8.2 Løselighet og temperatur
Utforsk hvordan temperatur påvirker løseligheten til stoffer.
50 min
14 oppgaver
LøselighetTemperaturavhengighetMettet løsningUmettet løsningOvermettet løsning
Din fremgang i kapitlet
0 / 14 oppgaver
Løselighet
Løselighet er den maksimale mengden stoff som kan løses i en gitt mengde løsningsmiddel ved en bestemt temperatur.
Enhet for løselighet
Løselighet angis vanligvis som:
- g/100 g vann (gram stoff per 100 g vann)
- g/L (gram stoff per liter løsning)
- mol/L (molaritet)
Eksempel:
Løseligheten av NaCl ved 20°C er 36 g/100 g vann.
Dette betyr at maks 36 g NaCl kan løses i 100 g vann ved 20°C.
Mettet løsning
En mettet løsning inneholder maksimal mengde oppløst stoff ved en gitt temperatur.
- Tilsett mer stoff → faller ut som bunnsats (løses ikke)
- Dynamisk likevekt mellom oppløsning og utfelling
Umettet løsning
En umettet løsning inneholder mindre enn maksimal mengde oppløst stoff.
- Mer stoff kan løses
- Ingen bunnsats
Overmettet løsning
En overmettet løsning inneholder mer oppløst stoff enn normalt maksimum.
- Ustabil løsning
- Lett forstyrrelse → stoff krystalliserer raskt ut
✏️Eksempel 1: Mettet løsning
Løseligheten av KNO₃ ved 20°C er 32 g/100 g vann.
a) Hvor mange gram KNO₃ kan løses i 200 g vann ved 20°C?
b) Hva skjer hvis vi tilsetter 80 g KNO₃ til 200 g vann ved 20°C?
Løsning:
a) Beregn maksimal mengde:
Løselighet: 32 g/100 g vann
For 200 g vann:
Svar: Maksimalt 64 g KNO₃ kan løses.
b) 80 g tilsettes:
- Maksimalt kan løses: 64 g
- Tilsettes: 80 g
- Overskudd: 80 − 64 = 16 g
Svar: 64 g løses, 16 g faller ut som bunnsats.
📝Oppgave 8-14
Løselighet av NaCl ved 20°C er 36 g/100 g vann:
a
Hvor mye NaCl kan løses i 100 g vann?
b
Hvor mye NaCl kan løses i 500 g vann?
c
Hvis 200 g NaCl tilsettes 500 g vann, hvor mye faller ut?
Temperaturens påvirkning på løselighet
Løselighet av faste stoffer
For de fleste faste stoffer gjelder:
Høyere temperatur → Høyere løselighet
Eksempel: KNO₃
- Ved 20°C: 32 g/100 g vann
- Ved 60°C: 110 g/100 g vann
- Ved 100°C: 246 g/100 g vann
Forklaring:
- Høyere temperatur gir mer energi
- Lettere å bryte krystallgitter og hydratisere ioner
- Mer stoff kan løses
Unntak
Noen få stoffer har lavere løselighet ved høyere temperatur:
- Ce₂(SO₄)₃ (ceriumsulfat)
- Ca(OH)₂ (kalsiumhydroksid)
Anvendelse
Rekrystallisering:
1. Løs stoff i varmt vann (høy løselighet)
2. Avkjøl løsningen (lav løselighet)
3. Overskudd krystalliserer ut → renere krystaller
✏️Eksempel 2: Temperatur og løselighet
Løseligheten av KCl:
- Ved 20°C: 34 g/100 g vann
- Ved 80°C: 51 g/100 g vann
a) Hvor mye mer KCl kan løses i 200 g vann ved 80°C sammenlignet med 20°C?
Løsning:
Ved 20°C:
Ved 80°C:
Forskjell:
Svar: 34 g mer KCl kan løses ved 80°C.
📝Oppgave 8-15
Løseligheten av sukker (C₁₂H₂₂O₁₁): 20°C: 204 g/100 g vann, 100°C: 487 g/100 g vann
a
Hvor mye sukker kan løses i 100 g vann ved 20°C?
b
Hvor mye sukker kan løses i 100 g vann ved 100°C?
c
Hvor mye mer sukker kan løses ved 100°C?
