I vardagen möter människor sällan rena ämnen. De flesta föremål är blandningar av ämnen.
En lösning är en homogen blandning där komponenterna är jämnt blandade. Det finns flera typer efter partikelstorlek: grova system, molekylära lösningar och kolloidala system, som ofta kallas soler. Den här artikeln handlar om molekylära (eller sanna) lösningar. Ämneslöslighet i vatten är ett av de huvudsakliga förhållandena som påverkar bildningen av föreningar.
Ämneslöslighet: vad är det och varför behövs det
För att förstå detta ämne måste du veta vad lösningar och löslighet av ämnen är. Enkelt uttryckt är detta förmågan hos ett ämne att kombineras med ett annat och bilda en homogen blandning. Ur vetenskaplig synvinkel kan en mer komplex definition övervägas. Lösligheten hos ämnen är deras förmåga att bilda homogena (eller heterogena) kompositioner med en eller flera ämnen med en dispergerad fördelning av komponenter. Det finns flera klasser av ämnen och föreningar:
- instant;
- dåligt lösligt;
- olöslig.
Vad måttet på ett ämnes löslighet säger
Innehållet av ett ämne i en mättad blandning är ett mått på dess löslighet. Som nämnts ovan är det olika för alla ämnen. Lösliga är de som kan späda ut mer än 10g av sig själva i 100g vatten. Den andra kategorin är mindre än 1 g under samma förhållanden. Praktiskt taget olösliga är de i blandningen av vilka mindre än 0,01 g av komponenten passerar. I det här fallet kan ämnet inte överföra sina molekyler till vatten.
Vad är löslighetskoefficienten
Löslighetskoefficienten (k) är en indikator på den maximala massan av ett ämne (g) som kan spädas ut i 100 g vatten eller något annat ämne.
Lösningsmedel
Denna process involverar ett lösningsmedel och ett löst ämne. Den första skiljer sig genom att den initi alt är i samma aggregationstillstånd som den slutliga blandningen. Som regel tas det i större mängder.
Många vet dock att vatten har en speciell plats i kemin. Det finns separata regler för det. En lösning i vilken H2O är närvarande kallas en vattenlösning. När man pratar om dem är vätskan ett extraktionsmedel även när det är i en mindre mängd. Ett exempel är en 80% lösning av salpetersyra i vatten. Proportionerna här är inte lika Även om andelen vatten är mindre än syran, är det felaktigt att kalla ämnet en 20 % lösning av vatten i salpetersyra.
Det finns blandningar som saknar H2O. De kommer att bära namneticke-vattenh altiga. Sådana elektrolytlösningar är jonledare. De innehåller enstaka eller blandningar av extraktionsmedel. De är sammansatta av joner och molekyler. De används inom industrier som medicin, tillverkning av hushållskemikalier, kosmetika och andra områden. De kan kombinera flera önskade ämnen med olika löslighet. Komponenterna i många produkter som appliceras externt är hydrofoba. Med andra ord, de interagerar inte bra med vatten. I sådana blandningar kan lösningsmedlen vara flyktiga, icke-flyktiga eller kombinerade. Organiska ämnen i det första fallet löser fetter bra. De flyktiga ämnena inkluderar alkoholer, kolväten, aldehyder och andra. De ingår ofta i hushållskemikalier. Icke-flyktiga används oftast för tillverkning av salvor. Dessa är feta oljor, flytande paraffin, glycerin och andra. Kombinerad är en blandning av flyktiga och icke-flyktiga, till exempel etanol med glycerin, glycerin med dimexid. De kan också innehålla vatten.
Typer av lösningar efter mättnadsgrad
En mättad lösning är en blandning av kemikalier som innehåller den maximala koncentrationen av ett ämne i ett lösningsmedel vid en viss temperatur. Det kommer inte att häcka vidare. Vid framställning av ett fast ämne märks utfällning, som är i dynamisk jämvikt med den. Detta koncept innebär ett tillstånd som består i tiden på grund av dess flöde samtidigt i två motsatta riktningar (framåt- och bakåtreaktioner) med samma hastighet.
Om ämnetvid en konstant temperatur fortfarande kan sönderdelas, då är denna lösning omättad. De är stabila. Men om du fortsätter att tillsätta ett ämne till dem kommer det att spädas ut i vatten (eller annan vätska) tills det når sin maximala koncentration.
