ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСТВОРИМОСТИ
Не всегда удается найти необходимые данные по растворимости, особенно для растворов сложного состава, для растворов
неорганических веществ в органических растворителях и т. п. Кроме того, нередко сведения по растворимости имеют неудовлетворительную точность. В этих случаях растворимость приходится определять. Еще не существует общей теории растворимости, и поэтому пока нет возможности предугадать, будет ли и как растворяться данное вещество в данном растворителе. Существует ряд полуэмпирических закономерностей, которые несколько облегчают поиск, но, к сожалению, исключения слишком часты. В некоторых случаях приходится вслепую перебирать имеющиеся в лаборатории жидкости.
Основное, найденное, может быть, еще алхимиками, правило гласит: «подобное растворяется в подобном». Подобие относится к степени полярности взаимодействующих веществ, к характеру в них химической связи (разумеется, такой смысл не вкладывался в него открывателями этого правила). Так, обладают лучшей растворимостью полярные и ионные вещества именно в полярных растворителях. Неполярные вещества растворяются легче в неполярных растворителях, металлы — в металлических расплавах.
При поиске растворителя следует также иметь в виду два правила, вытекающие из уравнения растворимости Шредера [Герасимов Я. И., Гейдерих В. А., 1980 г.]:
а) при данной температуре вещество с более высокой темпера
турой плавления менее растворимо в жидкости по сравнению с веществом, имеющим более низкую температуру плавления;
б) из двух твердых веществ, растворяемых в жидкости при
данной температуре и имеющих равные температуры плавления,
менее растворимым будет то, теплота плавления которого выше.
Зависимость растворимости данного вещества от диэлектрической постоянной растворителя в серии растворителей обычно имеет максимум, что отражает так называемое «правило Семенченко» [Шахпаронов М. И., 1956].
Мы не будем здесь касаться методов определения растворимости, практикуемых обычно в химии. Они описываются в соответствующей литературе и, разумеется, могут быть применены в практике кристаллизационной работы. Укажем лишь на один специфический метод — определение растворимости путем наблюдения за поведением кристалла в растворе известного состава, т. е. путем определения температуры насыщения раствора (§ 4.4). Определение температуры насыщения у серии растворов разной концентрации позволяет построить кривую растворимости.
Отметим, что при использовании этого метода следует заранее, с помощью пробных опытов, установить, какие фазы (кристаллогидраты разной водности, полиморфные модификации данного вещества) кристаллизуются из исследуемого раствора при разных температурах. Тем самым мы также будем иметь необходимые пробные кристаллы разных фаз для дальнейших определений. Кроме того, если растворимость не известна даже приблизительно, следует заранее определить ее порядок путем последовательного
растворения небольших порций данного вещества в известном количестве растворителя (см. дальше).
Указанный метод определения растворимости надежен, точность его весьма высока и зависит практически лишь от точности приготовления раствора. В данном случае, разумеется, раствор готовится с большей точностью, чем для выращивания кристаллов. Выбор точности определения растворимости следует, конечно, в каждом конкретном случае сообразовывать с растворимостью вещества, температурным коэффициентом растворимости и теми методами выращивания, которые предполагается использовать. Предлагаемый метод по сравнению с традиционными методами химии по изучению растворимости, как не требующий длительного обычно вымешивания растворов и их анализа, принадлежит к скоростным.
Грубая оценка растворимости бывает достаточна для выбора метода выращивания и для практической работы рядом методов. Для такой оценки в пробирку наливают испытуемый растворитель (до 10 мл) и насыпают навеску вещества в количестве около 5—10% от объема растворителя. Пробирку взбалтывают, добиваясь полного растворения навески. Если она растворится, добавляют следующую такую же навеску. Добавляют вещество известными порциями до тех пор, пока не обнаружится, что оно больше не растворяется. Далее оставляют испытуемую пробу на сутки — двое при температуре, для которой определяется растворимость, время от времени взбалтывая. После этого раствор осторожно, как можно полнее, сливают, осадок высушивают. После этого определяют массу нерастворившегося остатка по разнице в массе пробирки с остатком и чистой пробирки. Зная массу остатка и суммарную массу растворившихся навесок, нетрудно определить количество растворившегося вещества и отсюда растворимость.
Если летучести отличаются незначительно, из нерастворившегося декантированного вещества фильтровальной бумагой вытягивают оставшийся растворитель, и определяют массу остатка.
Дата добавления: 2016-09-20; просмотров: 2398;