विलेयता

रसायन विज्ञान में, घुलनशीलता एक रासायनिक पदार्थ की क्षमता है, विलेय, एक अन्य पदार्थ, विलायक के साथ एक समाधान (रसायन विज्ञान) बनाने के लिए। अघुलनशीलता विपरीत संपत्ति है, विलेय की इस तरह के समाधान को बनाने में असमर्थता।

एक विशिष्ट विलायक में किसी पदार्थ की घुलनशीलता की सीमा को आम तौर पर विक्ट:संतृप्त#रसायन विज्ञान के घोल में विलेय की सांद्रता के रूप में मापा जाता है, जिसमें कोई और विलेय नहीं घुल सकता है। इस बिंदु पर, दो पदार्थों को घुलनशीलता संतुलन पर कहा जाता है। कुछ विलेय और सॉल्वैंट्स के लिए, ऐसी कोई सीमा नहीं हो सकती है, जिस स्थिति में दो पदार्थों को सभी अनुपातों में मिश्रणीयता (या सिर्फ मिश्रणीय) कहा जाता है।

विलेय ठोस, तरल या गैस हो सकता है, जबकि विलायक आमतौर पर ठोस या तरल होता है। दोनों शुद्ध पदार्थ हो सकते हैं, या स्वयं समाधान हो सकते हैं। अत्यधिक चरम स्थितियों को छोड़कर, गैसें हमेशा सभी अनुपातों में मिश्रणीय होती हैं। और एक ठोस या तरल को पहले गैसीय अवस्था में पारित करके ही गैस में घोला जा सकता है।

घुलनशीलता मुख्य रूप से विलेय और विलायक की संरचना (उनके पीएच और अन्य भंग पदार्थों की उपस्थिति सहित) के साथ-साथ तापमान और दबाव पर निर्भर करती है। निर्भरता को अक्सर दो पदार्थों के कणों (परमाणुओं, अणुओं, या आयनों) के बीच परस्पर क्रियाओं के संदर्भ में और तापीय धारिता और एन्ट्रॉपी जैसी ऊष्मप्रवैगिकी अवधारणाओं के संदर्भ में समझाया जा सकता है।

कुछ शर्तों के तहत, विलेय की सघनता इसकी सामान्य विलेयता सीमा से अधिक हो सकती है। परिणाम एक अधिसंतृप्ति है, जो metastability है और यदि एक उपयुक्त केंद्रक साइट दिखाई देती है तो अतिरिक्त विलेय को तेजी से बाहर कर देगा। घुलनशीलता की अवधारणा तब लागू नहीं होती है जब दो पदार्थों के बीच एक अपरिवर्तनीय रासायनिक प्रतिक्रिया होती है, जैसे कि हाइड्रोक्लोरिक एसिड के साथ कैल्शियम हाइड्रॉक्साइड की प्रतिक्रिया; भले ही कोई कह सकता है, अनौपचारिक रूप से, कि एक ने दूसरे को भंग कर दिया। घुलनशीलता भी समाधान की दर के समान नहीं है, जो कि तरल विलायक में एक ठोस विलेय कितनी तेजी से घुलता है। यह संपत्ति कई अन्य चरों पर निर्भर करती है, जैसे कि दो पदार्थों का भौतिक रूप और मिश्रण का तरीका और तीव्रता।

रसायन विज्ञान के अलावा कई विज्ञानों में घुलनशीलता की अवधारणा और माप अत्यंत महत्वपूर्ण हैं, जैसे कि भूविज्ञान, जीव विज्ञान, भौतिकी और समुद्र विज्ञान, साथ ही साथ अभियांत्रिकी, चिकित्सा, कृषि और यहां तक ​​कि गैर-तकनीकी गतिविधियों जैसे चित्र, सफाई, खाना पकाने, और शराब बनाना। वैज्ञानिक, औद्योगिक, या व्यावहारिक हित की अधिकांश रासायनिक प्रतिक्रियाएँ तभी होती हैं जब अभिकर्मकों को एक उपयुक्त विलायक में घोल दिया जाता है। पानी अब तक का सबसे आम विलायक है।

घुलनशील शब्द का प्रयोग कभी-कभी उन सामग्रियों के लिए किया जाता है जो तरल में बहुत महीन ठोस कणों के कोलाइड बना सकते हैं। हालांकि, ऐसे पदार्थों की मात्रात्मक घुलनशीलता आमतौर पर अच्छी तरह से परिभाषित नहीं होती है।

घुलनशीलता की मात्रा
एक विशिष्ट विलायक में एक विशिष्ट विलेय की घुलनशीलता को आम तौर पर दो के संतृप्त समाधान की एकाग्रता के रूप में व्यक्त किया जाता है। समाधानों की एकाग्रता को व्यक्त करने के कई तरीकों में से किसी का भी उपयोग किया जा सकता है, जैसे द्रव्यमान, आयतन, या विलेय का मोल (इकाई) किसी विशिष्ट द्रव्यमान, आयतन या विलायक या विलयन की तिल मात्रा के लिए।

विलायक की प्रति मात्रा
विशेष रूप से, रासायनिक पुस्तिकाएं अक्सर एक तरल पदार्थ में पदार्थ की घुलनशीलता को विलेय प्रति देसी ट्रे (100 मिली लीटर) विलायक (g/dL) के चना के रूप में व्यक्त करती हैं; या, आमतौर पर ग्राम प्रति लीटर (g/L) के रूप में। इसके बजाय विलायक की मात्रा द्रव्यमान में व्यक्त की जा सकती है, जैसे जी/100 ग्राम या जी/किग्रा। इस मामले में संख्या को प्रतिशत के रूप में व्यक्त किया जा सकता है, और वजन प्रति वजन इंगित करने के लिए संक्षिप्त नाम w/w का उपयोग किया जा सकता है। (g/L और g/kg में मान व्यावहारिक रूप से पानी के लिए समान हैं, लेकिन अन्य सॉल्वैंट्स के लिए नहीं।)

वैकल्पिक रूप से, विलेय की मात्रा द्रव्यमान के बजाय मोल्स में व्यक्त की जा सकती है; यदि विलायक की मात्रा किलोग्राम में दी गई है, तो मान विलयन की मोललता (mol/kg) है।

समाधान की प्रति मात्रा
किसी द्रव में किसी पदार्थ की विलेयता को विलायक की बजाय विलयन की प्रति मात्रा में विलेय की मात्रा के रूप में भी व्यक्त किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, अनुमापन में सामान्य अभ्यास के बाद, इसे प्रति लीटर घोल (mol/L) के मोल के रूप में व्यक्त किया जा सकता है, बाद की मात्रा।

