5.1 Løselighet og løselighetsmåling
Løselighetsbegrepet, mettet løsning, faktorer som påvirker løselighet.
55 min
14 oppgaver
LøselighetsbegrepetMettet løsningFaktorer som påvirker løselighetTemperatureffekter
Din fremgang i kapitlet
0 / 14 oppgaver
Løselighet og løselighetsbegrepet
Løselighet er et mål på hvor mye av et stoff som kan løses i et bestemt volum løsemiddel ved en gitt temperatur.
Definisjon
Løselighet (S) er maksimal mengde stoff som kan løses i et gitt volum løsemiddel ved en bestemt temperatur, uttrykt som:
- g/L (gram per liter)
- mol/L (mol per liter, molaritet)
Mettet løsning
En mettet løsning inneholder maksimal mengde oppløst stoff ved en gitt temperatur. I en mettet løsning er det likevekt mellom:
- Oppløsningsprosess: Fast stoff → Ioner i løsning
- Utfellingsprosess: Ioner i løsning → Fast stoff
NaCl(s) ⇌ Na⁺(aq) + Cl⁻(aq)
Typer løsninger:
1. Umetnnet løsning: [Stoff] < løselighet
2. Mettet løsning: [Stoff] = løselighet (likevekt)
3. Overmettet løsning: [Stoff] > løselighet (ustabil)
Løselighet for ioneforbindelser
For en ioneforbindelse som NaCl:
NaCl(s) ⇌ Na⁺(aq) + Cl⁻(aq)
Løseligheten til NaCl ved 20°C er 360 g/L eller 6,2 mol/L.
Oppløsningsprosessen
Tre steg i oppløsning:
1. Separering av løsemiddelmolekyler (krever energi, endoterm)
2. Separering av stoffpartikler (krever energi, endoterm)
3. Interaksjon mellom løsemiddel og stoff (frigjør energi, eksoterm)
Netto energiendring:
- Eksoterm oppløsning: Frigjør varme (temperatur øker)
- Endoterm oppløsning: Absorberer varme (temperatur synker)
✏️Eksempel 1: Beregne løselighet
Ved 25°C kan maksimalt 36,0 g NaCl løses i 100 mL vann.
Beregn løseligheten til NaCl uttrykt som:
a) g/L
b) mol/L
Data: M(NaCl) = 58,5 g/mol
Løsning:
a) Løselighet i g/L:
36,0 g oppløses i 100 mL = 0,100 L
S = 36,0 g / 0,100 L = 360 g/L
b) Løselighet i mol/L:
Antall 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:
- Løselighet: 360 g/L eller 6,15 mol/L
Faktorer som påvirker løselighet
1. Temperatur
For faste stoffer i væske:
- Løseligheten øker vanligvis med økende temperatur
- Eksempel: Sukker løses lettere i varmt vann enn kaldt vann
For gasser i væske:
- Løseligheten minker med økende temperatur
- Eksempel: CO₂ bobbler ut av varm brus
Le Chateliers prinsipp:
For eksoterm oppløsning (frigjør varme):
Stoff(s) ⇌ Stoff(aq) + Varme
Høyere temperatur → likevekten forskyves mot venstre → lavere løselighet
For endoterm oppløsning (absorberer varme):
Stoff(s) + Varme ⇌ Stoff(aq)
Høyere temperatur → likevekten forskyves mot høyre → høyere løselighet
2. Trykk (for gasser)
Henrys lov:
Løseligheten til en gass er proporsjonal med partialtrykket:
S = kH × P
Der:
- S = løselighet (mol/L)
- kH = Henrys konstant (avhenger av gass og temperatur)
- P = partialtrykk (atm)
Eksempel: CO₂ i brus
Ved høyt trykk (flasken lukket) → høy løselighet → CO₂ forblir oppløst
Ved lavt trykk (flasken åpen) → lav løselighet → CO₂ bobbler ut
3. Felles ion-effekt
Tilstedeværelse av et felles ion reduserer løseligheten.
Eksempel:
NaCl løses i vann:
NaCl(s) ⇌ Na⁺(aq) + Cl⁻(aq)
Hvis vi tilsetter HCl (gir Cl⁻):
- Økt [Cl⁻] forskyver likevekten mot venstre
- Mindre NaCl løses opp
- Løseligheten minker
4. pH (for svake syrer/baser)
For svake syrer:
Kalsiumkarbonat (CaCO₃) løses bedre i surt miljø:
CaCO₃(s) ⇌ Ca²⁺(aq) + CO₃²⁻(aq)
CO₃²⁻(aq) + H⁺(aq) → HCO₃⁻(aq)
Lav pH (mange H⁺) → CO₃²⁻ fjernes → likevekten forskyves mot høyre → økt løselighet
5. Kompleksdannelse
Dannelse av komplekser kan øke løseligheten.
