У лабораторії найчастіше доводиться готувати розчини твердих речовин, тому зупинимося більш детально саме на них.
Якщо взяти однакові обсяги води і спробувати розчиняти в них різні солі, наприклад сірчанокислий барій, галун і хлористий кальцій, то відразу кинеться в очі, що сірчанокислий барій зовсім не переходить в розчин *, галун розчиняються краще, а хлористий кальцій дуже добре. Крім того, можна помітити, що після додавання до води деякого певної кількості солі вона вже більше не розчиняється, скільки б її не примушували.
Таким чином, кількість твердої речовини, яке можна розчинити в даній кількості води, має межу, який залежить від властивостей взятих речовин і від тих умов, в яких відбувається розчинення. Коли ця межа досягнуть, виходить насичений розчин. Концентрація насиченого розчину називається розчинністю.
Отже, насичення розчину будь-яким речовиною залежить від його розчинності в даному розчиннику при даних умовах. Таким чином, зовсім не обов'язково, щоб концентрація насиченого розчину була б високою. Наприклад, розчинність сірчанокислого кальцію (CaSO4) становить при кімнатній температурі 0,77 г / л. При такому змісті солі розчин буде вже насиченим.
* Точне дослідження показує, що сірчанокислий барій розчиняється в воді, але в малому ступені,
У багатьох випадках розчинність твердої речовини можна підвищити, якщо розчин нагрівати. Однак деякі солі не підкоряються цьому правилу. Розчинність їх або знижується з підвищенням температури або підвищується тільки до певної температури, вище якої розчинність зменшується. Якщо розчиняти вуглекислий натрій, то кількість його (перелічене на безводну сіль, т. Е. На Na2CO3), що припадає на 100 г води в насичених розчинах при різних температурах, буде наступне:
Отже, найбільша кількість безводного вуглекислого натрію можна розчинити тільки при 35,2 ° С.
Якщо ж взяти вуглекислий літій, то у нього розчинність з підвищенням температури знижується. Наприклад, при 100 ° С він майже в два рази менше розчинний, ніж при 20 ° С. Залежність розчинності від температури слід принципом Ле-Шательє. Якщо розчинна речовина при розчиненні поглинає тепло, що буває в більшості випадків, то розчинність збільшується з підвищенням температури. Якщо ж розчинення супроводжується виділенням тепла, то розчинність при підведенні тепла зменшується.
Кожній температурі відповідає певна розчинність даного речовини. Якщо охолодити насичений розчин речовини, розчинність якого з температурою підвищується, то розчинена речовина випадає в осад у такій кількості, що розчин залишається насиченим при тій температурі, до якої ої охолоджений. Однак в деяких випадках при повільному охолодженні розчинена речовина не виділяється. Тоді кажуть, що розчин пересичений. Але це дуже нестійкий стан розчину; досить якомусь кристалику або порошині потрапити в розчин, щоб надлишок солі випав в осад.
Щільність розчину відрізняється від щільності розчинника. Розчин кипить при більш високій температурі *, ніж розчинник. Останнім властивістю користуються, застосовуючи сольові лазні. Температура замерзання розчину, навпаки, нижче, ніж у розчинника.
* Якщо насичений пар над розчином не містить іншої речовини, крім розчинника.
Швидкість розчинення твердої речовини залежить від розміру його частинок. Чим більше шматки, тим повільніше йде розчинення; навпаки, чим дрібніше окремі частинки твердої речовини, тим швидше переходить воно в розчин. Тому перед розчиненням твердої речовини його завжди слід подрібнити в ступці і відважувати для розчинення тільки подрібнену речовину. Сказане ие відноситься до гігроскопічним речовин, так як останні в подрібненому вигляді дуже легко поглинають вологу з повітря внаслідок великого збільшення поверхні. Тому гігроскопічні речовини розчиняють, не подрібнюючи, хіба тільки швидко розбивши великі шматки.
