Rozpustnosť označuje schopnosť danej látky rozpúšťať sa v rozpúšťadle. Je kvantifikovaná ako maximálne množstvo rozpustenej látky rozpustené v rozpúšťadle v rovnovážnom stave. Za rôznych podmienok je možné prekročiť rovnovážnu rozpustnosť a dosiahnuť takzvaný presýtený roztok, ktorý je metastabilný a heterogénny.
Rozpúšťadlo je zvyčajne kvapalina a môže ísť o chemické indivíduum alebo zmes. Rozpúšťaná látka môže byť plynná, kvapalná alebo tuhá. Rozpustnosti siahajú od hodnôt ako nekonečná rozpustnosť (miešateľnosť, napríklad etanolu vo vode) po veľmi málo rozpustné (napr. chlorid strieborný vo vode).
Čo je rozpustená látka a ako sa meria?
Rozpustené látky sú látky, ktoré sú úplne rozpustené v kvapaline, napríklad vo vode, a preto ich nie je možné odstrániť mechanickými separačnými postupmi, ako je sedimentácia alebo filtrácia. Tieto látky zahŕňajú soli, organické zlúčeniny, plyny a rozpustené kovy a zohrávajú kľúčovú úlohu v priemyselnej technike úpravy vody a odpadových vôd. Zvyčajne sa merajú ako celkové rozpustené tuhé látky (TDS), pričom sa používa jednotka mg/l (miligram na liter).
Definícia a vymedzenie pojmu rozpustená látka hovorí, že je to látka, ktorá sa úplne rozpúšťa v rozpúšťadle, typicky vo vode. Rozpustenie prebieha na molekulárnej alebo iónovej úrovni, čím sa látka stáva vizuálne nerozpoznateľnou. Zlúčenina sa označuje ako rozpustená látka, ak je veľkosť jej častíc menšia ako 1 nanometer. Väčšie častice (1 nm až 1 µm) sa označujú ako koloidné, zatiaľ čo ešte väčšie častice sa považujú za suspendované.
Ako prebieha proces rozpúšťania?
Proces rozpúšťania je pomerne jednoduchý pre kovalentné zlúčeniny ako je etanol. Keď sa rozpúšťa etanol vo vode, zostávajú jeho molekuly neporušené, ale tvoria nové vodíkové väzby s molekulami vody.
Keď je však vo vode rozpúšťaná iónová zlúčenina ako je chlorid sodný (NaCl), kryštál chloridu sodného disociuje na samostatné ióny, ktoré sú solvatované (obalené) obalom molekúl vody.
Pri rozpúšťaní môže vzniknúť viacero foriem rozpustenej látky. Napríklad voda nad kryštálmi oxidu železnatého (Fe(OH)2) bude v rovnovážnom stave obsahovať ióny Fe+, Fe(OH)+, Fe(OH)2, Fe(OH)3−, prípadne aj iné komplexy. Preto rozpustnosť hydroxidu železnatého závisí od pH. Vo všeobecnosti je možné určiť rozpustnosť len pre látky, ktoré sú termodynamicky stabilné.
Praktické príklady rozpustnosti a domáce experimenty
Kam zmizne med, keď ho dáme do čaju? A sirup v malinovke? Rôzne veci sa vo vode rôzne rozpúšťajú. A čo sa s tým stane, keď sa to nerozpustí?
Rozpúšťanie látok vo vode 1. časť
Experiment pre deti: Rozpúšťanie a nerozpúšťanie
Na ne/rozpúšťací experiment budeš potrebovať niekoľko malých zaváraninových fliaš, lyžičky, vodu a veci na ne/rozpúšťanie: múku, soľ, nadrvenú kriedu, olej, piesok.
- Každý materiál nasypte do inej fľašky s vodou.
- Miešajte lyžičkou a sledujte, čo sa stane.
Pri tomto experimente zistíte, že múka, soľ a krieda sa rozpustia, piesok klesne na dno a olej zostane na povrchu. Na začiatku môžete hádať, čo sa bude rozpúšťať a čo nie, a následne to overiť experimentom. Dieťa objavuje fyziku a nové vlastnosti materiálov.
Rozpustnosť a teplota: Experiment s práškom na pranie
Prášok na pranie nepochybne patrí k produktom, bez ktorých si našu domácnosť len ťažko vieme predstaviť, a preto určite každý vie, na čo je potrebný. Aby sme bielizeň mohli očistili od špiny, prášok na pranie musí obsahovať látky, ktoré tieto nečistoty viažu. Mydlá fungujú preto, lebo ich tvoria veľmi zvláštne častice.