Eksempel: AgCl i ammoniakk
AgCl(s) ⇌ Ag⁺(aq) + Cl⁻(aq)
Ag⁺(aq) + 2NH₃(aq) → [Ag(NH₃)₂]⁺(aq)
NH₃ binder Ag⁺ → [Ag⁺] minker → mer AgCl løses → økt løselighet
✏️Eksempel 2: Temperatureffekt på løselighet
Løseligheten til KNO₃ ved ulike temperaturer:
| Temperatur (°C) | Løselighet (g/100 mL) |
|---|---|
| 0 | 13,3 |
| 20 | 31,6 |
| 40 | 63,9 |
| 60 | 110 |
| 80 | 169 |
a) Er oppløsningen av KNO₃ eksoterm eller endoterm?
b) Hvor mange gram KNO₃ kan løses i 500 mL vann ved 40°C?
c) Hva skjer hvis en mettet løsning ved 60°C avkjøles til 20°C?
Løsning:
a) Eksoterm eller endoterm?
Løseligheten øker med økende temperatur.
Dette betyr at oppløsningen er endoterm (absorberer varme).
KNO₃(s) + Varme ⇌ K⁺(aq) + NO₃⁻(aq)
Høyere temperatur favoriserer produktsiden (oppløst KNO₃).
b) Masse KNO₃ ved 40°C i 500 mL:
Løselighet ved 40°C: 63,9 g/100 mL
For 500 mL:
m = 63,9 g × (500 mL / 100 mL) = 320 g
c) Avkjøling fra 60°C til 20°C:
Løselighet ved 60°C: 110 g/100 mL
Løselighet ved 20°C: 31,6 g/100 mL
Hvis vi har 100 mL mettet løsning ved 60°C:
- Ved 60°C: 110 g oppløst
- Ved 20°C: kun 31,6 g kan være oppløst
Masse som felles ut:
Δm = 110 g - 31,6 g = 78,4 g
Svar: 78,4 g KNO₃ vil felle ut som krystaller.
Løselighetskurver
Løselighetskurver viser hvordan løseligheten varierer med temperaturen.
Typiske mønstre
1. Økende løselighet med temperatur (vanligst for salter):
Eksempler: KNO₃, NH₄Cl, KCl
Løselighet
↑
| ╱
| ╱
| ╱
| ╱
| ╱
|╱_______________→ Temperatur
2. Svakt økende løselighet:
Eksempler: NaCl
Løselighet
↑
| ╱‾‾‾‾‾‾‾‾‾‾‾
| ╱
|╱______________→ Temperatur
3. Synkende løselighet (sjeldent for salter):
Eksempel: Ce₂(SO₄)₃
Løselighet
↑╲
| ╲
| ╲
| ╲
| ╲
| ╲__________→ Temperatur
Praktiske anvendelser
1. Krystallisering (rensing av stoffer):
- Løs stoff i varmt løsemiddel (høy løselighet)
- Avkjøl løsningen (løselighet synker)
- Rent stoff krystalliserer ut
- Urenheter forblir i løsning
2. Overmettet løsning:
- Oppløsning ved høy temperatur
- Forsiktig avkjøling uten risting
- Ustabil overmettet løsning
- Krystallisering starter ved "frø" eller risting
📝Oppgave 5-1-1
Ved 20°C kan maksimalt 74,0 g KCl løses i 250 mL vann.
Data: M(KCl) = 74,5 g/mol
📝Oppgave 5-1-2
Løseligheten til NaNO₃ ved 25°C er 92,0 g/100 mL.
📝Oppgave 5-1-3
Løseligheten til NH₄Cl:
- Ved 20°C: 37,2 g/100 mL
- Ved 80°C: 65,6 g/100 mL
📝Oppgave 5-1-4
Løseligheten til O₂ i vann ved 25°C og 1 atm er 1,3 × 10⁻³ mol/L.
📝Oppgave 5-1-5
NaCl har løselighet 360 g/L i rent vann ved 20°C.
📝Oppgave 5-1-6
Løseligheten til CuSO₄ ved 20°C er 320 g/L.
Data: M(CuSO₄) = 159,6 g/mol
📝Oppgave 5-1-7
Magnesiumhydroksid Mg(OH)₂ har svært lav løselighet i vann (fast stoff).
📝Oppgave 5-1-8
En brus inneholder CO₂ oppløst ved 3 atm trykk og 5°C.
📝Oppgave 5-1-9
Løselighet av KNO₃:
- Ved 60°C: 110 g/100 mL
- Ved 10°C: 20 g/100 mL
En forsker lager 200 mL mettet KNO₃-løsning ved 60°C.
📝Oppgave 5-1-10
AgCl har svært lav løselighet i vann, men løses godt i ammoniakk (NH₃).
Likevekter:
AgCl(s) ⇌ Ag⁺(aq) + Cl⁻(aq)
Ag⁺(aq) + 2NH₃(aq) ⇌ [Ag(NH₃)₂]⁺(aq)
📝Oppgave 5-1-11
Løseligheten av O₂ i vann:
- Ved 5°C: 9,0 mg/L
- Ved 25°C: 6,3 mg/L
📝Oppgave 5-1-12
En mettet løsning av natriumacetat (CH₃COONa) lages ved 80°C.
Løselighet:
- Ved 80°C: 170 g/100 mL
- Ved 20°C: 46 g/100 mL