En annan look - övermättad. Den innehåller mer löst ämne än vad som kan vara vid en konstant temperatur. På grund av det faktum att de är i instabil jämvikt, orsakar fysisk påverkan på dem kristallisering.
Hur skiljer man en mättad lösning från en omättad?
Detta är enkelt att göra. Om ämnet är ett fast ämne, kan en fällning ses i en mättad lösning. I det här fallet kan extraktionsmedlet tjockna, som till exempel i en mättad sammansättning vatten till vilket socker har tillsatts.
Men om du ändrar villkoren, höj temperaturen, då kommer det inte längre att övervägas mättad, eftersom den maximala koncentrationen av detta ämne vid en högre temperatur blir en annan.
Teorier om interaktion mellan komponenter i lösningar
Det finns tre teorier om växelverkan mellan element i en blandning: fysikalisk, kemisk och modern. Författarna till den första är Svante August Arrhenius och Wilhelm Friedrich Ostwald. De antog att partiklarna av lösningsmedlet och det lösta ämnet på grund av diffusion var jämnt fördelade över blandningens volym, men det fanns ingen interaktion mellan dem. Den kemiska teorin som Dmitri Ivanovitj Mendelejev lägger fram är motsatsen till den. Enligt det, som ett resultat av kemisk interaktion mellan dem, instabilföreningar med konstant eller variabel sammansättning, som kallas solvat.
För närvarande används den enhetliga teorin om Vladimir Aleksandrovich Kistyakovsky och Ivan Alekseevich Kablukov. Den kombinerar fysikaliska och kemiska. Den moderna teorin säger att det i lösningen finns både icke-interagerande partiklar av ämnen och produkterna av deras interaktion - solvat, vars existens Mendeleev bevisade. I fallet när extraktionsmedlet är vatten, kallas de hydrater. Fenomenet där solvat (hydrater) bildas kallas solvatation (hydratation). Det påverkar alla fysikaliska och kemiska processer och förändrar egenskaperna hos molekylerna i blandningen. Solvatisering sker på grund av det faktum att solvatiseringsskalet, bestående av molekyler av extraktionsmedlet som är nära förknippat med det, omger den lösta molekylen.
Faktorer som påverkar ämnenas löslighet
Kemisk sammansättning av ämnen. Regeln "lika attraherar lika" gäller också för reagenser. Ämnen som liknar fysikaliska och kemiska egenskaper kan lösas upp snabbare. Till exempel interagerar opolära föreningar bra med opolära. Ämnen med polära molekyler eller jonstruktur späds ut i polära, till exempel i vatten. S alter, alkalier och andra komponenter sönderdelas i den, medan opolära gör tvärtom. Ett enkelt exempel kan ges. För att framställa en mättad lösning av socker i vatten krävs en större mängd ämne än i fallet med s alt. Vad betyder det? Enkelt uttryckt kan du föda upp mycket mersocker i vatten än s alt.
Temperatur. För att öka lösligheten av fasta ämnen i vätskor måste du öka temperaturen på extraktionsmedlet (fungerar i de flesta fall). Ett exempel kan visas. Om du lägger en nypa natriumklorid (s alt) i kallt vatten kommer denna process att ta lång tid. Om du gör samma sak med ett varmt medium, så kommer upplösningen att gå mycket snabbare. Detta förklaras av det faktum att som ett resultat av en temperaturökning ökar den kinetiska energin, varav en betydande mängd ofta spenderas på att förstöra bindningar mellan molekyler och joner i ett fast ämne. Men när temperaturen stiger för litium-, magnesium-, aluminium- och alkalis alter minskar deras löslighet.
Tryck. Denna faktor påverkar endast gaser. Deras löslighet ökar med ökande tryck. Trots allt minskar mängden gaser.
Ändra upplösningshastighet
Förväxla inte denna indikator med löslighet. Det är trots allt olika faktorer som påverkar förändringen av dessa två indikatorer.
Graden av fragmentering av det lösta ämnet. Denna faktor påverkar lösligheten av fasta ämnen i vätskor. I det hela (klumpiga) tillståndet späds kompositionen längre än den som bryts i små bitar. Låt oss ta ett exempel. Ett fast s altblock tar mycket längre tid att lösas upp i vatten än s alt i form av sand.