अधिक विशिष्ट संदर्भों में घुलनशीलता मोल अंश (विलेय प्लस सॉल्वेंट के कुल मोल प्रति विलेय के मोल्स) या द्रव्यमान अंश (रसायन विज्ञान) द्वारा संतुलन (विलेय प्लस सॉल्वेंट के द्रव्यमान प्रति द्रव्यमान का द्रव्यमान), दोनों आयामी विश्लेषण द्वारा दी जा सकती है। 0 और 1 के बीच की संख्याएँ जिन्हें प्रतिशत के रूप में व्यक्त किया जा सकता है।

तरल और गैसीय विलेय
द्रवों या गैसों के द्रवों में विलयन के लिए, दोनों पदार्थों की मात्राओं को द्रव्यमान या मोल राशि के बजाय आयतन दिया जा सकता है; जैसे कि प्रति लीटर विलायक का लीटर, या घोल का लीटर प्रति लीटर घोल। मान प्रतिशत के रूप में दिया जा सकता है, और इस विकल्प को इंगित करने के लिए वॉल्यूम प्रति वॉल्यूम के लिए संक्षिप्त नाम v/v का उपयोग किया जा सकता है।

घुलनशीलता मूल्यों का रूपांतरण
घुलनशीलता को मापने के इन विभिन्न तरीकों के बीच रूपांतरण तुच्छ नहीं हो सकता है, क्योंकि इसके लिए समाधान के घनत्व को जानने की आवश्यकता हो सकती है - जिसे अक्सर मापा नहीं जाता है, और भविष्यवाणी नहीं की जा सकती। जबकि कुल द्रव्यमान को विघटन द्वारा संरक्षित किया जाता है, अंतिम मात्रा विलायक की मात्रा और दोनों मात्राओं के योग से भिन्न हो सकती है। इसके अलावा, कई ठोस (जैसे अम्ल और नमक (रसायन विज्ञान)) भंग होने पर गैर-तुच्छ तरीकों से पृथक्करण (रसायन विज्ञान) होगा; इसके विपरीत, विलायक विलेय के अणुओं या आयनों के साथ समन्वय परिसर बना सकता है। उन मामलों में, विलेय और विलायक के अणुओं के मोल्स का योग वास्तव में स्वतंत्र कणों के विलयन का कुल मोल नहीं होता है। उस समस्या को दूर करने के लिए, समाधान के प्रति तिल की घुलनशीलता की गणना आमतौर पर की जाती है और इसे इस तरह उद्धृत किया जाता है जैसे कि विलेय अलग नहीं होता है या जटिल नहीं होता है - अर्थात, यह दिखावा करके कि समाधान की तिल मात्रा दो पदार्थों की तिल मात्रा का योग है।.

विलेयता की सीमा का वर्णन करने के लिए प्रयुक्त क्वालिफायर्स
घुलनशीलता की सीमा व्यापक रूप से, असीम रूप से घुलनशील (बिना सीमा के, यानी मिश्रणीय) से होती है ) जैसे पानी में इथेनॉल, अनिवार्य रूप से अघुलनशील, जैसे पानी में रंजातु डाइऑक्साइड किसी दिए गए आवेदन के लिए घुलनशीलता की सीमा को अर्हता प्राप्त करने के लिए कई अन्य वर्णनात्मक शर्तों का भी उपयोग किया जाता है। उदाहरण के लिए, यू.एस. फार्माकोपिया द्रव्यमान एम के अनुसार निम्नलिखित शर्तें देता हैsv द्रव्यमान m की एक इकाई को घोलने के लिए आवश्यक विलायकsu विलेय का: (20-25 डिग्री सेल्सियस पर पानी के लिए उदाहरणों की घुलनशीलता अनुमानित है।)

अघुलनशील, या समान शर्तों के रूप में किसी चीज़ का वर्णन करने के लिए थ्रेसहोल्ड, आवेदन पर निर्भर हो सकता है। उदाहरण के लिए, एक स्रोत बताता है कि पदार्थों को अघुलनशील के रूप में वर्णित किया जाता है जब उनकी घुलनशीलता प्रति 100 एमएल विलायक में 0.1 ग्राम से कम होती है।

आणविक दृश्य
घुलनशीलता गतिशील संतुलन के तहत होती है, जिसका अर्थ है कि विलेयता solation और चरण में शामिल होने की एक साथ और विरोधी प्रक्रियाओं (जैसे ठोस पदार्थों की वर्षा (रसायन विज्ञान)) से उत्पन्न होती है। घुलनशीलता संतुलन तब होता है जब दो प्रक्रियाएं समान और विपरीत दरों पर आगे बढ़ती हैं।

विलेयता शब्द का उपयोग कुछ क्षेत्रों में भी किया जाता है जहां विलेय को सॉल्वोलिसिस द्वारा बदल दिया जाता है। उदाहरण के लिए, कई धातुओं और उनके ऑक्साइड को हाइड्रोक्लोरिक एसिड में घुलनशील कहा जाता है, हालांकि वास्तव में जलीय एसिड घुलनशील उत्पादों को देने के लिए अपरिवर्तनीय रूप से ठोस को कम कर देता है। यह भी सच है कि अधिकांश आयनिक ठोस ध्रुवीय विलायकों द्वारा घुल जाते हैं, लेकिन ऐसी प्रक्रियाएं उत्क्रमणीय होती हैं। उन मामलों में जहां विलायक के वाष्पीकरण पर विलेय को पुनर्प्राप्त नहीं किया जाता है, इस प्रक्रिया को सॉल्वोलिसिस कहा जाता है। घुलनशीलता की थर्मोडायनामिक अवधारणा सीधे तौर पर सॉल्वोलिसिस पर लागू नहीं होती है।

जब एक विलेय घुल जाता है, तो यह घोल में कई प्रजातियाँ बना सकता है। उदाहरण के लिए, आयरन (IIआयरन (द्वितीय) हाइड्रॉक्साइड का एक जलीय निलंबन (रसायन विज्ञान),, श्रृंखला शामिल होगी [Fe(H2O)_{x}(OH)_{x}]^{(2x)+} साथ ही अन्य प्रजातियां। इसके अलावा, फेरस हाइड्रॉक्साइड की घुलनशीलता और इसके घुलनशील घटकों की संरचना पीएच पर निर्भर करती है। सामान्य तौर पर, विलायक चरण में घुलनशीलता केवल एक विशिष्ट विलेय के लिए दी जा सकती है जो थर्मोडायनामिक रूप से स्थिर है, और घुलनशीलता के मूल्य में सभी प्रजातियों को समाधान में शामिल किया जाएगा (ऊपर के उदाहरण में, सभी लोहे युक्त परिसरों)।

घुलनशीलता को प्रभावित करने वाले कारक
घुलनशीलता को विशिष्ट चरण (पदार्थ) के लिए परिभाषित किया गया है। उदाहरण के लिए, पानी में एंरेगोनाइट और केल्साइट की घुलनशीलता अलग-अलग होने की उम्मीद है, भले ही वे दोनों कैल्शियम कार्बोनेट के बहुरूपता (सामग्री विज्ञान) हैं और उनका रासायनिक सूत्र समान है।

