Oplosbaarheid

Uit Wikipedia, de vrije encyclopedie
Ga naar: navigatie, zoeken
Het oplossen van zout in water

Oplosbaarheid is een fysische eigenschap van een stof, namelijk de mate waarin een stof kan oplossen in een andere stof.[1] Deze andere stof wordt het oplosmiddel genoemd. Oplosbaarheid wordt gemeten in maximale hoeveelheid stof die per volume- of per massa-eenheid kan oplossen, wanneer een oplossing in evenwicht is met nog niet opgeloste stof. Het symbool voor oplosbaarheid is S, afgeleid van de Engelse benaming solubility.

  • De volume-eenheid (liter) wordt het meest gebruikt bij matig tot slecht oplosbare verbindingen, de massa-eenheid (kilogram) wordt het meest gebruikt bij goed oplosbare verbindingen. Daarnaast bestaan er vanuit de geschiedenis nog een groot aantal tabellen waarin de oplosbaarheid opgegeven wordt in gram op te lossen stof per honderd gram oplosmiddel.

Een oplossing waarin een maximale hoeveelheid stof is opgelost, wordt verzadigd genoemd. Wanneer er minder dan deze maximale hoeveelheid is opgelost, wordt de oplossing onverzadigd genoemd. Het tegenovergestelde is een oververzadigde oplossing, die in vele gevallen leidt tot vorming van neerslag.

Bepaalde vloeistoffen, zoals ethanol in water, zijn onbeperkt oplosbaar. Dit wordt mengbaarheid genoemd.

Stoffen die niet door water kunnen worden opgelost, worden watervast of waterecht genoemd. Make-up en verf voor gebruik op de buitenzijde van gebouwen zijn voorbeelden van stoffen die watervast kunnen zijn.

In veel gevallen is het oplosmiddel een vloeistof. De stof die wordt opgelost kan zich in gasfase, vloeibare of vaste fase bevinden. Sommige stoffen lossen goed op, andere in mindere mate. Ook zijn er stoffen die onoplosbaar zijn. In het laatste geval is de chemicus vaak toch in staat sporen van de stof in de oplossing aan te tonen. De chemicus spreekt dan ook van slecht of zeer slecht oplosbaar. Dit komt echter nauwelijks voor, omdat er meestal wel sprake is van enige oplossing. De oplosbaarheid wordt voornamelijk bepaald door de evenwichtsconstante van een oplossingsreactie, namelijk het oplosbaarheidsproduct Ks.

Moleculair niveau[bewerken]

Wanneer een stof in oplossing is en er ook nog vaste stof aanwezig is, met een andere stof stelt zich een dynamisch evenwicht in. Dit betekent dat een oplossing gezien kan worden als een resultaat van twee gelijke tegengestelde processen: dissolutie en precipitatie. Bij dissolutie vindt er een volledige oplossing plaats en bij precipitatie kan er een onoplosbaar product ontstaan. Dit wordt ook wel neerslag genoemd.

Het oplossen van een stof kan op verschillende manieren. Stoffen kunnen bijvoorbeeld waterstofbruggen vormen. Dit is het geval wanneer ethanol oplost wordt in water. Bij het oplossen van een zout in water valt het zout uiteen in ionen. Deze kunnen positief of negatief geladen zijn en gecoördineerd worden door polaire watermoleculen.

Factoren van invloed[bewerken]

Het oplossen van een stof in een oplosmiddel wordt bepaald door het evenwicht tussen de intermoleculaire krachten van het oplosmiddel, de op te lossen stof en de verandering in de entropie bij het oplossen. Factoren als temperatuur en druk hebben hier invloed op en veranderen dus de oplosbaarheid; het product zal sneller in oplossing komen. Maar eigenlijk zal de maximale oplosbaarheid sneller bereikt worden, maar deze zal niet wijzigen. Deze factoren hebben dus een invloed op de dissolutie- of oplossnelheid.

Oplosbaarheid van stoffen hangt ook af van de aanwezigheid van reeds eerder opgeloste stoffen in het oplosmiddel.

Temperatuur[bewerken]

De oplosbaarheid van een stof in een oplosmiddel hangt af van de temperatuur. Bij ongeveer 95% van vaste stoffen verhoogt de oplosbaarheid met het toenemen van de temperatuur. Bij gassen is het anders, bij het toenemen van de temperatuur neemt de oplosbaarheid in water af, maar in organische oplosmiddelen toe.[2]

Druk[bewerken]

De oplosbaarheid van vaste stoffen in water wordt door de druk nauwelijks beïnvloed. Dit ligt aan de geringe volumeverandering. Bij gassen is dit juist niet het geval. Het volume van gassen wordt namelijk sterk door de druk beïnvloed. De oplosbaarheid van gassen is dan ook sterk drukafhankelijk. Hierbij geldt dat hoe hoger de druk, hoe meer gas zal oplossen. Gassen met een heel hoge oplosbaarheid reageren met het oplosmiddel.

In de wet van Henry komt dit ook tot uiting. De oplosbaarheid van een gas in een vloeistof is direct afhankelijk van de druk.

p = k \cdot C \,

met

p de druk in atmosfeer
k een temperatuur-afhankelijke constante in L·atm/mol
C de concentratie van het gas in de vloeistof in mol/L

Polariteit[bewerken]

Polaire stoffen zijn stoffen die uit ionen of moleculen met ladingen bestaan. Moleculen zonder deze ladingen worden apolair genoemd. Water is bijvoorbeeld een polaire stof, omdat zijn twee waterstofatomen een positieve deellading en zijn zuurstofatoom een negatieve deellading heeft. Een simpele kijk op de oplosbaarheid geeft het zinnetje 'like dissolves like' [3] aan. Dit wil zeggen dat de stof graag oplost in een oplosmiddel met gelijke polariteit. Zo lossen polaire beter op in polaire, en apolaire beter in apolaire stoffen. Voorbeeld hiervan zijn zouten. Zij lossen beter op in water (polair) dan in olie (apolair)[4]. Vele andere interacties worden bij deze aanname echter genegeerd, waardoor dit niet een heel betrouwbaar uitgangspunt is.

Toepassingen[bewerken]

Toepassingen van oplosbaarheid zijn breed. Omdat het een chemische eigenschap is van een stof kan je er een stof mee beschrijven of het toepassen in berekeningen en ontwerpen.

Voorbeelden zijn het gebruik van oplosbaarheid om mengsels te scheiden bij het synthetiseren van chemische producten. Dit kan op kleine schaal in het lab of op grote schaal in de chemische industrie. Beiden maken gebruik van de oplosbaarheid van het product, bijproducten en afval stoffen.

Zie ook[bewerken]

Bronnen, noten en/of referenties
  1. aat-ned.nl
  2. a b John W. Hill, Ralph H. Petrucci, General Chemistry, 2nd edition, Prentice Hall, 1999.
  3. Kenneth J. Williamson, Macroscale and Microscale Organic Experiments, p40, 2nd edition, D. C, Heath, Lexington, Mass., 1994.
  4. http://www.lenntech.com/elementen-en-water/oplosbaarheid.htm