Løselighetsbegrepet, mettet løsning, faktorer som påvirker løselighet.
Løyselegheit og løyselegheitsomgrepet
Løyselegheit er eit mål på kor mykje av eit stoff som kan løysast i eit bestemt volum løysemiddel ved ein gitt temperatur.
Definisjon
Løyselegheit (S) er maksimal mengde stoff som kan løysast i eit gitt volum løysemiddel ved ein bestemt temperatur, uttrykt som:
- g/L (gram per liter)
- mol/L (mol per liter, molaritet)
Metta løysing
Ei metta løysing inneheld maksimal mengde oppløyst stoff ved ein gitt temperatur. I ei metta løysing er det likevekt mellom:
- Oppløysingsprosess: Fast stoff → Ion i løysing
- Utfellingsprosess: Ion i løysing → Fast stoff
NaCl(s) ⇌ Na⁺(aq) + Cl⁻(aq)
Typar løysingar:
1. Umetta løysing: [Stoff] < løyselegheit
2. Metta løysing: [Stoff] = løyselegheit (likevekt)
3. Overmetta løysing: [Stoff] > løyselegheit (ustabil)
Løyselegheit for ioneforbindelsar
For ein ioneforbindelse som NaCl:
NaCl(s) ⇌ Na⁺(aq) + Cl⁻(aq)
Løyselegheita til NaCl ved 20°C er 360 g/L eller 6,2 mol/L.
Oppløysingsprosessen
Tre steg i oppløysing:
1. Separering av løysemiddelmolekyl (krev energi, endoterm)
2. Separering av stoffpartiklar (krev energi, endoterm)
3. Interaksjon mellom løysemiddel og stoff (frigjer energi, eksoterm)
Netto energiendring:
- Eksoterm oppløysing: Frigjer varme (temperaturen aukar)
- Endoterm oppløysing: Absorberer varme (temperaturen søkk)
Ved 25°C kan maksimalt 36,0 g NaCl løysast i 100 mL vatn.
Rekn ut løyselegheita til NaCl uttrykt som:
a) g/L
b) mol/L
Data: M(NaCl) = 58,5 g/mol
a) Løyselegheit i g/L:
36,0 g blir oppløyst i 100 mL = 0,100 L
S = 36,0 g / 0,100 L = 360 g/L
b) Løyselegheit i mol/L:
Tal mol NaCl:
n = m / M = 36,0 g / 58,5 g/mol = 0,615 mol
Molaritet:
S = n / V = 0,615 mol / 0,100 L = 6,15 mol/L
Svar:
- Løyselegheit: 360 g/L eller 6,15 mol/L
Faktorar som påverkar løyselegheit
1. Temperatur
For faste stoff i væske:
- Løyselegheita aukar vanlegvis med aukande temperatur
- Eksempel: Sukker løyser seg lettare i varmt vatn enn kaldt vatn
For gassar i væske:
- Løyselegheita minkar med aukande temperatur
- Eksempel: CO₂ boblar ut av varm brus
Le Chateliers prinsipp:
For eksoterm oppløysing (frigjer varme):
Stoff(s) ⇌ Stoff(aq) + Varme
Høgare temperatur → likevekta blir forskoven mot venstre → lågare løyselegheit
For endoterm oppløysing (absorberer varme):
Stoff(s) + Varme ⇌ Stoff(aq)
Høgare temperatur → likevekta blir forskoven mot høgre → høgare løyselegheit
2. Trykk (for gassar)
Henrys lov:
Løyselegheita til ein gass er proporsjonal med partialtrykket:
S = kH × P
Der:
- S = løyselegheit (mol/L)
- kH = Henrys konstant (avheng av gass og temperatur)
- P = partialtrykk (atm)
Eksempel: CO₂ i brus
Ved høgt trykk (flaska lukka) → høg løyselegheit → CO₂ blir verande oppløyst
Ved lågt trykk (flaska open) → låg løyselegheit → CO₂ boblar ut
3. Felles ion-effekt
Nærvær av eit felles ion reduserer løyselegheita.
Eksempel:
NaCl løyser seg i vatn:
NaCl(s) ⇌ Na⁺(aq) + Cl⁻(aq)
Dersom vi tilset HCl (gir Cl⁻):
- Auka [Cl⁻] forskyv likevekta mot venstre
- Mindre NaCl løyser seg opp
- Løyselegheita minkar
4. pH (for svake syrer/basar)
For svake syrer:
Kalsiumkarbonat (CaCO₃) løyser seg betre i surt miljø:
CaCO₃(s) ⇌ Ca²⁺(aq) + CO₃²⁻(aq)
CO₃²⁻(aq) + H⁺(aq) → HCO₃⁻(aq)
Låg pH (mange H⁺) → CO₃²⁻ blir fjerna → likevekta blir forskoven mot høgre → auka løyselegheit
5. Kompleksdanning
Danning av kompleks kan auke løyselegheita.