एक पदार्थ की दूसरे में घुलनशीलता विलायक और विलेय के बीच अंतर-आणविक बलों के संतुलन और सॉल्वेशन के साथ होने वाले एन्ट्रापी परिवर्तन से निर्धारित होती है। तापमान और दबाव जैसे कारक इस संतुलन को बदल देंगे, इस प्रकार घुलनशीलता बदल जाएगी।

घुलनशीलता विलायक में घुली अन्य प्रजातियों की उपस्थिति पर भी दृढ़ता से निर्भर हो सकती है, उदाहरण के लिए, जटिल (रसायन विज्ञान) | तरल पदार्थों में जटिल-गठन आयनों (लिगैंड्स)। विलेयता विलयन में एक सामान्य आयन की अधिकता या कमी पर भी निर्भर करेगी, एक घटना जिसे सामान्य-आयन प्रभाव के रूप में जाना जाता है। कुछ हद तक, घुलनशीलता समाधानों की आयनिक शक्ति पर निर्भर करेगी। घुलनशीलता संतुलन के लिए समीकरण का उपयोग करके पिछले दो प्रभावों को मात्राबद्ध किया जा सकता है।

रेडॉक्स प्रतिक्रिया में घुलने वाले ठोस के लिए, घुलनशीलता क्षमता पर निर्भर होने की उम्मीद है (संभावित सीमा के भीतर जिसके तहत ठोस थर्मोडायनामिक रूप से स्थिर चरण रहता है)। उदाहरण के लिए, उच्च तापमान वाले पानी में सोने की घुलनशीलता लगभग उच्च परिमाण के एक क्रम (यानी लगभग दस गुना अधिक) के रूप में देखी जाती है, जब अत्यधिक ऑक्सीडाइजिंग Fe का उपयोग करके रेडॉक्स क्षमता को नियंत्रित किया जाता है।3O4-फे2O3 मामूली ऑक्सीडाइजिंग Ni-NiO बफर की तुलना में रेडॉक्स बफर।

घुलनशीलता (मेटास्टेबल, संतृप्ति के करीब आने वाली सांद्रता पर) क्रिस्टल के भौतिक आकार या विलेय की छोटी बूंद (या, सख्ती से बोलना, विशिष्ट सतह क्षेत्र या विलेय के दाढ़ सतह क्षेत्र पर) पर निर्भर करता है। परिमाणीकरण के लिए, विलेयता संतुलन#कण आकार प्रभाव पर लेख में समीकरण देखें। अत्यधिक दोषपूर्ण क्रिस्टल के लिए, विकार की बढ़ती डिग्री के साथ घुलनशीलता बढ़ सकती है। ये दोनों प्रभाव क्रिस्टल की गिब्स ऊर्जा पर घुलनशीलता स्थिरांक की निर्भरता के कारण होते हैं। अंतिम दो प्रभाव, हालांकि मापना अक्सर मुश्किल होता है, व्यावहारिक महत्व के होते हैं। उदाहरण के लिए, वे ऑस्वाल्ड राइपनिंग के लिए प्रेरणा शक्ति प्रदान करते हैं (क्रिस्टल का आकार अनायास समय के साथ बढ़ता है)।

तापमान
किसी दिए गए विलायक में दिए गए विलेय की घुलनशीलता तापमान का कार्य है। विघटन प्रतिक्रिया के एन्थैल्पी (ΔH) में परिवर्तन के आधार पर, यानी, एंडोथर्मिक प्रक्रिया (ΔH > 0) या एक्ज़ोथिर्मिक प्रक्रिया (ΔH < 0) विघटन प्रतिक्रिया के चरित्र पर, किसी दिए गए यौगिक की घुलनशीलता बढ़ या घट सकती है तापमान। वैन 'टी हॉफ समीकरण घुलनशीलता संतुलन स्थिरांक के परिवर्तन से संबंधित है (केsp) तापमान परिवर्तन और प्रतिक्रिया एन्थैल्पी परिवर्तन। अधिकांश ठोस और तरल पदार्थों के लिए, तापमान के साथ उनकी घुलनशीलता बढ़ जाती है क्योंकि उनकी विघटन प्रतिक्रिया एंडोथर्मिक (ΔH > 0) होती है। उच्च तापमान पर तरल पानी में, (जैसे कि महत्वपूर्ण तापमान के करीब), तरल पानी के गुणों और संरचना में परिवर्तन के कारण आयनिक विलेय की घुलनशीलता कम हो जाती है; कम ढांकता हुआ स्थिरांक एक कम ध्रुवीय विलायक और जलयोजन ऊर्जा के परिवर्तन में विघटन प्रतिक्रिया के ΔG को प्रभावित करता है।

गैसीय विलेय तापमान के साथ अधिक जटिल व्यवहार प्रदर्शित करते हैं। जैसे-जैसे तापमान बढ़ता है, गैसें आमतौर पर पानी में कम घुलनशील हो जाती हैं (उनके जलयोजन से संबंधित एक्ज़ोथिर्मिक विघटन प्रतिक्रिया) (न्यूनतम तक, जो अधिकांश स्थायी गैसों के लिए 120 डिग्री सेल्सियस से कम है ), लेकिन कार्बनिक सॉल्वैंट्स में अधिक घुलनशील (उनके सॉल्वैंशन से संबंधित एंडोथर्मिक विघटन प्रतिक्रिया)।

चार्ट तरल पानी में कुछ विशिष्ट ठोस अकार्बनिक नमक (रसायन विज्ञान) के लिए घुलनशीलता वक्र दिखाता है (तापमान डिग्री सेल्सीयस में है, यानी केल्विन माइनस 273.15)। कई लवण बेरियम नाइट्रेट और डिसोडियम हाइड्रोजन आर्सेनेट की तरह व्यवहार करते हैं, और तापमान के साथ घुलनशीलता में बड़ी वृद्धि दिखाते हैं (ΔH > 0)। कुछ विलेय (जैसे पानी में सोडियम क्लोराइड) घुलनशीलता प्रदर्शित करते हैं जो तापमान से काफी स्वतंत्र है (ΔH ≈ 0)। कुछ, जैसे कैल्शियम सल्फेट (जिप्सम) और सेरियम (III) सल्फेट, तापमान बढ़ने पर पानी में कम घुलनशील हो जाते हैं (ΔH < 0)। यही स्थिति कैल्शियम हाइड्रॉक्साइड (पोर्टलैंडर्स) की भी है, जिसकी 70 डिग्री सेल्सियस पर घुलनशीलता 25 डिग्री सेल्सियस पर इसके मूल्य का लगभग आधा है। कैल्शियम हाइड्रॉक्साइड का पानी में घुलना भी एक एक्ज़ोथिर्मिक प्रक्रिया (ΔH < 0) है और वैन 'टी हॉफ़ समीकरण और ले चेटेलियर के सिद्धांत का पालन करता है। तापमान में कमी प्रणाली से विघटन गर्मी को हटाने के पक्ष में है और इस प्रकार सीए (ओएच) के विघटन का पक्ष लेती है।2: इसलिए कम तापमान पर पोर्टलैंडाइट घुलनशीलता बढ़ जाती है। इस तापमान निर्भरता को कभी-कभी प्रतिगामी या प्रतिलोम विलेयता कहा जाता है। कभी-कभी, एक अधिक जटिल पैटर्न देखा जाता है, जैसे कि सोडियम सल्फेट के साथ, जहां कम घुलनशील डिकाहाइड्रेट क्रिस्टल (मिराबिलिट) 32 डिग्री सेल्सियस पर क्रिस्टलीकरण के पानी को खो देता है ताकि गिब्स मुक्त ऊर्जा में एक छोटे से बदलाव के साथ अधिक घुलनशील निर्जल चरण (sonardite) बन सके। ΔG) विघटन प्रतिक्रिया में।

