Как изменяется растворимость газов, жидкостей и твердых веществ при разных температурах и давлениях

Растворимость – это способность вещества образовывать с другим веществом гомогенную смесь. На этот процесс заметно влияют температура и давление, причем для разных агрегатных состояний вещества зависимость проявляется по-разному. Давайте подробно разберем, какие закономерности существуют.

Интересный факт: Мировой океан содержит около 38 тысяч гигатонн растворенных солей, а растворимость кислорода в воде падает вдвое при нагреве от 0°C до 30°C, что серьезно влияет на морские экосистемы.

1. Растворимость газов

Влияние температуры

Повышение температуры обычно уменьшает растворимость газов в жидкостях. Это объясняется тем, что:

Пример: При нагреве воды пузырьки воздуха начинают выделяться еще до кипения. Атмосферные газы хуже растворяются в теплой морской воде, чем в холодной.

Влияние давления

Для газов действует закон Генри: при постоянной температуре растворимость газа прямо пропорциональна его парциальному давлению над раствором.

  1. При увеличении давления растворимость газа растет
  2. При уменьшении – газ выделяется из раствора (эффект "открытой газировки")

2. Растворимость твердых веществ

Влияние температуры

Для большинства твердых веществ (особенно ионных соединений) справедливо обратное правило:

Пример процесса: При 20°C в 100 г воды растворяется 36 г NaCl, а при 100°C – уже 39 г. Для KNO₃ разница больше: от 31 г до 246 г.

Исключения: Некоторые вещества (например, гипс CaSO₄•2H₂O, гидроксид кальция Ca(OH)₂) имеют обратную зависимость – их растворимость падает при нагреве.

Влияние давления

Давление почти не влияет на растворимость твердых и жидких веществ, так как:

  1. Объем твердых тел при растворении меняется незначительно
  2. Плотность упаковки молекул в твердых веществах очень высока

Исключение составляют случаи полиморфных превращений при сверхвысоких давлениях (от 1 ГПа).

3. Растворимость жидкостей

Жидкости могут смешиваться:

Влияние температуры

Часто существует критическая температура смешения, выше или ниже которой жидкости смешиваются в любых пропорциях:

  1. Система анилин-вода: при Т < 168°C – ограниченная растворимость
  2. Система триэтиламин-вода: при Т > 18°C – неограниченная смешиваемость

Влияние давления

Эффект давления на растворимость жидкостей незначителен при обычных условиях, но становится заметным вблизи критических точек.

Практическое применение: Знание температурной зависимости растворимости используют в перекристаллизации (очистке веществ), при приготовлении насыщенных растворов в медицине, в создании компрессионных холодильников.

4. Итоговое сравнение зависимостей

#растворимость#химия#физические_процессы