Gassers løselighet
Temperaturens påvirkning
For gasser gjelder motsatt av faste stoffer:
Høyere temperatur → Lavere løselighet
Eksempel: O₂ i vann
- Ved 0°C: 14,6 mg/L
- Ved 25°C: 8,3 mg/L
- Ved 100°C: ~0 mg/L (vann koker)
Forklaring:
- Høyere temperatur gir mer kinetisk energi
- Gassmolekyler lettere unnslipper løsningen
- Mindre gass forblir oppløst
Henrys lov
Henrys lov beskriver sammenhengen mellom trykk og gassers løselighet:
hvor:
- C = konsentrasjon av oppløst gass
- kH = Henrys konstant (avhenger av gass og temperatur)
- P = partialtrykk av gassen
Konklusjon: Høyere trykk → Høyere løselighet av gass
Anvendelser
1. Karbonholdig vann:
- CO₂ løses under høyt trykk
- Når flasken åpnes → trykk synker → CO₂ bobler ut
2. Dykkersyke:
- Høyt trykk under vann → mer N₂ løses i blodet
- Rask oppstigning → trykk synker → N₂ bobler ut → farlig
3. Fiskedød om sommeren:
- Varmt vann → mindre O₂ løst → fisk får ikke nok oksygen
✏️Eksempel 3: Henrys lov
For CO₂ i vann ved 25°C er kH = 3,4 × 10⁻² mol/(L·atm).
a) Beregn konsentrasjonen av CO₂ ved 1,0 atm.
b) Beregn konsentrasjonen av CO₂ ved 3,0 atm (i brus).
Løsning:
a) Ved 1,0 atm:
Henrys lov:
Svar: C = 0,034 mol/L
b) Ved 3,0 atm:
Svar: C = 0,102 mol/L
Konklusjon: 3 ganger høyere trykk → 3 ganger mer CO₂ oppløst.
📝Oppgave 8-16
Gassers løselighet:
a
Hva skjer med løseligheten av O₂ i vann når temperaturen øker?
b
Hva skjer med løseligheten av CO₂ når trykket øker?
c
Hvorfor bobler brus når du åpner flasken?
📝Oppgave 8-17
Henrys lov for N₂ i vann ved 25°C: kH = 6,1 × 10⁻⁴ mol/(L·atm)
a
Beregn [N₂] ved 1,0 atm.
b
Beregn [N₂] ved 5,0 atm (dykkerdybde).
c
Hvor mange ganger mer N₂ er oppløst ved 5,0 atm?
Metning og overmetning
Mettet løsning
En mettet løsning er i dynamisk likevekt:
- Hastigheten av oppløsning = Hastigheten av krystallisering
- Ingen netto endring i mengde oppløst stoff
- Maksimal mengde stoff oppløst
Eksempel: Sukker i vann ved 20°C (mettet)
- Sukker løses opp
- Samtidig krystalliserer sukker ut
- Netto: Ingen endring
Umettet løsning
En umettet løsning inneholder mindre enn maksimal mengde:
- Mer stoff kan løses
- Ingen krystallisering
- Ingen bunnsats
Overmettet løsning
En overmettet løsning inneholder mer enn maksimal mengde:
- Ustabil tilstand
- Krever forsiktig håndtering
- Minste forstyrrelse → rask krystallisering
Hvordan lage overmettet løsning:
1. Løs stoff i varmt vann (mettet løsning)
2. Avkjøl langsomt og forsiktig (ikke rør)
3. Løseligheten synker, men stoffet krystalliserer ikke ut
4. Overmettet løsning dannes
Forstyrrelse:
- Tilsett ett lite krystall ("frøkrystall")
- Ryst løsningen
- Rip i beholderen
→ Rask krystallisering!
✏️Eksempel 4: Overmettet løsning
Løseligheten av natriumacetat (NaC₂H₃O₂):
- Ved 80°C: 170 g/100 g vann
- Ved 20°C: 46 g/100 g vann
100 g natriumacetat løses i 100 g vann ved 80°C. Løsningen avkjøles forsiktig til 20°C.
a) Er løsningen mettet ved 80°C?
b) Er løsningen mettet, umettet eller overmettet ved 20°C?
c) Hva skjer hvis et lite krystall tilsettes ved 20°C?
