2.1.2. Растворимость неорганических соединений в смешанных и неводных растворителях

(доц., д.х.н. А.В. Румянцев)

Данные по растворимости индивидуальных веществ обычно представляют в виде зависимости концентраций насыщенных растворов от температуры. Такая зависимость, изображенная графически, носит название диаграммы растворимости.

Работа с диаграммами растворимости для неводных систем (в частности — способы выражения и пересчет концентраций) осуществляется точно так же, как с диаграммами растворимости в воде (см. введение к разделу 2.1.1).

При использовании литературы по неводным системам следует учитывать, что авторы не всегда приводят состав твердой фазы, существующей в равновесии с насыщенным раствором.

Результаты различных работ часто значительно различаются между собой (иногда — в десятки раз). Это может быть вызвано тем, что растворимость существенно зависит от наличия следовых количеств воды, содержащихся в используемом органическом растворителе, а насыщение достигается весьма медленно, особенно для малорастворимых веществ.

Это также справедливо и для растворимости в смешанных растворителях.

В приведенных ниже табл. 2.1.7–2.1.34 неорганические соединения расположены по алфавиту химических символов (без учета цифр и скобок), а органические растворители — в алфавитном порядке названий. Для удобства поиска раздел предваряет Указатель таблиц. Растворимость солей в водных растворах минеральных кислот и аммиака см. в разделе 2.1.1.

Для большинства систем растворимость (s) выражена в граммах безводного (несольватированного) вещества на 100 г (или 100 см3курсивом) растворителя.

В некоторых случаях приведено несколько значений, если невозможно отдать предпочтение одному из них.

Состав твердой фазы вещества приведен только в том случае, если он известен достоверно. Сомнение в составе твердой фазы или отсутствие информации отмечено знаком «(?)».

Сольватный состав вещества, если он известен достоверно, указан в скобках.

Температура эвтектики в табл. 2.1.11 указана в скобках.

Состав смешанного растворителя w' выражен в масс. % (без учета растворенного компонента). Взаимный пересчет в масс. % всех компонентов (w может быть произведен по формулам (подстрочный индекс si относится к i-му растворителю, r — к растворенному веществу):

 и ;

 и .

Формулы для взаимного пересчета в другие концентрационные единицы для бинарных систем см. во введении к разделу 3, а для тройных — во введении к разделу 2.1.1.

Указатель таблиц

Название таблицы

№ таблиц(ы)

Растворимость белого фосфора, P4, в различных растворителях

2.1.31

Растворимость воды в галогензамещенных углеводородах

2.1.34

Растворимость дииода, I2, в водных растворах кислот и солей

2.1.27

Растворимость дииода, I2, в неводных и смешанных растворителях

2.1.26

Растворимость неорганических соединений в аммиаке, NH3

2.1.11–2.1.13

Растворимость неорганических соединений в ацетоне, C3H6O

2.1.21

Растворимость неорганических соединений в бензоле, C6H6

2.1.25

Растворимость неорганических соединений в глицерине, C3H8O3

2.1.22

Растворимость неорганических соединений в диоксиде серы, SO2

2.1.14–2.1.16

Растворимость неорганических соединений в диэтиловом эфире, C4H10O

2.1.23

Растворимость неорганических соединений в метаноле, CH3OH

2.1.17

Растворимость неорганических соединений в пероксиде водорода, H2O2

2.1.10

Растворимость неорганических соединений в пиридине, C5H5N

2.1.24

Растворимость неорганических соединений в смесях метанол—вода, CH3OH + H2O

2.1.18

Растворимость неорганических соединений в смесях этанол—вода, C2H5OH + H2O

2.1.20

Растворимость неорганических соединений в тяжелой воде, D2O

2.1.7–2.1.9

Растворимость неорганических соединений в этаноле, C2H5OH

2.1.19

Растворимость некоторых металлов в ртути

2.1.33

Растворимость ромбической серы, S8, в водных растворах гидроксидов

2.1.29

Растворимость ромбической серы, S8, в водном растворе сульфида натрия

2.1.30

Растворимость ромбической серы, S8, в органических растворителях

2.1.28

Растворимость низших фуллеренов C60 и C70 в различных растворителях

2.1.32

Таблица 2.1.7

Растворимость неорганических соединений
в тяжелой воде при различных температурах


