В лабораториях чаще всего готовят растворы твердых веществ,; поэтому остановимся более подробно именно на них.
Если взять одинаковые объемы воды и попробовать растворять в них разные соли, например сернокислый барий, квасцы и хлористый кальций, то сразу бросится в глаза, что сернокислый барий совсем мало переходит в раствор, квасцы растворяются лучше, а хлористый кальций — очень хорошо. Кроме того, можно заметить, что после прибавления к воде некоторого определенного количества соли она уже больше не растворяется, сколько бы ее ни перемешивали.
Таким образом, количество твердого вещества, которое можно растворить в данном количестве воды, имеет предел, зависящий от свойств взятых веществ и от тех условий, в которых происходит растворение. Когда этот предел достигнут, получается насыщенный раствор. Концентрация насыщенного раствора называется растворимостью.
Следовательно, насыщение раствора каким-либо веществом зависит от его растворимости в данном растворителе при данных yсловиях. Таким образом, совершенно необязательно, чтобы концентрация насыщенного раствора была бы высокой. Например, растворимость сернокислого кальция (CaS04) составляет при комнатной температуре 0,77г/л. При таком содержании соли раствор будет уже насыщенным.
Во многих случаях растворимость твердого вещества можно повысить, если раствор нагревать. Однако некоторые соли не подчиняются этому правилу. Растворимость их или понижается с повышением температуры или повышается только до определенной температуры, выше которой растворимость уменьшается. Если растворять углекислый натрий, то количество его (пересчитанное на безводную соль, т.е. на Na3C03), приходящееся на 100г. воды в насыщенных растворах при разных температурах, будет следующее:
Каждой температуре соответствует определенная растворимость данного вещества. Если охладить насыщенный раствор вещества, растворимость которого с температурой повышается, то растворенное вещество выпадает в осадок в таком количестве, что раствор остается насыщенным при той температуре, до которой он охлажден. Однако в некоторых случаях при медленном охлаждении растворенное вещество не выделяется. Тогда говорят, что раствор пересыщен. Но это очень неустойчивое состояние раствора; достаточно какому-нибудь кристаллику или пылинке попасть в раствор, чтобы избыток соли выпал в осадок.
Плотность раствора отличается от плотности растворителя. «Чистый» раствор кипит при более высокой температуре, чем растворитель. Последним свойством пользуются, применяя солевые бани. Температура замерзаний раствора, наоборот, ниже, чем у растворителя.
Большие трудности встречаются при растворении смолистых веществ, так как их размельчить в порошок нельзя. Такие вещества полезно разрезать (если это возможно) на небольшие куски и постепенно вводить в растворитель.
Растворимость газов. Почти все газообразные вещества способны в той или иной мере растворяться в воде или органических растворителях. Некоторые из них, например NH3, НС1, жадно поглощаются водой. Другие же газы (кислород, водород и др.) обладают меньшей или незначительной растворимостью в воде, причем она зависит от температуры воды и внешнего давления. Чем выше парциальное давление газа, тем больше он растворяется в воде, и чем выше температура воды, тем меньше растворимость газов. Поэтому воду для удаления растворенных в ней газов кипятят.
При взаимном растворении жидкостей различают зри случая взаимодействия:
1. Жидкости практически не растворяются одна в другой, например вода и масло; при смешивании их они всегда отделяются друг от друга;
2. Жидкости растворяются одна в другой только в определенных количествах. Например, если смешать воду и эфир, то после взбалтывания и отстаивания раствор разделится на два слоя. Верхний слой представляет раствор воды в эфире, нижний — раствор эфира в воде, причем при определенной температуре концентрации обоих насыщенных растворов всегда имеют определенные значения. Так, при 20°С в 100 объемах воды растворяется 8,11 объема эфира, а в 100 объемах эфира растворяется 2,93 объема воды;
3. Жидкости растворяются одна в другой в неограниченном количестве. Например, вода и спирт растворяются друг в друге в любом количестве. Так же ведут себя многие кислоты и вода.
При растворении жидкостей, как и при растворении твердых тел, наблюдается или выделение тепла или его поглощение.
Следует также отметить, что иногда при смешении жидкостей происходит уменьшение объема; если, например, взять 50 объемов воды и 50 объемов спирта, то получится не 100 объемов смеси, а только 96,3 (так называемое явление контракции).