तापमान के साथ कार्बनिक यौगिकों की घुलनशीलता लगभग हमेशा बढ़ जाती है। ठोस पदार्थों के शुद्धिकरण के लिए उपयोग की जाने वाली पुनर्क्रिस्टलीकरण (रसायन विज्ञान) की तकनीक गर्म और ठंडे विलायक में विलेय की विभिन्न विलेयताओं पर निर्भर करती है। कुछ अपवाद मौजूद हैं, जैसे कुछ साइक्लोडेक्सट्रिन।

दबाव
संघनित चरणों (ठोस और तरल पदार्थ) के लिए, घुलनशीलता की दबाव निर्भरता आमतौर पर कमजोर होती है और आमतौर पर व्यवहार में उपेक्षित होती है। एक आदर्श समाधान मानते हुए, निर्भरता को इस प्रकार निर्धारित किया जा सकता है:


 * $$ \left(\frac{\partial \ln N_i}{\partial P} \right)_T = -\frac{V_{i,aq}-V_{i,cr}} {RT} $$

जहां सूचकांक $$i$$ घटकों को पुनरावृत्त करता है, $$N_i$$ का मोल अंश है $$i$$समाधान में -th घटक, $$P$$ दबाव है, सूचकांक $$T$$ निरंतर तापमान को संदर्भित करता है, $$V_{i,aq}$$ का आंशिक मोलर आयतन है $$i$$समाधान में -th घटक, $$V_{i,cr}$$ का आंशिक मोलर आयतन है i-घुलने वाले ठोस में वां घटक, और $$R$$ सार्वत्रिक गैस नियतांक है। घुलनशीलता की दबाव निर्भरता का कभी-कभी व्यावहारिक महत्व होता है। उदाहरण के लिए, कैल्शियम सल्फेट (जो दबाव में कमी के साथ इसकी घुलनशीलता को कम करता है) द्वारा तेल क्षेत्रों और कुओं के दूषित होने से समय के साथ उत्पादकता में कमी आ सकती है।

गैसों की घुलनशीलता
सॉल्वैंट्स में गैसों की घुलनशीलता की मात्रा निर्धारित करने के लिए हेनरी के नियम का उपयोग किया जाता है। किसी विलायक में गैस की विलेयता विलायक के ऊपर उस गैस के आंशिक दबाव के समानुपाती होती है। यह संबंध राउल्ट के नियम के समान है और इसे इस प्रकार लिखा जा सकता है:
 * $$ p = k_{\rm H}\, c $$

कहाँ पे $$k_{\rm H}$$ एक तापमान-निर्भर स्थिरांक है (उदाहरण के लिए, 769.2 लीटर·वातावरण (इकाई)/मोल (इकाई) ऑक्सीजन#अलॉट्रोप्स (O) के लिए2) पानी में 298 K पर), $$p$$ आंशिक दबाव (एटीएम में) है, और $$c$$ तरल में घुलित गैस की सांद्रता है (mol/L में)।

बन्सेन घुलनशीलता गुणांक का उपयोग करके कभी-कभी गैसों की घुलनशीलता भी निर्धारित की जाती है।

छोटे तरल बुलबुले की उपस्थिति में, गैस की घुलनशीलता दबाव पर त्रिज्या के प्रभाव के अलावा किसी अन्य तरीके से बुलबुला त्रिज्या पर निर्भर नहीं करती है (अर्थात छोटे बुलबुले के संपर्क में तरल में गैस की घुलनशीलता बढ़ जाती है) Δp = 2γ/r द्वारा दबाव बढ़ाने के लिए; यंग-लाप्लास समीकरण देखें)। हेनरी का नियम गैसों के लिए मान्य है जो विघटन पर रासायनिक जाति परिवर्तन से नहीं गुजरते हैं। सिवर्ट्स का कानून एक मामला दिखाता है जब यह धारणा पकड़ में नहीं आती है।

समुद्री जल में कार्बन डाइआक्साइड घुलनशीलता भी तापमान, समाधान के पीएच और कार्बोनेट बफर द्वारा प्रभावित होती है। तापमान बढ़ने पर समुद्री जल में कार्बन डाइऑक्साइड की घुलनशीलता में कमी भी एक महत्वपूर्ण पूर्वव्यापी कारक (सकारात्मक प्रतिक्रिया) है जो अतीत और भविष्य के जलवायु परिवर्तन (सामान्य अवधारणा) को बढ़ा देता है जैसा कि अंटार्कटिका में वोस्तोक साइट से बर्फ के कोर में देखा गया है। भूगर्भीय समय के पैमाने पर, मिलनकोविच चक्रों के कारण, जब पृथ्वी की कक्षा के खगोलीय पैरामीटर और इसके घूर्णन अक्ष उत्तरोत्तर बदलते हैं और पृथ्वी की सतह पर सौर विकिरण को संशोधित करते हैं, तो तापमान बढ़ना शुरू हो जाता है। जब हिमस्खलन की अवधि शुरू होती है, तो महासागरों का उत्तरोत्तर तापन कार्बन डाईऑक्साइड छोड़ता है2 गर्म समुद्र के पानी में इसकी कम घुलनशीलता के कारण वातावरण में। बदले में, सीओ का उच्च स्तर2 वातावरण में ग्रीनहाउस प्रभाव में वृद्धि और कार्बन डाइऑक्साइड सामान्य वार्मिंग के प्रवर्धक के रूप में कार्य करता है।