Таблица 2.1.8

Растворимость неорганических соединений в тяжелой воде при 5,0 °C

Растворенное вещество

s, г/100 г D2O

CsNO3

8,7

Hg(CN)2

5,4

NaBrO3

21,7

Na2C2O4

2,2

Таблица 2.1.9

Растворимость неорганических соединений
в тяжелой воде при 25,0 °C

Растворенное вещество
(твердая фаза)

s,
г/100 г D2O

AgClO3

12,9

CdI2

57,2

CdSO4 ( · 8/3D2O)

63,4

HgCl2

4,9

KBrO3

6,6

KClO3

7,3

KClO4

1,7

K2CrO4

54,6

K3[Fe(CN)6]

38,7

KIO3

7,0

KNO3

31,1

KReO4

1,0

KSCN

209

K2SO4

8,7

SrCl2 ( · 6D2O)

50,6

Таблица 2.1.10

Растворимость неорганических соединений
в пероксиде водорода при различных температурах


Таблица 2.1.11

Растворимость щелочных и щелочноземельных металлов в аммиаке при различных температурах

Все растворы неустойчивы, и со временем происходит образование водорода и амида металла, что, вероятно, является причиной многих несоответствий в результатах, полученных различными исследователями. При растворении щелочноземельных металлов, а также европия и иттербия, в качестве твердой фазы образуются комплексы Me(NH3)6.

В целом диаграммы растворимости щелочных и щелочноземельных металлов в аммиаке весьма своеобразны (см. рис.). Во всех случаях, кроме цезия, существует область расслаивания жидкой фазы на две. В этой области фаза с большей концентрацией металла окрашена в золотистый цвет и имеет меньшую плотность, чем фаза голубого цвета со значительно меньшей концентрацией металла.

Диаграмма растворимости натрия в аммиаке

Т, °C

s, г/100 г NH3

Li 

Na

K

Cs

Ca

Sr

Ba

Эвтектика

11,5 (–185)

26,9 (–111)

40,5 (–157)

(–118)

32,1 (–87)

38,7 (–89)

67,3 (–89)

–100,0

 

26,7

48,1

       

–75,0

10,5

25,8

46,4

       

–50,0

10,7

24,8

46,2

336

≈ 26

   

–25,0

11,0

23,9

47,5

       

0,0

11,3

23,1

50,4

       

25,0

 

22,2

55,0

 

≈ 29

   

Таблица 2.1.12

Растворимость неорганических соединений
в аммиаке при различных температурах


* По данным разных исследователей.

Таблица 2.1.13

Растворимость неорганических соединений
в аммиаке — дополнительные данные


Таблица 2.1.14

Растворимость иодида калия в диоксиде
серы при различных температурах

Т, °C

s,
г/100 г SO2

Твердая фаза

–70,0

1,29

KI · 14SO2

–60,0

3,10

То же

–50,0

6,23

»

–40,0

10,7

»

–30,0

15,2

»

–23,4 *

18,5

»

–28,4

24,0

KI · 14SO2 + KI · 4SO2

–20,0

32,6

KI · 4SO2

–10,0

45,9

То же

–5,0

53,6

»

0,26 *

64,8

»

(–1,8)–0,2

80,7

KI · 4SO2 + KI

* Температура плавления соединения.

Таблица 2.1.15

Растворимость неорганических соединений
в диоксиде серы при 0 °C


Таблица 2.1.16

Растворимость неорганических соединений
в диоксиде серы, SO2, при 25 °C

Многие вещества образуют кристаллосольваты, но сольватный состав достоверно неизвестен. Для KBr и NaI приведено два значения растворимости, поскольку невозможно отдать предпочтение тем или иным данным.

Растворенное вещество

s,
г/100 г SO2

CsCl

0,295

KBr

0,38 ± 0,05 или 0,5

KCl

0,0126

LiBr

0,067

LiCl

0,00062

NaBr

0,0038

NaCl

0,00040

NaI

1,62 или 2,1 ± 0,2

RbBr

22–25

RbCl

0,404

Таблица 2.1.17

Растворимость неорганических соединений в метаноле


*1 Температура кипения насыщенного раствора.