Løsning:
a) Ved 80°C:
Løselighet: 170 g/100 g vann
Oppløst: 100 g
100 g < 170 g → Umettet ved 80°C
b) Ved 20°C:
Løselighet: 46 g/100 g vann
Oppløst: 100 g (fra varmt vann)
100 g > 46 g → Overmettet ved 20°C
c) Tilsett krystall:
Overskudd: 100 − 46 = 54 g
Krystallet fungerer som "frøkrystall" → 54 g krystalliserer raskt ut
Svar:
- a) Umettet
- b) Overmettet
- c) 54 g krystalliserer ut
📝Oppgave 8-18
Løseligheten av KNO₃: 60°C: 110 g/100 g vann, 20°C: 32 g/100 g vann
a
50 g KNO₃ i 100 g vann ved 60°C. Mettet, umettet eller overmettet?
b
Løsningen fra a) avkjøles til 20°C. Mettet, umettet eller overmettet?
c
Hvor mye KNO₃ kan falle ut ved 20°C?
Krystallisering
Krystallisering er prosessen der oppløst stoff danner faste krystaller.
Når skjer krystallisering?
Krystallisering skjer når:
1. Løsningen blir mettet (eller overmettet)
2. Temperaturen senkes (løseligheten synker)
3. Løsningsmiddelet fordamper (konsentrasjonen øker)
Rekrystallisering (rensing)
Rekrystallisering brukes for å rense stoffer:
Fremgangsmåte:
1. Løs urene stoffet i minst mulig varmt løsningsmiddel
- Hovedstoffet løses (høy løselighet ved høy T)
- Urenheter løses delvis
2. Filtrer den varme løsningen
- Uløste urenheter fjernes
3. Avkjøl løsningen langsomt
- Hovedstoffet krystalliserer ut (lav løselighet ved lav T)
- Urenheter forblir i løsning (hvis de har høyere løselighet)
4. Filtrer krystallene
- Rene krystaller isoleres
Resultat: Renere stoff
Faktorer som påvirker krystallstørrelse
- Langsom avkjøling → Store, rene krystaller
- Rask avkjøling → Små, urene krystaller
- Ingen forstyrrelse → Større krystaller
✏️Eksempel 5: Rekrystallisering
Et uren prov av KNO₃ (med NaCl som urenhet) skal renses ved rekrystallisering.
Løselighet ved 60°C:
- KNO₃: 110 g/100 g vann
- NaCl: 37 g/100 g vann
Løselighet ved 20°C:
- KNO₃: 32 g/100 g vann
- NaCl: 36 g/100 g vann
Forklar hvorfor rekrystallisering fungerer.
Løsning:
1. Løs i varmt vann (60°C):
- Både KNO₃ og NaCl løses
2. Avkjøl til 20°C:
KNO₃:
- Løselighet synker fra 110 → 32 g/100 g vann
- Stor endring (−78 g)
- Mye KNO₃ krystalliserer ut
NaCl:
- Løselighet synker fra 37 → 36 g/100 g vann
- Liten endring (−1 g)
- Nesten all NaCl forblir i løsning
3. Filtrer krystallene:
- Rene KNO₃-krystaller isoleres
- NaCl forblir i filtrat (løsning)
Svar: KNO₃ har stor endring i løselighet → krystalliserer ut. NaCl har liten endring → forblir i løsning.
📝Oppgave 8-19
Krystallisering:
a
Hva er krystallisering?
b
Hva favoriserer krystallisering?
c
Hvordan får du store krystaller?
Løselighetskurver
En løselighetskurve viser sammenhengen mellom løselighet og temperatur.