ध्रुवीयता
घुलनशीलता की भविष्यवाणी करने के लिए इस्तेमाल किया जाने वाला एक लोकप्रिय सूक्ति समान घुलने वाली है, जिसे लैटिन भाषा में सिमिलिया सिमिलिबस सॉल्वेंटर के रूप में भी व्यक्त किया गया है। यह कथन इंगित करता है कि मिश्रण के अनुकूल एन्ट्रापी के आधार पर, एक विलेय एक विलायक में सबसे अच्छी तरह से घुल जाएगा जिसकी रासायनिक संरचना स्वयं के समान है। यह दृष्टिकोण सरल है, लेकिन यह अंगूठे का एक उपयोगी नियम है। एक विलायक की समग्र सॉल्वैंशन क्षमता मुख्य रूप से इसकी रासायनिक ध्रुवीयता पर निर्भर करती है। उदाहरण के लिए, एक बहुत ध्रुवीय (हाइड्रोफिलिक) विलेय जैसे कि यूरिया अत्यधिक ध्रुवीय पानी में घुलनशील है, काफी ध्रुवीय मेथनॉल में कम घुलनशील है, और बेंजीन जैसे गैर-ध्रुवीय सॉल्वैंट्स में व्यावहारिक रूप से अघुलनशील है। इसके विपरीत, एक गैर-ध्रुवीय या lipophilicity विलेय जैसे नेफ़थलीन पानी में अघुलनशील है, मेथनॉल में काफी घुलनशील है, और गैर-ध्रुवीय बेंजीन में अत्यधिक घुलनशील है।

और भी सरल शब्दों में एक साधारण आयनिक यौगिक (सकारात्मक और नकारात्मक आयनों के साथ) जैसे सोडियम क्लोराइड (सामान्य नमक) अत्यधिक रासायनिक ध्रुवीय विलायक (सकारात्मक (δ+) और नकारात्मक (δ-) के कुछ पृथक्करण के साथ आसानी से घुलनशील होता है। सहसंयोजक अणु में) जैसे कि पानी, इस प्रकार समुद्र खारा है क्योंकि यह प्रारंभिक भूवैज्ञानिक युगों से भंग लवणों को जमा करता है।

घुलनशीलता एन्ट्रापी ऑफ मिक्सिंग (ΔS) द्वारा पसंद की जाती है और यह विघटन की तापीय धारिता (ΔH) और हाइड्रोफोबिक प्रभाव पर निर्भर करती है। विघटन की थर्मोडायनामिक मुक्त ऊर्जा (गिब्स ऊर्जा) तापमान पर निर्भर करती है और रिश्ते द्वारा दी जाती है: ΔG = ΔH - TΔS। छोटे ΔG का अर्थ है अधिक विलेयता।

तरल-तरल निष्कर्षण की तकनीक का उपयोग करते हुए, रसायनज्ञ अक्सर प्रतिक्रिया मिश्रण से यौगिकों को अलग करने और शुद्ध करने के लिए घुलनशीलता में अंतर का फायदा उठाते हैं। यह दवा संश्लेषण से लेकर खर्च किए गए परमाणु ईंधन पुनर्संसाधन तक रसायन विज्ञान के विशाल क्षेत्रों में लागू होता है।

विघटन की दर
विघटन एक तात्कालिक प्रक्रिया नहीं है। घुलनशीलता की दर (किग्रा/सेकेंड में) घुलनशीलता उत्पाद और सामग्री के सतह क्षेत्र से संबंधित है। जिस गति से एक ठोस घुलता है वह अनाकार ठोस और सतह क्षेत्र (क्रिस्टलीय आकार) और बहुरूपता (सामग्री विज्ञान) की उपस्थिति के मामले में इसकी क्रिस्टलीयता या इसकी कमी पर निर्भर हो सकता है। कई व्यावहारिक प्रणालियां इस प्रभाव को दर्शाती हैं, उदाहरण के लिए नियंत्रित दवा वितरण के लिए डिजाइनिंग के तरीके। कुछ मामलों में, घुलनशीलता संतुलन स्थापित करने में लंबा समय लग सकता है (घंटों, दिनों, महीनों, या कई वर्षों; विलेय की प्रकृति और अन्य कारकों के आधार पर)।

विघटन की दर को अक्सर नॉयस-व्हिटनी समीकरण या नर्नस्ट और ब्रूनर समीकरण द्वारा व्यक्त किया जा सकता है फार्म का:
 * $$\frac {\mathrm{d}m} {\mathrm{d}t} = A \frac {D} {d} (C_\mathrm{s}-C_\mathrm{b})$$

कहाँ पे:
 * $$m$$ = घुलित पदार्थ का द्रव्यमान
 * $$t$$ = समय
 * $$A$$ = घुलने वाले पदार्थ और विलायक के बीच इंटरफेस का सतह क्षेत्र
 * $$D$$ = प्रसार गुणांक
 * $$d$$ = घुलने वाले पदार्थ की सतह पर विलायक की सीमा परत की मोटाई
 * $$C_s$$ = सतह पर पदार्थ की द्रव्यमान सांद्रता
 * $$C_b$$ = विलायक के थोक में पदार्थ की द्रव्यमान सांद्रता

प्रसार द्वारा सीमित विघटन के लिए (या बड़े पैमाने पर स्थानांतरण अगर मिश्रण मौजूद है), $$C_s$$ पदार्थ की घुलनशीलता के बराबर है। जब एक शुद्ध पदार्थ की विघटन दर ठोस के सतह क्षेत्र (जो आमतौर पर विघटन प्रक्रिया के दौरान समय के साथ बदलती है) के लिए सामान्यीकृत होती है, तो इसे किग्रा / मी में व्यक्त किया जाता है।2एस और आंतरिक विघटन दर के रूप में जाना जाता है। आंतरिक विघटन दर को संयुक्त राज्य फार्माकोपिया द्वारा परिभाषित किया गया है।

विभिन्न प्रणालियों के बीच परिमाण के क्रम में विघटन दर भिन्न होती है। आमतौर पर, बहुत कम विघटन दर समानांतर कम घुलनशीलता, और उच्च विलेयता वाले पदार्थ उच्च विघटन दर प्रदर्शित करते हैं, जैसा कि नॉयस-व्हिटनी समीकरण द्वारा सुझाया गया है।

घुलनशीलता उत्पाद
घुलनशीलता स्थिरांक का उपयोग आयनिक यौगिकों के संतृप्त समाधानों का वर्णन करने के लिए किया जाता है अपेक्षाकृत कम घुलनशीलता (घुलनशीलता संतुलन देखें)। घुलनशीलता स्थिरांक संतुलन स्थिरांक का एक विशेष मामला है। चूंकि यह संतुलन में आयन सांद्रता का उत्पाद है, इसलिए इसे विलेयता उत्पाद के रूप में भी जाना जाता है। यह नमक और अघुलित नमक से भंग आयनों के बीच संतुलन का वर्णन करता है। विलेयता स्थिरांक अवक्षेपण (रसायन विज्ञान) पर भी लागू होता है (यानी उपयोगी), घुलने वाली प्रतिक्रिया के विपरीत। जैसा कि अन्य संतुलन स्थिरांकों के साथ होता है, तापमान विलेयता स्थिरांक के संख्यात्मक मान को प्रभावित कर सकता है। जबकि घुलनशीलता स्थिरांक घुलनशीलता जितना सरल नहीं है, इस स्थिरांक का मान आमतौर पर विलायक में अन्य प्रजातियों की उपस्थिति से स्वतंत्र होता है।