Eksempel: AgCl i ammoniakk
AgCl(s) ⇌ Ag⁺(aq) + Cl⁻(aq)
Ag⁺(aq) + 2NH₃(aq) → [Ag(NH₃)₂]⁺(aq)
NH₃ bind Ag⁺ → [Ag⁺] minkar → meir AgCl løyser seg → auka løyselegheit
Løyselegheita til KNO₃ ved ulike temperaturar:
| Temperatur (°C) | Løyselegheit (g/100 mL) |
|---|---|
| 0 | 13,3 |
| 20 | 31,6 |
| 40 | 63,9 |
| 60 | 110 |
| 80 | 169 |
a) Er oppløysinga av KNO₃ eksoterm eller endoterm?
b) Kor mange gram KNO₃ kan løysast i 500 mL vatn ved 40°C?
c) Kva skjer dersom ei metta løysing ved 60°C blir kjølt ned til 20°C?
a) Eksoterm eller endoterm?
Løyselegheita aukar med aukande temperatur.
Dette tyder at oppløysinga er endoterm (absorberer varme).
KNO₃(s) + Varme ⇌ K⁺(aq) + NO₃⁻(aq)
Høgare temperatur favoriserer produktsida (oppløyst KNO₃).
b) Masse KNO₃ ved 40°C i 500 mL:
Løyselegheit ved 40°C: 63,9 g/100 mL
For 500 mL:
m = 63,9 g × (500 mL / 100 mL) = 320 g
c) Nedkjøling frå 60°C til 20°C:
Løyselegheit ved 60°C: 110 g/100 mL
Løyselegheit ved 20°C: 31,6 g/100 mL
Dersom vi har 100 mL metta løysing ved 60°C:
- Ved 60°C: 110 g oppløyst
- Ved 20°C: berre 31,6 g kan vere oppløyst
Masse som fell ut:
Δm = 110 g - 31,6 g = 78,4 g
Svar: 78,4 g KNO₃ vil felle ut som krystallar.
Løyselegheitskurver
Løyselegheitskurver viser korleis løyselegheita varierer med temperaturen.
Typiske mønster
1. Aukande løyselegheit med temperatur (vanlegast for salt):
Eksempel: KNO₃, NH₄Cl, KCl
Løyselegheit
↑
| ╱
| ╱
| ╱
| ╱
| ╱
|╱_______________→ Temperatur
2. Svakt aukande løyselegheit:
Eksempel: NaCl
Løyselegheit
↑
| ╱‾‾‾‾‾‾‾‾‾‾‾
| ╱
|╱______________→ Temperatur
3. Synkande løyselegheit (sjeldan for salt):
Eksempel: Ce₂(SO₄)₃
Løyselegheit
↑╲
| ╲
| ╲
| ╲
| ╲
| ╲__________→ Temperatur
Praktiske bruksområde
1. Krystallisering (reinsing av stoff):
- Løys stoff i varmt løysemiddel (høg løyselegheit)
- Kjøl ned løysinga (løyselegheita søkk)
- Reint stoff krystalliserer ut
- Ureinleikar blir verande i løysing
2. Overmetta løysing:
- Oppløysing ved høg temperatur
- Forsiktig nedkjøling utan risting
- Ustabil overmetta løysing
- Krystallisering startar ved "frø" eller risting
Ved 20°C kan maksimalt 74,0 g KCl løysast i 250 mL vatn.
Data: M(KCl) = 74,5 g/mol
Løyselegheita til NaNO₃ ved 25°C er 92,0 g/100 mL.
Løyselegheita til NH₄Cl:
- Ved 20°C: 37,2 g/100 mL
- Ved 80°C: 65,6 g/100 mL
Løyselegheita til O₂ i vatn ved 25°C og 1 atm er 1,3 × 10⁻³ mol/L.
NaCl har løyselegheit 360 g/L i reint vatn ved 20°C.
Løyselegheita til CuSO₄ ved 20°C er 320 g/L.
Data: M(CuSO₄) = 159,6 g/mol
Magnesiumhydroksid Mg(OH)₂ har svært låg løyselegheit i vatn (fast stoff).
Ein brus inneheld CO₂ oppløyst ved 3 atm trykk og 5°C.
Løyselegheit av KNO₃:
- Ved 60°C: 110 g/100 mL
- Ved 10°C: 20 g/100 mL
Ein forskar lagar 200 mL metta KNO₃-løysing ved 60°C.
AgCl har svært låg løyselegheit i vatn, men løyser seg godt i ammoniakk (NH₃).
Likevekter:
AgCl(s) ⇌ Ag⁺(aq) + Cl⁻(aq)
Ag⁺(aq) + 2NH₃(aq) ⇌ [Ag(NH₃)₂]⁺(aq)
Løyselegheita av O₂ i vatn:
- Ved 5°C: 9,0 mg/L
- Ved 25°C: 6,3 mg/L
Ei metta løysing av natriumacetat (CH₃COONa) blir laga ved 80°C.
Løyselegheit:
- Ved 80°C: 170 g/100 mL
- Ved 20°C: 46 g/100 mL
Dette kapitlet er skrevet av Anthropics toppmodeller (Claude Opus og Claude Fable) og er foreløpig ikke manuelt gjennomgått — kvalitetskontrollen gjøres av uavhengige KI-agenter, og innmeldte feil rettes fortløpende. Funnet en feil? Meld fra, så retter vi den. Les mer om hvordan innholdet lages.