrt{\frac{K_d}{\textrm{c}_\textrm{0}}}$$
Závislost rozpustnosti na teplotě
U většiny látek rozpustnost stoupá s rostoucí teplotou, menší množství sloučenin vykazuje opačný trend. Známe i látky, např. NaCl, u nichž se rozpustnost s teplotou prakticky nemění. Rozdílné závislosti rozpustnosti na teplotě se využívá při izolaci sloučenin pomocí frakční krystalizace.
![](http://z-moravec.net/wp-content/uploads/2022/06/solubility-temp-1-1024x765.png)
Součin rozpustnosti
Pro nerozpustné, resp. velmi málo rozpustné látky jsou hodnoty rozpustnosti velmi malé, proto se používá praktičtější veličina – součin rozpustnosti. Značí se Ks, často se používá i jeho logaritmická forma pKs.
pKs = −log Ks
Odvozuje se ze vzorce pro rovnovážnou konstantu rozpouštění, ukážeme si to na příkladu rozpouštění sulfidu stříbrného (Ag2S).
Ag2S ⇄ 2 Ag+ + S2-
![](http://z-moravec.net/wp-content/uploads/2022/11/Sulfid_stribrny.png)
Rovnováha je samozřejmě posunuta směrem k nerozpuštěnému sulfidu. Rovnovážná konstanta je dána poměrem rovnovážných aktivit, nebo jednodušeji rovnovážných koncentrací:
$$K_s = \frac{[\textrm{Ag}^+]^2[\textrm{S}^{2-}]}{[\textrm{Ag}_2\textrm{S}]}$$
Pro pevnou fázi je hodnota aktivity rovna jedné, proto se vztah zjednoduší na:
Ks = [Ag+]2 [S2-]
Hodnota součinu rozpustnosti Ag2S je pKs = 49,20. Z toho lze snadno vypočítat koncentraci iontů v nasyceném vodném roztoku Ag2S:
Ks = 10-49,20 = 6,3.10-50
Jelikož víme, že koncentrace Ag+ bude dvojnásobná (2x) oproti S2- (x):
Ks = [Ag+]2 [S2-] = (2x)2x = 4x3
x = 2,51.10-17 mol.dm-3
Z hodnoty koncentrace vyplývá, že zůstane rozpuštěna jen velmi malá část sulfidu. Pokud bychom chtěli rozpustnost ještě snížit, je možné zvýšit koncentraci sulfidových aniontů přídavkem rozpustného sulfidu, např. nastavíme koncentraci S2- na 0,1 mol.dm-3, tím se nám vztah pro Ks změní:
Ks = [Ag+]2 [S2-] = (2x)2 . 0,1
x = 3,97.10-25 mol.dm-3
Rozpustnost Ag2S se přídavkem rozpustného sulfidu snížila o osm řádů, tato operace se nazývá vysolování.
Další příklady najdete zde.
Další kapitoly
- České chemické názvosloví
- Platné číslice a měření
- Základní chemické zákony
- Důležité veličiny a vztahy v chemii
- Výpočet stechiometrického vzorce
- Chemické rovnice a stechiometrické výpočty
- Koncentrace roztoků
- Rozpustnost, součin rozpustnosti
- Stavba atomu
- Periodická tabulka prvků a periodicita vlastností
- Chemická vazba
- VSEPR
- Komplexní sloučeniny
- Magnetické vlastnosti látek
- Termodynamika
- Chemická rovnováha
- Skupenské stavy látek
- Fázové rovnováhy
- Teorie kyselin a zásad
- pH, aktivita roztoku
- Elektrochemie
- Symetrie molekul
- Laboratorní technika
- Lineární regrese
- Jednotky tlaku
- Jednotky teploty
- Mohsova stupnice tvrdosti minerálů
- Odkazy
- Prezentace k semináři z obecné chemie