РАСТВОРИ́МОСТЬ

РАСТВОРИ́МОСТЬ, спо­соб­ность ве­ще­ст­ва об­ра­зо­вы­вать с др. ве­ще­ст­вом (или ве­ще­ст­ва­ми) го­мо­ген­ные сме­си с дис­перс­ным рас­пре­де­ле­ни­ем ком­по­нен­тов (рас­тво­ры). Ко­ли­че­ст­вен­но Р. га­за, жид­ко­сти или твёр­до­го ве­ще­ст­ва в жид­ком рас­тво­ри­те­ле из­ме­ря­ет­ся кон­цен­тра­ци­ей на­сы­щен­но­го рас­тво­ра при дан­ной темп-ре и дав­ле­нии. На­сы­щен­ным на­зы­ва­ют рас­твор, на­хо­дя­щий­ся в рав­но­ве­сии с из­быт­ком рас­тво­ряе­мо­го ве­ще­ст­ва. Для наи­бо­лее важ­ных рас­тво­ри­те­лей со­став­ле­ны таб­ли­цы Р. разл. ве­ществ в за­ви­си­мо­сти от внеш­них ус­ло­вий или толь­ко для стан­дарт­ных ус­ло­вий.

Р. оп­ре­де­ля­ет­ся фи­зич. и хи­мич. срод­ст­вом мо­ле­кул рас­тво­ри­те­ля и рас­тво­ряе­мо­го ве­ще­ст­ва, со­от­но­ше­ни­ем энер­гий взаи­мо­дей­ст­вия од­но­род­ных и раз­но­род­ных ком­по­нен­тов рас­тво­ра. Как пра­ви­ло, хо­ро­шо рас­тво­ря­ют­ся друг в дру­ге по­доб­ные по фи­зич. и хи­мич. свой­ст­вам ве­ще­ст­ва (эм­пи­рич. пра­ви­ло «по­доб­ное рас­тво­ря­ет­ся в по­доб­ном»). В ча­ст­но­сти, ве­ще­ст­ва, со­стоя­щие из по­ляр­ных мо­ле­кул, и ве­ще­ст­ва с ион­ным ти­пом свя­зи хо­ро­шо рас­тво­ря­ют­ся в по­ляр­ных рас­тво­ри­те­лях (во­де, эта­но­ле, жид­ком ам­миа­ке), а не­по­ляр­ные ве­ще­ст­ва хо­ро­шо рас­тво­ря­ют­ся в не­по­ляр­ных рас­тво­ри­те­лях (бен­зо­ле, се­ро­уг­ле­ро­де). На этих за­ко­но­мер­но­стях, в ча­ст­но­сти, ос­но­ван важ­ный спо­соб раз­де­ле­ния сме­сей экс­трак­ция.

За­ви­си­мость Р. от темп-ры и дав­ле­ния оп­ре­де­ля­ет­ся об­щим прин­ци­пом сме­ще­ния рав­но­ве­сий (см. Ле Ша­те­лье – Брау­на прин­цип). Так, рас­тво­ре­ние га­зов (не всту­паю­щих в хи­мич. взаи­мо­дей­ст­вие с рас­тво­ри­те­лем) в во­де – эк­зо­тер­мич. про­цесс, по­это­му с рос­том темп-ры Р. га­зов в во­де умень­ша­ет­ся. В ор­га­нич. рас­тво­ри­те­лях га­зы час­то рас­тво­ря­ют­ся с по­гло­ще­ни­ем те­п­ло­ты, и с рос­том темп-ры Р. га­зов по­вы­ша­ет­ся. При по­сто­ян­ной темп-ре в слу­чае об­ра­зо­ва­ния иде­аль­ного раз­бав­лен­но­го би­нар­но­го рас­тво­ра не­элек­тро­ли­та Р. га­за (мо­ляр­ная до­ля в рас­тво­ре) про­пор­цио­наль­на его пар­ци­аль­но­му дав­ле­нию над рас­тво­ром (см. Ген­ри за­кон). С рос­том дав­ле­ния для оп­ре­де­ле­ния Р. га­за не­об­хо­ди­мо учи­ты­вать от­кло­не­ние его свойств от свойств иде­аль­но­го га­за, что дос­ти­га­ет­ся за­ме­ной пар­ци­аль­но­го дав­ле­ния ле­ту­че­стью.