अन्य सिद्धांत
फ्लोरी-हगिंस समाधान सिद्धांत एक सैद्धांतिक मॉडल है जो पॉलिमर की घुलनशीलता का वर्णन करता है। हैनसेन घुलनशीलता पैरामीटर और हिल्डेब्रांड घुलनशीलता पैरामीटर घुलनशीलता की भविष्यवाणी के लिए अनुभवजन्य तरीके हैं। अन्य भौतिक स्थिरांकों जैसे संलयन की तापीय धारिता से विलेयता का अनुमान लगाना भी संभव है।

ऑक्टेनॉल-जल विभाजन गुणांक, जिसे आमतौर पर इसके लघुगणक (लॉग पी) के रूप में व्यक्त किया जाता है, एक जल विरोधी सॉल्वेंट (1-ऑक्टेनॉल) और एक हाइड्रोफाइल सॉल्वेंट (पानी) में एक यौगिक की अंतर घुलनशीलता का एक उपाय है। इन दो मूल्यों का लघुगणक हाइड्रोफिलिसिटी (या हाइड्रोफोबिसिटी) के संदर्भ में यौगिकों को रैंक करने में सक्षम बनाता है।

घुलने से जुड़ा ऊर्जा परिवर्तन आमतौर पर विलेय के प्रति मोल को घोल की एन्थैल्पी के रूप में दिया जाता है।

अनुप्रयोग
अयस्क प्रसंस्करण और परमाणु पुनर्संसाधन से लेकर दवाओं के उपयोग और प्रदूषकों के परिवहन तक बड़ी संख्या में वैज्ञानिक विषयों और व्यावहारिक अनुप्रयोगों में विलेयता का मौलिक महत्व है।

घुलनशीलता को अक्सर किसी पदार्थ के विशिष्ट गुणों में से एक कहा जाता है, जिसका अर्थ है कि घुलनशीलता का उपयोग आमतौर पर पदार्थ का वर्णन करने के लिए किया जाता है, किसी पदार्थ की ध्रुवीयता को इंगित करने के लिए, इसे अन्य पदार्थों से अलग करने में मदद करने के लिए, और के अनुप्रयोगों के लिए एक गाइड के रूप में। पदार्थ। उदाहरण के लिए, इंडिगो डाई # रासायनिक गुणों को पानी, अल्कोहल या ईथर में अघुलनशील लेकिन क्लोरोफॉर्म, नाइट्रोबेंजीन, या केंद्रित सल्फ्यूरिक एसिड में घुलनशील के रूप में वर्णित किया गया है। मिश्रण को अलग करते समय किसी पदार्थ की घुलनशीलता उपयोगी होती है। उदाहरण के लिए, नमक (सोडियम क्लोराइड) और सिलिका के मिश्रण को नमक को पानी में घोलकर और बिना घुले सिलिका को छानकर अलग किया जा सकता है। रासायनिक यौगिकों का संश्लेषण, एक प्रयोगशाला में मिलीग्राम द्वारा, या उद्योग में टन द्वारा, दोनों वांछित उत्पाद की सापेक्ष विलेयताओं का उपयोग करते हैं, साथ ही अलग-अलग प्रारंभिक सामग्री, उप-उत्पादों और साइड उत्पादों को अलग करने के लिए उपयोग करते हैं।

इसका एक और उदाहरण फेनिलमैग्नीशियम ब्रोमाइड और सूखी बर्फ से बेंज़ोइक अम्ल का संश्लेषण है। बेंजोइक एसिड एक कार्बनिक विलायक जैसे डाइक्लोरोमेथेन या डायइथाइल इथर में अधिक घुलनशील होता है, और जब इस कार्बनिक विलायक के साथ एक अलग फ़नल में हिलाया जाता है, तो यह कार्बनिक परत में अधिमानतः भंग हो जाएगा। मैग्नीशियम ब्रोमाइड सहित अन्य प्रतिक्रिया उत्पाद, जलीय परत में बने रहेंगे, जो स्पष्ट रूप से दिखाते हैं कि विलेयता के आधार पर पृथक्करण हासिल किया गया है। तरल-तरल निष्कर्षण के रूप में जानी जाने वाली यह प्रक्रिया सिंथेटिक रसायन विज्ञान में एक महत्वपूर्ण तकनीक है। अधिकतम निष्कर्षण सुनिश्चित करने के लिए पुनर्चक्रण का उपयोग किया जाता है।

विभेदक घुलनशीलता
बहने वाली प्रणालियों में, घुलनशीलता में अंतर अक्सर प्रजातियों के विघटन-वर्षा संचालित परिवहन को निर्धारित करता है। ऐसा तब होता है जब सिस्टम के अलग-अलग हिस्से अलग-अलग स्थितियों का अनुभव करते हैं। पर्याप्त समय दिए जाने पर थोड़ी भिन्न स्थितियों के भी महत्वपूर्ण प्रभाव हो सकते हैं।

उदाहरण के लिए, अपेक्षाकृत कम घुलनशीलता वाले यौगिक अधिक चरम वातावरण में घुलनशील पाए जाते हैं, जिसके परिणामस्वरूप पृथ्वी की पपड़ी में हाइड्रोथर्मल तरल पदार्थों की गतिविधि के भू-रासायनिक और भूवैज्ञानिक प्रभाव होते हैं। ये अक्सर उच्च गुणवत्ता वाले आर्थिक खनिज भंडार और कीमती या अर्ध-कीमती रत्नों के स्रोत होते हैं। उसी तरह, कम घुलनशीलता वाले यौगिक विस्तारित समय (भूवैज्ञानिक समय) में घुल जाएंगे, जिसके परिणामस्वरूप व्यापक गुफा प्रणाली या कार्स्टिक भूमि की सतह जैसे महत्वपूर्ण प्रभाव होंगे।

पानी में आयनिक यौगिकों की घुलनशीलता
कुछ आयनिक यौगिक (लवण) पानी में घुल जाते हैं, जो धनात्मक और ऋणात्मक आवेशों के बीच आकर्षण के कारण उत्पन्न होते हैं (देखें: सॉल्वेशन)। उदाहरण के लिए, नमक के धनात्मक आयन (उदा. Ag+) आंशिक रूप से नकारात्मक ऑक्सीजन परमाणु को आकर्षित करता है H2O. इसी तरह, नमक नकारात्मक आयनों (Cl में−) आंशिक रूप से धनात्मक हाइड्रोजन को आकर्षित करते हैं H2O. नोट: ऑक्सीजन परमाणु आंशिक रूप से नकारात्मक है क्योंकि यह हाइड्रोजन की तुलना में अधिक वैद्युतीयऋणात्मकता है, और इसके विपरीत (देखें: रासायनिक ध्रुवीयता)।