*2 Ориентировочные значения, так как данные разных исследователей существенно различаются между собой.

*3 При избытке метанола образуется CuO · 4CuSO4 · 6CH3OH.

*4 По данным разных исследователей.

*5 Температура плавления соединения, образующего твердую фазу.

Таблица 2.1.18

Растворимость неорганических соединений в смесях метанол—вода

Так как в твердой фазе иногда образуются гидраты и/или сольваты, ее состав может не совпадать с составом растворенного вещества.

Растворенное
вещество
Т, °C

Содержание метанола в растворителе, масс. %

10

20

30

40

50

60

70

80

90

HgBr2

25,0

 

1,0

1,2

1,9

3,4

6,3

11,0

20,0

 

Hg(CN)2

25,0

11,5

12,0

13,3

16,2

19,7

23,0

26,8

31,9

 

HgCl2

25,0

8,0

9,5

12,0

16,3

25,7

39,9

59,6

   

HgI2

25,0

       

0,05

0,12

0,27

0,65

 

NH4Cl

17,0

 

29,85

 

21,1

 

14,4

10,0

7,3

4,9

NaCl

25,0

29,8

24,2

19,2

14,8

11,3

7,8

5,2

3,3

2,1

NaNO3

25,0

 

(62,2)

 

35,6

 

17,6

11,6

7,0

4,5

KBr

25,0

 

44,2

 

26,5

 

13,8

(10,2)

5,5

3,1

KCl

25,0

27,9

21,1

15,5

11,0

7,3

4,8

2,8

1,54

0,85

KI

25,0

 

112,5

 

81,6

 

55,6

(43,6)

32,7

23,3

KNO3

25,0

24,9

16,2

 

7,3

 

3,1

1,9

1,0

0,6

K2PtCl6

20,0

0,412

0,264

0,183

0,1165

0,0625

0,0325

0,0182

0,0124

0,0038

K2SO4

25,0

5,20

2,20

0,94

0,39

 

0,06

     

Pb(NO3)2

25,0

 

29,1

22,3

17,1

12,7

9,3

6,3

4,1

2,5

Таблица 2.1.19

Растворимость неорганических соединений в этаноле, C2H5OH


*1 По данным разных исследователей.

*2 Температура плавления соединения, образующего твердую фазу.

*3 Ориентировочные значения, т. к. данные разных исследователей существенно различаются между собой.

*4 При температуре кипения насыщенного раствора.

*5 Метастабильные твердые фазы.

Таблица 2.1.20

Растворимость неорганических соединений
в смесях этанол—вода

В первой части таблицы приводятся сведения для насыщенных гомогенных растворов, во второй — для растворов, образующих два жидких слоя. Если сольватный состав твердой фазы известен, то он указан в заголовке в скобках (для систем, содержащих Ca(NO3)2 и Sr(NO3)2, составы твердых фаз приведены в сносках).

Таблица 2.1.20a

Насыщенные гомогенные растворы


*1 Твердая фаза Ca(NO3)2 · 4H2O.

*2 Твердая фаза Ca(NO3)2 · 4H2O + Ca(NO3)2.

*3 Твердая фаза Ca(NO3)2 + Ca(NO3)2 · 2C2H5OH.

*4 Твердая фаза Ca(NO3)2 · 2C2H5OH.

*5 Данные по метастабильным равновесиям.

*6 Твердая фаза Sr(NO3)2 · 4H2O.

*7 Твердая фаза Sr(NO3)2 · 4H2O + Sr(NO3)2.

Таблица 2.1.20б

Системы, образующие два жидких слоя


*1 Четверная точка.

*2 Четверная точка, в равновесии с твердым MnSO4 · 5H2O.

Таблица 2.1.21

Растворимость неорганических соединений в ацетоне


*1 По данным различных исследователей.

*2 По другим данным s = 0,032 при 25,0 °C.

*3 Ориентировочные значения, т. к. данные разных исследователей существенно различаются между собой.

*4 По другим данным s = 0,012 при 0,0 °C.

*5 Температура плавления соединения, образующего твердую фазу.

*6 Температура кипения насыщенного раствора.

*7 Температура перехода SrBr2 · 1,5C3H6CO → SrBr2 • C3H6CO равна 32,5 °C.