Vykonajte jednoduchý experiment na zistenie vplyvu teploty na rozpustnosť pracieho prášku:
- Do 1. pohára nalej studenú vodu.
- Do 2. pohára nalej teplú vodu.
- Do 3. pohára nalej horúcu vodu (zvretú napr.).
- Do každého z troch pohárov s vodou nasyp 1 lyžičku prášku na pranie.
- Nemiešaj, len pozoruj, čo sa s práškom v studenej, letnej a horúcej vode deje.
Na základe pozorovania odpovedzte na otázky:
- V akej vode (z hľadiska teploty) je najlepšie prať bielizeň?
- Aká zmes vznikla po zmiešaní prášku s vodou? Presne urči druh zmesi a zdôvodni.
| Teplota vody | Pozorovanie rozpúšťania | Odporúčanie pre pranie |
|---|---|---|
| Studená | Pomalé/čiastočné rozpúšťanie, prášok môže klesať na dno. | Menej efektívne, môže zanechávať zvyšky. |
| Teplá | Postupné rozpúšťanie, lepšia homogenita. | Dobré pre bežné pranie. |
| Horúca | Rýchle a úplné rozpúšťanie. | Najefektívnejšie pre špinavú bielizeň, ale môže poškodiť niektoré materiály. |
Rozpúšťanie kvásku ako indikátor
Pri práci s kváskom sa môžeme stretnúť s problémami, kde rozpúšťanie hrá úlohu indikátora. Ak klesne lyžica namočená vo vlažnej vode s kváskom na dno, skúste kvások opäť odobrať o 30 minút neskôr. Proces čakania opakujte viackrát. Ak sa rozpúšťa vo vode, je už prekvasený. Vtedy odporúčam pridať do rozkvasu lyžicu múky a počkať aspoň hodinu.
Medzi najčastejšie chyby kvásku patrí, že kvások nepracuje tak ako má. Kyslý zápach kvásku signalizuje, že je hladný a asi sme ho dlho neprikŕmili. Biely povlak na kvásku môže ísť o chybu múky, premnožené kvasinky, či začínajúcu pleseň. V takom prípade radšej pár dní nepečieme. Povlak treba nahrubo odstrániť, skúsiť zmeniť múku, preložiť do iného pohára. Kvások deň - dva pozorujeme. Ak by sa opäť na jeho povrchu niečo dialo, je to pleseň. Vtedy kvások vyhodíme.
Pokiaľ má kvások bublinky, nie je plesnivý a nie je na ňom zvláštny biely povlak so zápachom, ešte sa dá zachrániť. Ako? Vezmeme lyžicu kvásku, zvyšok vyhodíme. Pridáme 30 g múky a 30 ml vody, zamiešame a necháme na linke kvasiť aspoň 9 hodín. Po tomto čase pridáme opäť 30 g múky a 30 ml vody. Proces môžeme ešte raz zopakovať. Tým kvások dostatočne posilníme a kvások získa na svojej kvalite. Odložíme si dve lyžice do čistej nádoby.
Metódy odstraňovania rozpustených látok z vody
Spôsoby úpravy na odstraňovanie rozpustených látok sú nevyhnutné v mnohých priemyselných procesoch a pri úprave pitnej vody. Patria sem:
- Membránové procesy: Reverzná osmóza a nanofiltrácia oddeľujú rozpustené látky pomocou tlakovej filtrácie s polopriepustnými membránami. Sú obzvlášť účinné pri odstraňovaní solí, organických látok a ťažkých kovov.
- Iónová výmena: Iónové výmenné živice odstraňujú cielené katióny alebo anióny, napríklad vápnik alebo dusičnany.
- Destilácia a odparovanie: Fyzikálne procesy, ktoré oddeľujú rozpustené látky odparovaním rozpúšťadla.
- Adsorpcia: Aktívne uhlie alebo GAK filtre adsorbujú organické rozpustené látky, ako sú pesticídy alebo rozpustené uhľovodíky.
- Precipitačné a flokulačné procesy: Môžu odstrániť kovy a ťažko rozpustné soli z vody prostredníctvom posunu hodnoty pH a tvorby zrazenín.
- Biologická úprava: Biologické spracovanie využíva mikroorganizmy na rozklad rozpustených organických zlúčenín, ako sú uhľovodíky alebo dusíkaté zlúčeniny. V biologických reaktoroch, ako je proces s aktívnym kalom, systémy MBBR alebo biofiltroch, sa tieto látky metabolizujú. Pri tom vznikajú produkty ako voda, oxid uhličitý alebo dusík, ktoré sa môžu vypúšťať do životného prostredia.
tags: #rozpusta #sa #muka #vo #vode