Typisk løselighetskurve (faste stoffer)
X-akse: Temperatur (°C)
Y-akse: Løselighet (g/100 g vann)
Kurven:
- Stigende kurve → Løselighet øker med temperatur (vanligst)
- Flatt kurve → Løselighet påvirkes lite av temperatur (sjeldent)
- Synkende kurve → Løselighet synker med temperatur (meget sjeldent)
Tolkning av løselighetskurver
På kurven:
- Løsningen er mettet
Over kurven:
- Løsningen er overmettet (ustabil)
Under kurven:
- Løsningen er umettet
Sammenligning av stoffer
Løselighetskurver for ulike stoffer:
- KNO₃ → Bratt stigende (stor temperaturavhengighet)
- NaCl → Nesten flat (liten temperaturavhengighet)
- Ce₂(SO₄)₃ → Synkende (unormalt)
Anvendelse: Velg stoff med størst endring i løselighet for rekrystallisering.
✏️Eksempel 6: Tolkning av løselighetskurve
Fra en løselighetskurve:
KNO₃:
- 20°C: 32 g/100 g vann
- 60°C: 110 g/100 g vann
En løsning inneholder 80 g KNO₃ i 100 g vann ved 60°C.
a) Er løsningen mettet, umettet eller overmettet ved 60°C?
b) Hva skjer når løsningen avkjøles til 20°C?
Løsning:
a) Ved 60°C:
Løselighet: 110 g/100 g vann
Oppløst: 80 g
80 g < 110 g → Under kurven → Umettet
b) Avkjøles til 20°C:
Løselighet: 32 g/100 g vann
Oppløst: 80 g (opprinnelig)
80 g > 32 g → Over kurven → Overmettet
Overskudd: 80 − 32 = 48 g
Svar:
- a) Umettet (under kurven)
- b) 48 g KNO₃ vil krystallisere ut
📝Oppgave 8-20
Fra løselighetskurve for sukker: 20°C: 204 g/100 g, 60°C: 287 g/100 g
a
250 g sukker i 100 g vann ved 60°C. Mettet, umettet eller overmettet?
b
Løsningen avkjøles til 20°C. Hva skjer?
c
Hvilken prosent av sukkeret krystalliserer ut?
📝Oppgave 8-21
Grunnleggende begreper:
a
Hva betyr det at en løsning er mettet?
b
Hva er en overmettet løsning?
c
Hva viser en løselighetskurve?
📝Oppgave 8-22
Sammenligning av stoffer:
a
KNO₃: 20°C: 32 g/100 g, 80°C: 169 g/100 g. Endring?
b
NaCl: 20°C: 36 g/100 g, 80°C: 38 g/100 g. Endring?
c
Hvilket stoff er best for rekrystallisering?
📝Oppgave 8-23
Løseligheten av KClO₃: 30°C: 10 g/100 g, 90°C: 52 g/100 g
a
Hvor mye KClO₃ kan løses i 250 g vann ved 90°C?
b
100 g KClO₃ løses i 250 g vann ved 90°C. Avkjøles til 30°C. Hvor mye krystalliserer?
c
Hvilket utbytte (%) får du av krystaller?
📝Oppgave 8-24
Henrys lov for O₂ i vann ved 25°C: kH = 1,3 × 10⁻³ mol/(L·atm)
a
Beregn [O₂] ved 1,0 atm (atmosfærisk trykk).
b
Hvor mange gram O₂ er oppløst i 1,0 L vann ved 1,0 atm? (M(O₂) = 32 g/mol)
c
Hva skjer med [O₂] hvis temperaturen øker?
📝Oppgave 8-25
Sammenligning av faste stoffer og gasser:
a
Hva skjer med løseligheten av NaCl når temperaturen øker?
b
Hva skjer med løseligheten av CO₂ når temperaturen øker?
c
Hvorfor er det vanskelig for fisk å leve i varmt vann?
📝Oppgave 8-26
Rekrystallisering av aspirin:
a
Hvorfor løses aspirin i varmt vann først?
b
Hvorfor filtreres den varme løsningen?
c
Hvorfor krystalliserer aspirin ut ved avkjøling?
d
Hvorfor gir langsom avkjøling renere krystaller?
📝Oppgave 8-27
Avsluttende spørsmål:
a
Forklar hvorfor dykkere må stige langsomt opp.
b
Hvorfor varmes brus opp raskere enn flat vann?
c
Forklar dynamisk likevekt i en mettet løsning.