Таблица 2.1.22

Растворимость неорганических соединений в глицерине

Данные следует рассматривать как ориентировочные, т. к. практически ни для одного вещества нет согласия между полученными результатами, если его растворимость приводится несколькими исследователями, (что, вероятно, связано с наличием примеси воды в используемом глицерине и медленным установлением равновесия в высоковязких растворах). Состав твердых фаз неизвестен.


*1 98,5% глицерин.

*2 86,5% глицерин.

Таблица 2.1.23

Растворимость неорганических соединений
в диэтиловом эфире

Растворенное
вещество

Т, °C

s, г/100 г C4H10O

AgCF3COO

18,0

75

Be(NO3)2

20,0

0,015

Ca(ClO4)2

25,0

0,26

CdI2

20,0

0,065 *1

HgCl2

–40,0
0,0
25,0

6,16
6,27
6,95

Hg(CN)2

25,0

0,25

HgI2

25,0

0,5 *1

KBr

15,0

0,02

KI

15,0

0,270

LiBH4 *2

–78,0
–23,0
0,0
15,0
25,0

0,28
0,73
1,28
2,32
4,28

LiClO4

25,0

113,7

LiNO3

18–20

0,026

Mg(ClO4)2*3

0,0
25,0

0,044
0,064*1

MgBr2*4

–20,0
0,0
10,0
20,0

0,22
0,71
1,23
2,64

MgI2 *5

11,8
22,2

2,49
12,7

NaNO3

18–20

0,02

ZnBr2 *6

0,0
15,0
25,0

133
223
236

ZnI2

20,0

9,57

*1 Ориентировочные значения, т. к. данные разных исследователей существенно различаются между собой.

*2 Возможные твердые фазы LiBH4 · 1,5(C2H5)2O и LiBH4.

*3 По данным разных исследователей твердыми фазами являются Mg(ClO4)2 · 3(C2H5)2O, Mg(ClO4)2 · 2(C2H5)2O или Mg(ClO4)2.

*4 По данным разных исследователей твердыми фазами являются MgBr2 · 3(C2H5)2O (до 12,0 °С) или MgBr2 · 2(C2H5)2O. Последнее соединение плавится при 22,7 °C с образованием расслаивающейся жидкой фазы.

*5 Твердая фаза — MgI2 · 2(C2H5)2O с температурой плавления 23,6 °C.

*6 Твердая фаза — сольваты. Точки перехода:
ZnBr2 ×  2(C2H5)2O → ZnBr2 ×  (C2H5)2O при 4,0 °C;
ZnBr2 × (C2H5)2O → ZnBr2 при 16–17 °C.