Розчинення тонко подрібненої речовини значно легше, але при цьому виникають свої труднощі. Справа в тому, що деякі порошки при висипанні їх в воду або при Прилив до них води спочатку не змочуються і плавають на поверхні води, утворюючи тонку плівку. У подібних випадках порошок спочатку обливають невеликою кількістю чистого спирту (метилового або етилового), а вже потім доливають воду або висипають в неї порошок. Явище спливання порошку при цьому не спостерігається. Само собою зрозуміло, що застосовувати спирт можна лише в тому випадку, якщо ої не робить хімічного дії на речовину або на його розчин. Спирту слід брати дуже небагато, аби він тільки змочив порошок.
Іноді при розчиненні твердих речовин, наприклад кристалічних, їх поміщають в колбу. При неправильному введенні таких речовин (особливо великих шматків або кристалів) трапляється, що колба розбивається. Щоб не розбити колбу, надходять так: нахиляють її під кутом не більше 45 ° (краще менше) і опускають тверду речовину, щоб воно скочується по горлу і стінці кулі колби. Зручніше спочатку налити в колбу частина розрахованого кількості розчинника, наприклад води, а потім вводити тверду речовину, як описано вище, іноді струшуючи колбу. Частину розчинника вводять після того, як буде пересипаний все кількість твердої речовини, призначеного для розчинення.
Великі труднощі зустрічаються при розчиненні смолистих речовин, так як їх подрібнити в порошок можна. Такі речовини корисно розрізати (якщо це можливо) на невеликі шматки і поступово вводити в розчинник.
Слід зупинитися на розчинності газів. Майже всі газоподібні речовини здатні в тій чи іншій мірі розчинятися у воді або органічних розчинниках. Деякі з них, наприклад NH3, HCl, жадібно поглинаються водою. Інші ж гази (кисень, водень і ін.) Мають меншу або незначною розчинністю у воді, причому вона залежить від температури води і зовнішнього тиску. Чим вище парціальний тиск газу, тим більше він розчиняється в воді, і чим вище температура води, тим менше розчинність газів. Тому воду для видалення розчинених у ній газів кип'ятять.
Розглянемо тепер коротко питання про взаємне розчиненні рідин. При цьому розрізняються три випадки:
1. Рідини практично не розчиняються одна в іншій, наприклад вода і масло; при змішуванні їх вони завжди відокремлюються одна від одної.
2. Рідини розчиняються одна в іншій тільки в певних кількостях. Наприклад, якщо змішати воду і ефір, то після збовтування і відстоювання розчин розділиться на два шари. Верхній шар являє розчин води в ефірі, нижній - розчин ефіру у воді, причому при певній температурі концентрації обох насичених розчинів завжди мають певні значення. Так, при 2O0C в 100 об'ємах води розчиняється 8,11 обсягу ефіру, а в 100 об'ємах ефіру розчиняється 2,93 об'єму води.
3. Рідини розчиняються одна в іншій в необмеженій кількості. Наприклад, вода і спирт розчиняються один в одному в будь-якій кількості. Так само поводяться багато кислоти і вода.
При розчиненні рідин, як і при розчиненні твердих тіл, спостерігається або виділення тепла, або його поглинання. Це явище використовують при виготовленні охолоджуючих сумішей або для хімічного нагрівання.
Потрібно також відзначити, що іноді при змішуванні рідин відбувається зменшення обсягу; якщо, наприклад, взяти 50 обсягів води і 50 обсягів спирту, то вийде не 100 обсягів суміші, а тільки 96,3 (так зване явище контракції).
За властивостями речовини можна розділити на два клас-. са: чи не набухають при розчиненні і набухають.
До першого класу відносяться переважно речовини, що мають кристалічну будову, а до другого - високомолекулярні речовини, головним чином органічні. При розчиненні останніх в органічних розчинниках першою стадією процесу завжди буде набухання.