Сис­те­мы жид­кость – жид­кость (жид­кие сме­си) раз­ли­ча­ют­ся по сле­дую­щим ти­пам: жид­ко­сти сме­ши­ва­ют­ся друг с дру­гом во всех со­от­но­ше­ни­ях (напр., сис­те­ма во­да – эта­нол); жид­ко­сти прак­ти­че­ски не­рас­тво­ри­мы друг в дру­ге (во­да – ртуть); жид­ко­сти час­тич­но рас­тво­ри­мы друг в дру­ге – ог­ра­ни­чен­ная вза­им­ная Р. (во­да – ди­эти­ло­вый эфир). При сме­ше­нии двух жид­ко­стей с ог­ра­ни­чен­ной вза­им­ной Р. смесь рас­па­да­ет­ся на два слоя, из ко­то­рых один яв­ля­ет­ся на­сы­щен­ным рас­тво­ром вто­ро­го ком­по­нен­та в пер­вом, а вто­рой – на­сы­щен­ным рас­тво­ром пер­во­го ком­по­нен­та во вто­ром. С рос­том темп-ры вза­им­ная Р. жид­ко­стей в боль­шин­ст­ве слу­ча­ев уве­ли­чи­ва­ет­ся и, ес­ли не дос­ти­га­ет­ся темп-ра ки­пе­ния, су­ще­ст­ву­ет темп-ра, при ко­то­рой обе жид­ко­сти сме­ши­ва­ют­ся друг с дру­гом в лю­бых со­от­но­ше­ни­ях, – т. н. кри­тич. темп-ра рас­тво­ре­ния, или верх­няя кри­тич. точ­ка сме­ше­ния. В не­ко­то­рых сис­те­мах вза­им­ная Р. по­вы­ша­ет­ся с по­ни­же­ни­ем темп-ры и воз­мож­но дос­ти­же­ние ниж­ней кри­тич. темп-ры сме­ше­ния. Из­вест­ны сис­те­мы, где име­ют­ся и верх­няя, и ниж­няя кри­тич. точ­ки.

Влия­ние дав­ле­ния на Р. за­ви­сит от то­го, как из­ме­ня­ет­ся с дав­ле­ни­ем мо­ляр­ный объ­ём ве­ще­ст­ва и его пар­ци­аль­ный мо­ляр­ный объ­ём в рас­тво­ре. Ес­ли при не­ко­то­ром дав­ле­нии мо­ляр­ный объ­ём ве­ще­ст­ва ста­но­вит­ся мень­ше его пар­ци­аль­но­го мо­ляр­но­го объ­ё­ма, Р. ве­ще­ст­ва с рос­том дав­ле­ния сни­жа­ет­ся. Та­кая за­ко­но­мер­ность ха­рак­тер­на для не­по­ляр­ных рас­тво­ри­те­лей; напр., Р. гек­са­хлор­эта­на в се­ро­уг­ле­ро­де при 500 МПа мень­ше, чем при 0,1 МПа, в 15 раз. Для га­зов при вы­со­ких дав­ле­ни­ях на кри­вой за­ви­си­мо­сти Р. от дав­ле­ния име­ет­ся мак­си­мум. Для элек­тро­ли­тов на за­ви­си­мость Р. от дав­ле­ния влия­ет из­ме­не­ние мо­ляр­но­го объ­ё­ма вслед­ст­вие соль­ва­та­ции ио­нов мо­ле­ку­ла­ми рас­тво­ри­те­ля. Вза­им­ная Р. жид­ко­стей ма­ло за­ви­сит от дав­ле­ния, за­ви­си­мость ста­но­вит­ся за­мет­ной при дав­ле­ни­ях по­ряд­ка не­сколь­ких ГПа.

Рас­тво­ре­ние твёр­дых тел в жид­ко­стях мо­жет со­про­во­ж­дать­ся по­гло­ще­ни­ем те­п­ло­ты, в этом слу­чае по­вы­ше­ние темп-ры при­во­дит к уве­ли­че­нию Р. Ес­ли энер­гия соль­ва­та­ции боль­ше энер­гии, не­об­хо­ди­мой для раз­ру­ше­ния кри­стал­лич. ре­шёт­ки, рас­тво­ре­ние яв­ля­ет­ся эк­зо­тер­мич. про­цес­сом и Р. с рос­том темп-ры по­нижа­ет­ся. У не­ко­то­рых ве­ществ (напр., гипс) на­блю­да­ет­ся ми­ни­мум на кри­вой за­ви­си­мо­сти Р. от темп-ры.

Ис­сле­до­ва­ние Р. про­во­дят ме­то­да­ми тер­мич. ана­ли­за; по­лу­чен­ные ре­зуль­та­ты пред­став­ля­ют в ви­де диа­грамм Р. (гра­фич. изо­бра­же­ния за­ви­си­мо­сти ме­ж­ду Р. ком­по­нен­та или ком­по­нен­тов фи­зи­ко-хи­мич. сис­те­мы и фак­то­ра­ми рав­но­ве­сия – со­ста­вом, темп-рой, дав­ле­ни­ем), ко­то­рые яв­ля­ют­ся ча­ст­ным слу­ча­ем диа­грам­мы со­стоя­ния. Ис­поль­зо­ва­ние диа­грамм Р. по­зво­ля­ет ус­та­но­вить со­су­ще­ст­вую­щие фа­зы при дан­ной темп-ре и со­от­вет­ст­вую­щие им со­ста­вы рас­тво­ров, про­вес­ти рас­чё­ты про­цес­сов ис­па­ре­ния, кри­стал­ли­за­ции из рас­тво­ров и т. п., что не­об­хо­ди­мо для обос­но­ва­ния мно­гих тех­но­ло­гич. схем.