Таблица 2.1.24

Растворимость неорганических соединений в пиридине

Растворенное
вещество

Т, °C

s, г/100 г C5H5N

AgCl

0,0
20,0

5,35
1,91

AgClO4

25,0
110,0

26,4
100

AgNO3

0,0
20,0
110,0

22,3
33,6
271

AlBr3

0,0
20,0
100,0

5,7
4,0
1,0

AlBr3

0,0
20,0
100,0

5,7
4,0
1,0

BaI2

25,0

8,4

BeCl2

20,0

13,3

CaCl2

25,0

1,66

CdCl2

15,0
100,0

0,8
0,5

CdI2

50,0
80,0
100,0

0,1
5,0
42,9

CeCl3

0,0

1,58

CoCl2

25,0
80,0
110,0

0,58
2,5
16,5

Cu(CH3COO)2

13,0
95,4

1,04
6,73

HgBr2

10,0
30,0
133,0

24,0
39,6
810,0

Hg(CN)2

18,0

64,8

HgCl2

0,0
20,0
145,0

15,1
25,2
230,0

HgI2

0,0
20,0
135,0

17,4
32,3
790,0

KSCN

20,0
115,0

6,15
3,21

LiCl

15,0
100,0

7,78
14,3

LiNO3

25,0

38,0

MgBr2

25,0
60,0

0,55
2,6

MnCl2

0,0
25,0

1,28
1,06

NaNO3

25,0

0,35

PbBr2

0,0
26,0
100,0

0,80
0,58
1,44

PbCl2

22,0
102,0

0,46
1,31

PbI2

15,0
112,0

0,208
0,445

Pb(NO3)2

0,0
25,0

4,39
5,46

Sr(NO3)2

25,0

0,7

YCl3

15,0

6,5

ZnBr2

18,0

4,5

ZnCl2

0,0
20,0
105,0

1,6
2,6
19,4

ZnI2

18,0

12,9

Таблица 2.1.25

Растворимость неорганических соединений в бензоле

Растворенное
вещество

Т, °C

s, г/100 г C6H6

AgCF3COO

20,0
50,0

13,5
56,0

AgClO4 *1

25,0
50,0

5,26
11,2

AgNO3

35,0
40,5

0,022
0,044

CdI2

16,0
35,0

0,05
0,09

HgBr2

25,0

0,70

HgCF3COO

20,0

4,3

HgCl2

18,0

0,53

HgI2

23,0

0,248

KN3

≈ 80 *2

0,15

KOCN

≈ 80 *2

0,18

NaN3

≈ 80 *2

0,10

NaOCN

≈ 80 *2

0,13

SnI4

10,0
25,0
40,0

10,8
17,9
29,9

*1 Твердой фазой, находящейся в равновесии с насыщенным раствором, является AgClO4 · C6H6. Температура перехода AgClO4 · C6H6 → AgClO4 равна 145,0 °C. Эвтектика C6H6 + AgClO4 · C6H6: T = 5,12 °C, s = 3,56.

*2 При температуре кипения насыщенного раствора.

Таблица 2.1.26

Растворимость дииода в неводных и смешанных растворителях

Растворитель

Температура, °C

s,
г/100 г

Ацетон, C3H6O

–30,0
0,0

5,30
2,36

Бензол, C6H6

25,0
30,0
40,0
50,0

16,40
19,19
25,08
34,25

Гексан, C6H14

25,0

13,9

Гептан, C7H16

25,0

3,56

Глицерин, C3H8O3

25,0

0,97

Глицерин (80%) + вода

25,0

0,38

Глицерин (60%) + вода

25,0

0,17

Глицерин (40%) + вода

25,0

0,08

Дибром, Br2

29,8

106,0

1,2-Дибромэтан, C2H4Br2

20,0
75,0

10,0
60,29

Дисульфид углерода, CS2

–20,0
0,0
20,0
25,0
30,0
40,0

4,32
8,57
17,13
20,37
23,86
33,73

Дихлорметан

11,0
25,0

3,68
5,86

1,1-Дихлорэтан, C2H4Cl2

25,0

3,98

1,2-Дихлорэтан, C2H4Cl2

25,0

5,75

1,1-Дихлорэтилен, C2H2Cl2

25,0

4,76

Диэтиловый эфир, C4H10O

0,0

26,08

Пентан, C5H12

19,0

1,38

Пентахлорэтан, C2HCl5

25,0

3,09

Тетрахлорид кремния, SiCl4

0,1
25,0
40,0

0,256
0,749
1,33

Тетрахлорид титана, TiCl4

0,1
25,0
40,0
49,9

1,16
2,94
4,85
6,95

Тетрахлорид углерода, CCl4

0,0
25,0

1,145
2,905

1,1,2,2-Тетрахлорэтан, C2H2Cl4

25,0

4,10

Тетрахлорэтилен, C2Cl4

25,0

3,06

Толуол, C7H8

25,0

3,56

Трибромметан, CHBr3

25,0

18,96

Трихлорметан, CHCl3

–60,0
0,0
20,0
25,0

0,09
1,24
2,63
3,38

Трихлорэтилен, C2HCl3

25,0

3,96

Уксусная кислота, C2H4O2

25,0

3,162

Уксусная кислота (61,1%) +
+ вода

25,0

0,510

Уксусная кислота (20%) + вода

25,0

0,076

Этилацетат, C4H8O2

11,0
30,0

14,14
19,26

Этиловый спирт, C2H6O *1

15,0

20,0

Этиловый спирт (90%) + вода

15,0

11,4

Этиловый спирт (80%) + вода

15,0

7,2

Этиловый спирт (60%) + вода

15,0

2,30

Этиловый спирт (40%) + вода

15,0

0,55

Этиловый спирт (20%) + вода

15,0

0,08

*1 См. также табл. 2.1.20а.