 * AgCl_{(s)} <–> Ag+_{(aq)} + Cl–_{(aq)}

हालाँकि, पानी की दी गई मात्रा में कितना नमक घोला जा सकता है, इसकी एक सीमा है। यह एकाग्रता घुलनशीलता है और घुलनशीलता उत्पाद, के से संबंधित हैsp. यह संतुलन स्थिरांक नमक के प्रकार पर निर्भर करता है (AgCl बनाम NaCl, उदाहरण के लिए), तापमान और आम आयन प्रभाव।

की राशि की गणना कर सकते हैं AgCl जो 1 लीटर शुद्ध पानी में इस प्रकार घुलेगा:


 * कsp = [पर+] × [सीएल-] / एम2 (घुलनशीलता गुणनफल की परिभाषा; M = mol/L)
 * कsp = 1.8 × 10−10 (घुलनशीलता उत्पादों की तालिका से)

[एजी+] = [सीएल−], अन्य चांदी या क्लोराइड लवणों की अनुपस्थिति में, इसलिए
 * [एजी+]2 = 1.8 × 10-10 एम 2
 * [अगस्त+] = 1.34 × 10 −5 मोल/ली

परिणाम: 1 लीटर पानी 1.34 × 10 को घोल सकता है−5 का मोल (यूनिट)। AgCl कमरे के तापमान पर। अन्य लवणों की तुलना में, AgCl पानी में खराब घुलनशील है। उदाहरण के लिए, टेबल नमक (NaCl) का K बहुत अधिक हैsp = 36 और इसलिए अधिक घुलनशील है। निम्न तालिका विभिन्न आयनिक यौगिकों के लिए घुलनशीलता नियमों का अवलोकन करती है।

कार्बनिक यौगिकों की घुलनशीलता

 * 1) Polarity के तहत ऊपर उल्लिखित सिद्धांत, जो समान रूप से घुलता है, जैविक प्रणालियों के साथ घुलनशीलता के लिए सामान्य मार्गदर्शिका है। उदाहरण के लिए, [[पेट्रोलियम जेली]] गैसोलीन में घुल जाएगी क्योंकि पेट्रोलियम जेली और गैसोलीन दोनों गैर-ध्रुवीय हाइड्रोकार्बन हैं। दूसरी ओर, यह एथिल अल्कोहोल या पानी में नहीं घुलेगा, क्योंकि इन सॉल्वैंट्स की ध्रुवीयता बहुत अधिक है। चीनी गैसोलीन में नहीं घुलेगी, क्योंकि चीनी गैसोलीन की तुलना में बहुत अधिक ध्रुवीय है। इसलिए गैसोलीन और चीनी के मिश्रण को छानने या पानी के साथ सॉल्वेंट एक्सट्रैक्शन द्वारा अलग किया जा सकता है।

ठोस समाधान
इस शब्द का प्रयोग अक्सर धातु विज्ञान के क्षेत्र में किया जाता है ताकि एक अलग चरण के गठन के बिना मिश्र धातु तत्व आधार धातु में भंग हो जाए। अपराध या घुलनशीलता रेखा (या वक्र) एक चरण आरेख पर रेखा (या रेखाएँ) होती है जो विलेय योग की सीमाएँ देती है। अर्थात्, रेखाएँ किसी घटक की अधिकतम मात्रा दर्शाती हैं जिसे किसी अन्य घटक में जोड़ा जा सकता है और फिर भी ठोस समाधान में हो सकता है। ठोस की क्रिस्टलीय संरचना में, 'विलेय' तत्व या तो जाली के भीतर मैट्रिक्स का स्थान ले सकता है (एक प्रतिस्थापन स्थिति; उदाहरण के लिए, लोहे में क्रोमियम) या जाली बिंदुओं (एक अंतरालीय स्थिति; उदाहरण के लिए, लोहे में कार्बन)।

माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक फैब्रिकेशन में, ठोस घुलनशीलता अशुद्धियों की अधिकतम सांद्रता को संदर्भित करती है जिसे सब्सट्रेट में रखा जा सकता है।

ठोस यौगिकों में (तत्वों के विपरीत), विलेय तत्व की विलेयता संतुलन में अलग होने वाले चरणों पर भी निर्भर कर सकती है। उदाहरण के लिए, ZnSb चरण में घुलनशील Sn की मात्रा काफी हद तक इस बात पर निर्भर कर सकती है कि क्या संतुलन में अलग होने वाले चरण हैं (Zn4एसबी3+Sn(L)) या (ZnSnSb2+ आयु (एल)). इनके अलावा, एक विलेय के रूप में Sn के साथ ZnSb यौगिक संश्लेषण के दौरान प्रारंभिक रासायनिक संरचना के आधार पर घुलनशीलता सीमा तक पहुंचने के बाद चरणों के अन्य संयोजनों में अलग हो सकता है। प्रत्येक संयोजन ZnSb में Sn की भिन्न विलेयता उत्पन्न करता है। इसलिए यौगिकों में विलेयता अध्ययन, द्वितीयक चरणों को अलग करने के पहले उदाहरण पर निष्कर्ष निकाला गया है जो विलेयता को कम कर सकता है। जबकि संतुलन में एक बार में अलग होने वाले चरणों की अधिकतम संख्या गिब के चरण नियम द्वारा निर्धारित की जा सकती है, रासायनिक यौगिकों के लिए इस तरह के चरण अलग करने वाले संयोजनों की संख्या पर कोई सीमा नहीं है। इसलिए, प्रयोगात्मक रूप से ठोस यौगिकों में अधिकतम घुलनशीलता स्थापित करना कठिन हो सकता है, जिसके लिए कई नमूनों के संतुलन की आवश्यकता होती है। यदि ठोस-घोल में शामिल प्रमुख क्रिस्टलोग्राफिक दोष (ज्यादातर अंतरालीय या प्रतिस्थापन बिंदु दोष) को रासायनिक रूप से पहले ही समझा जा सकता है, तो कुछ सरल थर्मोडायनामिक दिशानिर्देशों का उपयोग करके अधिकतम घुलनशीलता स्थापित करने के लिए आवश्यक नमूनों की संख्या को काफी कम किया जा सकता है।

असंगत विघटन
कई पदार्थ सर्वांगसम रूप से घुलते हैं (अर्थात ठोस और घुले हुए विलेय की संरचना स्टोइकोमेट्रिक रूप से मेल खाती है)। हालांकि, कुछ पदार्थ असंगत संक्रमण को भंग कर सकते हैं, जिससे समाधान में विलेय की संरचना ठोस से मेल नहीं खाती। यह विलेयकरण प्राथमिक ठोस के परिवर्तन और संभवतः एक द्वितीयक ठोस चरण के गठन के साथ है। हालाँकि, सामान्य तौर पर, कुछ प्राथमिक ठोस भी बने रहते हैं और एक जटिल घुलनशीलता संतुलन स्थापित होता है। उदाहरण के लिए, ऐल्बाइट के विघटन से gibbsite का निर्माण हो सकता है।
 * NaAlSi3O8(s) + H+ + 7H2O <–> Na+ + Al(OH)3(s) + 3H4SiO4.

