Растворители и растворимость.

       Среди веществ, составляющих жидкий раствор, обычно не представляет труда указать растворитель. Во-первых, растворитель является средой по отношению к растворенным веществам. Поэтому молекул растворителя в некотором объеме раствора должно быть больше, чем молекул или других структурных единиц растворенных веществ. Во-вторых, растворитель, рассматриваемый как среда, определяет агрегатное состояние раствора: если раствор жидкий, это значит что сама среда жидкая. Растворяя в воде различные твердые вещества, например соли, считают само собой разумеющимся, что получаются водные растворы солей, а не солевые растворы воды.

       Наиболее широко применяемым растворителем является вода. Она хорошо растворяет большинство кислот, многие основания, соли, некоторые типы органических веществ. Водные растворы являются распространенными природными системами. Можно сказать и так: в природе вообще нет воды, а есть только водные растворы. Вода как биорастворитель является основой всех жидких сред организмов – цитозолей, крови, межклеточных жидкостей. Для многих типов растений и животных природная вода (водные растворы!) является средой обитания.

       Частицы вещества в водных растворах не только распределены среди молекул воды, но и образуют с ней более или менее прочные соединения. Выделение кристаллогидратов из растворов свидетельствует о наличии соединений растворенных веществ с водой и в самих растворах. Безводный сульфат меди CuSO₄ представляет собой белый порошок, а кристаллогидрат

CuSO₄ 5H₂O – синие кристаллы. Такого же цвета и растворы сульфата меди. Из этого ясно, что в растворе сульфат меди соединен с водой.

       Кроме воды широко применяются и другие растворители. Характерно, что при обычных условиях вода оказывается почти единственной устойчивой и не опасной в обращении неорганической жидкостью. Поэтому остальные практически используемые растворители – это органические жидкости: углеводороды (гексан С₆Н₁₄, бензол С₆Н₆ и другие), галогенированные углеводороды ( дихлорэтан C₂H₄Cl₂), спирты (метанол CH₃OH, этанол C₂H₅OH), ацетон CH₃COCH₃. Специфический запах многих красок и лаков доказывает, что они приготовлены на органических растворителях. Необходимость применения разнообразных растворителей связана с растворимостью веществ.

Растворимость – это способность данного вещества растворяться в данном растворителе.

Вещество, не растворимое в воде, может оказаться растворимым в каких-либо других жидкостях. Бывает, что человек сталкивается с досадным фактом – на одежде появилось жирное пятно. Оно не выводится при протирании водой. Но ватный тампон, смоченный бензином, вбирает это пятно, так как бензин растворяет жиры. Чаще в быту используют не индивидуальные вещества, а промышленные препараты, представляющие собой смешанные растворители, предназначенные для определенной цели.

Явление растворимости очень сложное и поддается лишь ориентировочному прогнозу. Часто используют достаточно старое правило: подобное растворяется в подобном. В воде растворяются преимущественно другие кислородсодержащие вещества, а также бинарные соли. В органических жидкостях растворяются всевозможные органические вещества. Среди органических веществ можно особо отметить спирты, содержащие углеводородный фрагмент и гидроксил ОН. Из-за наличия гидроксила спирты хорошо растворяются в воде.

Что означают известные суждения о веществах: хорошо растворимо, плохо растворимо, умеренно растворимо? Это можно объяснить на основе понятий ненасыщенных и насыщенных  растворов.

Индивидуальное вещество, внесенное в его собственный ненасыщенный раствор, продолжает растворяться. Порция сахара в стакане чая сразу же образует ненасыщенный раствор, концентрация которого продолжает увеличиваться по мере перемешивания чая, пока не растворится весь сахар. Можно добавить еще несколько ложек сахара, и он тоже растворится. Менее растворима пищевая соль. Если взять 200г 20%-го раствора хлорида натрия и внести в него еще 20г этой соли, то через некоторое время останется небольшое количество осадка – 2,4г, который уже не растворяется. Образовался раствор с максимальной концентрацией данного вещества, и растворение прекратилось. Этот раствор называется насыщенным. Можно сделать дополнительное исследование. К полученному раствору добавить еще 10г (или любую другую массу) хлорида натрия. Осадка становится 12,4г, и масса его далее не меняется. Следовательно, масса растворившегося вещества не зависит от массы осадка. Из этого делаем вывод, что раствор с максимальной концентрацией растворенного вещества, находится в равновесии с тем же веществом в индивидуальном состоянии. В этом и состоит сущность насыщения. По концентрации такого раствора можно судить о растворимости вещества.

Количественной мерой растворимости является концентрация насыщенного раствора.

Обычно растворимость выражают массой вещества, образующей насыщенный раствор в 100г воды или другого растворителя. Эта величина называется коэффициентом растворимости. Например, коэффициент растворимости хлорида натрия при 20⁰С составляет 36,3. Данные по растворимости веществ приводятся в справочных таблицах.