Omrörningshastighet. Såsom är känt kan denna process katalyseras genom omrörning. Dess hastighet är också viktig, för ju större den är, desto snabbare kommer den att lösas upp.ämne i vätska.
Varför behöver vi veta lösligheten av fasta ämnen i vatten?
Först och främst behövs sådana scheman för att lösa kemiska ekvationer korrekt. I löslighetstabellen finns laddningar av alla ämnen. De måste vara kända för att korrekt registrera reagenserna och upprätta ekvationen för en kemisk reaktion. Löslighet i vatten indikerar om s altet eller basen kan dissociera. Vattenh altiga föreningar som leder ström har starka elektrolyter i sin sammansättning. Det finns en annan typ. De som leder ström dåligt anses vara svaga elektrolyter. I det första fallet är komponenterna ämnen som är fullständigt joniserade i vatten. Medan svaga elektrolyter visar denna indikator endast i liten utsträckning.
Kemiska reaktionsekvationer
Det finns flera typer av ekvationer: molekylära, fulljoniska och kortjoniska. Faktum är att det sista alternativet är en förkortad form av molekylär. Detta är det slutliga svaret. Den fullständiga ekvationen innehåller reaktanterna och reaktionsprodukterna. Nu kommer turen till löslighetstabellen för ämnen. Först måste du kontrollera om reaktionen är genomförbar, det vill säga om ett av villkoren för reaktionen är uppfyllt. Det finns bara 3 av dem: bildandet av vatten, frigörandet av gas, nederbörd. Om de två första villkoren inte är uppfyllda måste du kontrollera det sista. För att göra detta måste du titta på löslighetstabellen och ta reda på om det finns ett olösligt s alt eller bas i reaktionsprodukterna. Om det är det, kommer detta att vara sedimentet. Vidare kommer tabellen att krävas för att skriva joniska ekvationen. Eftersom alla lösliga s alter och baser är starka elektrolyter,då kommer de att sönderdelas till katjoner och anjoner. Vidare reduceras obundna joner, och ekvationen skrivs i kort form. Exempel:
- K2SO4+BaCl2=BaSO4 ↓+2HCl,
- 2K+2SO4+Ba+2Cl=BaSO4↓+2K+2Cl,
- Ba+SO4=BaSO4↓.
Således är löslighetstabellen för ämnen ett av nyckelvillkoren för att lösa joniska ekvationer.
Detaljerad tabell hjälper dig att ta reda på hur mycket komponent du behöver ta för att förbereda en rik blandning.
Löslighetstabell
Detta är den vanliga ofullständiga tabellen. Det är viktigt att vattentemperaturen anges här, eftersom det är en av de faktorer som vi redan har diskuterat ovan.
Hur använder man löslighetstabellen?
Tabellen över ämnens löslighet i vatten är en av kemistens främsta assistenter. Den visar hur olika ämnen och föreningar interagerar med vatten. Lösligheten av fasta ämnen i en vätska är en indikator utan vilken många kemiska manipulationer är omöjliga.
Tabellen är mycket lätt att använda. Katjoner (positivt laddade partiklar) skrivs på första raden, anjoner (negativt laddade partiklar) skrivs i andra raden. Större delen av bordet är upptaget av ett rutnät med vissa symboler i varje cell. Dessa är bokstäverna "P", "M", "H" och tecknen "-" och "?".
- "P" - förening upplöses;
- "M" - löses upp lite;
- "H" - löses inte upp;
- "-" - ingen anslutning finns;
- "?" - det finns ingen information om anslutningens existens.
Det finns en tom cell i den här tabellen - det här är vatten.
Enkelt exempel
Nu om hur man arbetar med sådant material. Anta att du behöver ta reda på om s alt är lösligt i vatten - MgSo4 (magnesiumsulfat). För att göra detta måste du hitta kolumnen Mg2+ och gå ner till raden SO42-. I deras skärningspunkt finns bokstaven P, vilket betyder att föreningen är löslig.
Slutsats
Så vi har studerat frågan om ämnens löslighet i vatten och inte bara. Utan tvekan kommer denna kunskap att vara användbar i vidare studier av kemi. Där spelar trots allt ämnenas löslighet en viktig roll. Det kommer att vara användbart för att lösa kemiska ekvationer och olika problem.