इस मामले में, एल्बाइट की घुलनशीलता ठोस-से-विलायक अनुपात पर निर्भर होने की उम्मीद है। भूविज्ञान में इस प्रकार की घुलनशीलता का बहुत महत्व है, जहाँ इसके परिणामस्वरूप रूपांतरित चट्टानों का निर्माण होता है।

सिद्धांत रूप में, सर्वांगसम और असंगत दोनों प्रकार के विघटन से संतुलन में द्वितीयक ठोस चरणों का निर्माण हो सकता है। तो, सामग्री विज्ञान के क्षेत्र में, दोनों मामलों के लिए घुलनशीलता रासायनिक संरचना चरण आरेखों पर अधिक सामान्य रूप से वर्णित है।

विलेयता भविष्यवाणी
विलेयता विज्ञान के कई पहलुओं में रुचि की संपत्ति है, जिसमें शामिल हैं लेकिन इन तक सीमित नहीं है: पर्यावरणीय भविष्यवाणियां, जैव रसायन, फार्मेसी, ड्रग-डिज़ाइन, एग्रोकेमिकल डिज़ाइन और प्रोटीन लिगैंड बाइंडिंग। पानी द्वारा निभाए जाने वाले महत्वपूर्ण जैविक और परिवहन कार्यों के कारण जलीय घुलनशीलता मौलिक रुचि है।  इसके अलावा, पानी की घुलनशीलता और विलायक प्रभाव में इस स्पष्ट वैज्ञानिक रुचि के अलावा; घुलनशीलता की सटीक भविष्यवाणियां औद्योगिक रूप से महत्वपूर्ण हैं। एक अणु की घुलनशीलता की सटीक भविष्यवाणी करने की क्षमता फार्मास्यूटिकल्स जैसे कई रासायनिक उत्पाद विकास प्रक्रियाओं में संभावित रूप से बड़ी वित्तीय बचत का प्रतिनिधित्व करती है। फार्मास्युटिकल उद्योग में, घुलनशीलता की भविष्यवाणी ड्रग उम्मीदवारों की प्रारंभिक चरण लीड अनुकूलन प्रक्रिया का हिस्सा बनती है। घुलनशीलता सूत्रीकरण के लिए सभी तरह से एक चिंता का विषय बनी हुई है। मात्रात्मक संरचना-गतिविधि संबंध (QSAR), मात्रात्मक संरचना-संपत्ति संबंध (QSPR) और डेटा माइनिंग सहित ऐसी भविष्यवाणियों के लिए कई तरीके लागू किए गए हैं। ये मॉडल घुलनशीलता की कुशल भविष्यवाणियां प्रदान करते हैं और वर्तमान मानक का प्रतिनिधित्व करते हैं। ऐसे मॉडल का ड्रॉ बैक यह है कि उनमें भौतिक अंतर्दृष्टि की कमी हो सकती है। भौतिक सिद्धांत में स्थापित एक विधि, एक समझदार लागत पर सटीकता के समान स्तर प्राप्त करने में सक्षम, वैज्ञानिक और औद्योगिक रूप से एक शक्तिशाली उपकरण होगा। भौतिक सिद्धांत में स्थापित विधियों में थर्मोडायनामिक चक्रों का उपयोग होता है, जो शास्त्रीय थर्मोडायनामिक्स की एक अवधारणा है। उपयोग किए जाने वाले दो सामान्य थर्मोडायनामिक चक्रों में या तो उर्ध्वपातन (चरण संक्रमण) (तरल अवस्था से गुजरे बिना गैस से ठोस) की मुक्त ऊर्जा की गणना और गैसीय अणु (गैस से विलयन) को सॉल्वेट करने की मुक्त ऊर्जा या एन्थैल्पी शामिल है। संलयन (एक पिघला हुआ चरण के लिए ठोस) और मिश्रण की मुक्त ऊर्जा (पिघला हुआ समाधान)। इन दो प्रक्रियाओं को निम्नलिखित आरेखों में दर्शाया गया है।

इन चक्रों का उपयोग शारीरिक रूप से प्रेरित विलायक मॉडल का उपयोग करके पहले सिद्धांतों की भविष्यवाणियों (मौलिक भौतिक समीकरणों का उपयोग करके हल करना) के प्रयासों के लिए किया गया है। पैरामीट्रिक समीकरण और QSPR मॉडल बनाने के लिए और दोनों का संयोजन। इन चक्रों का उपयोग अप्रत्यक्ष रूप से या तो गैस (उच्च बनाने की क्रिया चक्र में) या एक पिघल (संलयन चक्र) के माध्यम से सॉल्वैंशन मुक्त ऊर्जा की गणना करने में सक्षम बनाता है। यह मददगार है क्योंकि सॉल्वैंशन की मुक्त ऊर्जा की सीधे गणना करना अत्यंत कठिन है। सॉल्वैंशन की मुक्त ऊर्जा को विभिन्न सूत्रों का उपयोग करके घुलनशीलता मान में परिवर्तित किया जा सकता है, सबसे सामान्य मामला नीचे दिखाया जा रहा है, जहां अंश सॉल्वैंशन की मुक्त ऊर्जा है, R गैस स्थिरांक है और T केल्विन में तापमान है।


 * $$\log S(V_{m}) = \frac{\Delta G_\text{solvation}}{-2.303RT}$$

घुलनशीलता की भविष्यवाणी के लिए जाने-माने समीकरण सामान्य घुलनशीलता समीकरण हैं। ये समीकरण यालकोवस्की एट अल के काम से उपजा है। मूल सूत्र पहले दिया गया है, उसके बाद एक संशोधित सूत्र दिया गया है जो ऑक्टेनॉल में पूर्ण मिश्रणीयता की एक अलग धारणा लेता है।

\log_{10} (S) = 0.8 - \log_{10} (P) - 0.01(\text{melting point} -25) $$

\log_{10} (S) = 0.5 - \log_{10} (P) - 0.01(\text{melting point} -25) $$ ये समीकरण संलयन चक्र के सिद्धांतों पर आधारित हैं।

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