Kemi är en intressant och ganska komplex vetenskap. Dess termer och begrepp möter oss i vardagen, och det är inte alltid intuitivt klart vad de betyder och vad deras innebörd är. Ett av dessa begrepp är löslighet. Denna term används ofta i teorin om lösningar, och i vardagen möter vi dess användning eftersom vi är omgivna av samma lösningar. Men det är inte så mycket själva användningen av detta begrepp som är viktigt, utan de fysiska fenomenen som det betecknar. Men innan vi går vidare till huvuddelen av vår berättelse, låt oss spola framåt till artonhundratalet, då Svante Arrhenius och Wilhelm Ostwald formulerade teorin om elektrolytisk dissociation.
Historia
Studium av lösningar och löslighet börjar med den fysikaliska teorin om dissociation. Det är lättast att förstå, men för primitivt och sammanfaller med verkligheten bara i vissa ögonblick. Kärnan i denna teori är att det lösta ämnet, som kommer in i lösningen, sönderdelas till laddade partiklar som kallas joner. Det är dessa partiklar som bestämmer lösningens kemiska egenskaper och några av dess fysikaliska egenskaper, inklusive konduktivitet och kokpunkt, smältpunkt och kristallisationspunkt.
Men det finns flerkomplexa teorier som betraktar en lösning som ett system där partiklarna interagerar med varandra och bildar de så kallade solvaten – joner omgivna av dipoler. En dipol är i allmänhet en neutral molekyl, vars poler är motsatt laddade. Dipolen är oftast en lösningsmedelsmolekyl. När det lösta ämnet kommer in i lösningen sönderfaller det till joner, och dipolerna attraheras till en jon av den motsatt laddade änden med avseende på dem, respektive till andra joner av den andra motsatt laddade änden. Således erhålls solvat - molekyler med ett skal av andra neutrala molekyler.
Låt oss nu prata lite om själva teorierna och titta närmare på dem.
Lösningsteorier
Bildandet av sådana partiklar kan förklara många fenomen som inte kan beskrivas med den klassiska teorin om lösningar. Till exempel den termiska effekten av upplösningsreaktionen. Ur Arrhenius-teorins synvinkel är det svårt att säga varför, när ett ämne löses i ett annat, värme kan absorberas och frigöras. Ja, kristallgittret förstörs, och därför förbrukas energi antingen och lösningen kyls eller frigörs under förfall på grund av överskottsenergin från kemiska bindningar. Men det visar sig vara omöjligt att förklara detta utifrån den klassiska teorins synvinkel, eftersom förstörelsemekanismen i sig förblir obegriplig. Och om vi tillämpar den kemiska teorin om lösningar blir det tydligt att lösningsmedelsmolekyler, inkilade i gittrets tomrum, förstör det från insidan, som om de "omsluter"joner från varandra genom ett solvationsskal.
I nästa avsnitt kommer vi att titta på vad löslighet är och allt relaterat till denna till synes enkla och intuitiva kvantitet.
Begreppet löslighet
Det är rent intuitivt att löslighet indikerar hur väl ett ämne löser sig i ett givet lösningsmedel. Men vi vet vanligtvis väldigt lite om arten av upplösning av ämnen. Varför löses till exempel krita inte i vatten och bordss alt - vice versa? Allt handlar om styrkan hos bindningarna i molekylen. Om bindningarna är starka, kan dessa partiklar på grund av detta inte dissociera till joner och därigenom förstöra kristallen. Därför förblir det olösligt.
Löslighet är en kvantitativ egenskap som visar hur stor andel av ett löst ämne som finns i form av solvatiserade partiklar. Dess värde beror på beskaffenheten av det lösta ämnet och lösningsmedlet. Lösligheten i vatten för olika ämnen är olika beroende på bindningarna mellan atomerna i molekylen. Ämnen med kovalenta bindningar har den lägsta lösligheten, medan de med jonbindningar har den högsta.
