РАСТВОРИМОСТЬ В НЕВОДНЫХ РАСТВОРИТЕЛЯХ

В частности, относят к числу наиболее крепких орешков в химии. Да и то сказать — какой из химиков не испытывает чувства, близкого к смущению, когда ему задают вопрос, почему, например, сернокислый магний отлично растворяется в воде, а его близкий аналог, сернокислый барий — крайне плохо. Даже ознакомившись с дюжиной более или менее вероятных теорий растворимости и, быть может, добавив к ней свою, тринадцатую, химик не обретает душевного комфорта, потому что старое и доброе алхимическое правило «simila similibus solventur» доныне остается едва ли не самым надежным физико-химическим обобщением по связи химической природы компонентов раствора с растворимостью.

Впрочем, несмотря на убедительную афористичность, алхимическое правило содержит лишь качественное предсказание растворимости. С теориями же, которые позволяли бы количественно предсказывать величину растворимости данного вещества в данном растворителе, дело обстоит плохо. Можно лишь говорить о некоторых более или менее общих закономерностях.

Растворимость и взаимодействие

Прежде всего, следует отметить четко проявляющуюся связь между химическим взаимодействием растворенного вещества с растворителем и растворимостью. Естественно, что растворимость тем выше, чем сильнее взаимодействие между компонентами раствора. Вот почему кислые растворители лучше растворяют вещества основной природы, а основные — вещества кислотного характера. Здесь нет противоречия с только что приведенным и,

несомненно, верным правилом алхимиков. Ведь в данном случае мы говорим о таких процессах растворения, которые сопровождаются одновременным химическим изменением растворяемого вещества. Так вот, сильноосновный гидразин практически не растворяет едкий натр, но зато неплохо растворяет кислый сернокислый калий кислотная природа которого очевидна. Муравьиная же кислота отлично растворяет едкий натр, но кислые сульфаты, можно сказать, не растворяет вовсе.

Связь между сольватацией и растворимостью наиболее прямо усматривается в случае растворов электролитов. Поучительно было бы сопоставить растворимость солей щелочных металлов, у которых, как мы видели (см. раздел о кислотах и основаниях), при переходе от катиона к катиону существенно ослабевают кислотные свойства. В соответствии с этим в растворителе, обладающем достаточно четко выраженными основными свойствами, — диметилформамиде (ДМФА) при переходе от растворимость падает чуть ли не в 1000 раз; растворимость же еще более слабой «кислоты» (по отношению к основанию в свою очередь хуже, чем у

Если же учесть, что энергия кристаллической решетки (а растворение ионного кристалла — это прежде всего разрушение кристаллической ионной решетки) в ряду солей с общим анионом увеличивается от цезия к литию, то роль химических, кислотноосновных взаимодействий, определяющих растворимость солей-«кислот» в растворителе-«основании», становится, очевидной.

В ряду солей с общим катионом сила оснований (анионов) падает от фторида к перхлорату, соответственно в этом ряду растет кислотность, а следовательно, в основных растворителях в том же направлении растет энергия сольватации. Вот почему растворимость в основном растворителе диметилсульфоксиде почти в 300 раз выше растворимости же и растворяются еще лучше.

Связь растворимости с химическим взаимодействием особенно четко проявляется в системах с комплексообразованием. Здесь можно напомнить широко известный факт резкого повышения растворимости молекулярного иода в воде в присутствии иодистого калия вследствие образования полииодида: Хлористый натрий, например, практически нерастворим в нитробензоле, но в присутствии хлористого алюминия растворимость его резко повышается вследствие образования комплексной соли которая отлично растворяется в том растворителе.

Комплексообразование как метод, позволяющий повышать растворимость или, точнее, переводить в раствор различные соли, широко используют в химии неводных растворов. Особенно часто прибегают к этому приему, когда необходимо повысить концентрацию соли в растворе для проведения реакций синтеза или для электролиза (чем выше концентрация электролита, тем выше электропроводность и тем эффективнее идет электролиз).