Men det är inte alltid möjligt att förstå vilken löslighet som är stor och vilken som är liten. Därför kommer vi i nästa avsnitt att diskutera vad olika ämnens löslighet i vatten är.
jämförelse
Det finns många flytande lösningsmedel i naturen. Det finns ännu fler alternativa ämnen som kan fungera som det sista när vissa villkor uppnås, till exempel ett visstaggregerat tillstånd. Det blir tydligt att om man samlar in data om lösligheten i varandra för varje par av "löst - lösningsmedel" kommer det inte att räcka på en evighet, eftersom kombinationerna är enorma. Därför hände det att vatten på vår planet är det universella lösningsmedlet och standarden. De gjorde detta eftersom det är det vanligaste på jorden.
Därmed sammanställdes en vattenlöslighetstabell för många hundra och tusentals ämnen. Vi har alla sett den, men i en kortare och mer begriplig version. Cellerna i tabellen innehåller bokstäver som anger ett lösligt ämne, olösligt eller svagt lösligt. Men det finns mer högspecialiserade tabeller för dem som är seriöst insatta i kemi. Den anger det exakta numeriska värdet för lösligheten i gram per liter lösning.
Låt oss nu övergå till teorin om något sådant som löslighet.
Löslighetskemi
Hur själva upplösningsprocessen går till har vi redan analyserat i de tidigare avsnitten. Men hur ska man till exempel skriva ner det hela som en reaktion? Allt är inte så enkelt här. Till exempel, när en syra löses reagerar en vätejon med vatten och bildar en hydroniumjon H3O+. Således, för HCl, kommer reaktionsekvationen att se ut så här:
HCl + H2O =H3O+ + Cl-
S alternas löslighet, beroende på deras struktur, bestäms också av dess kemiska reaktion. Typen av det senare beror på s altets struktur ochbindningar inom dess molekyler.
Vi kom på hur man grafiskt registrerar lösligheten av s alter i vatten. Nu är det dags för praktisk tillämpning.
Application
Om du listar de fall då detta värde behövs, räcker inte ens ett sekel. Indirekt, med hjälp av det, kan du beräkna andra kvantiteter som är mycket viktiga för att studera vilken lösning som helst. Utan det skulle vi inte kunna veta den exakta koncentrationen av ämnet, dess aktivitet, vi skulle inte kunna bedöma om läkemedlet kommer att bota en person eller döda (trots allt är till och med vatten livsfarligt i stora mängder).
Förutom den kemiska industrin och vetenskapliga syften är det också nödvändigt att förstå löslighetens väsen i vardagen. Ibland krävs det faktiskt att man förbereder, säg, en övermättad lösning av ett ämne. Till exempel är detta nödvändigt för att få s altkristaller för ett barns läxor. Genom att känna till s altets löslighet i vatten kan vi enkelt avgöra hur mycket det behöver hällas i ett kärl så att det börjar falla ut och bilda kristaller från ett överskott.
Innan vi avslutar vår korta utflykt till kemi, låt oss prata om några begrepp relaterade till löslighet.
Vad mer är intressant?
Enligt vår åsikt, om du har nått det här avsnittet, har du förmodligen redan förstått att löslighet inte bara är en konstig kemisk storhet. Det ligger till grund för andra kvantiteter. Och bland dem: koncentration, aktivitet, dissociationskonstant, pH. Och det här är inte en komplett lista. Du måste ha hört minst enfrån dessa ord. Utan denna kunskap om lösningarnas natur, vars studie började med löslighet, kan vi inte längre föreställa oss modern kemi och fysik. Vad är fysiken här? Ibland hanterar fysiker också lösningar, mäter deras ledningsförmåga och använder sina andra egenskaper för sina egna behov.
Slutsats
I den här artikeln har vi bekantat oss med ett sådant kemiskt begrepp som löslighet. Detta var förmodligen ganska användbar information, eftersom de flesta av oss knappast förstår den djupa kärnan i teorin om lösningar utan att ha en önskan att dyka in i dess studie i detalj. Det är i alla fall väldigt användbart att träna sin hjärna genom att lära sig något nytt. När allt kommer omkring måste en person "studera, studera och åter studera" hela sitt liv.
