I hverdagen møter folk sjelden rene stoffer. De fleste gjenstander er blandinger av stoffer.
En løsning er en homogen blanding der komponentene er jevnt blandet. Det finnes flere typer etter partikkelstørrelse: grove systemer, molekylære løsninger og kolloidale systemer, som ofte kalles soler. Denne artikkelen tar for seg molekylære (eller sanne) løsninger. Løseligheten av stoffer i vann er en av hovedforholdene som påvirker dannelsen av forbindelser.
Løselighet av stoffer: hva er det og hvorfor er det nødvendig
For å forstå dette emnet, må du vite hva løsninger og løselighet av stoffer er. Enkelt sagt er dette evnen til et stoff til å kombinere med et annet og danne en homogen blanding. Fra et vitenskapelig synspunkt kan en mer kompleks definisjon vurderes. Løseligheten til stoffer er deres evne til å danne homogene (eller heterogene) sammensetninger med ett eller flere stoffer med en dispergert fordeling av komponenter. Det finnes flere klasser av stoffer og forbindelser:
- instant;
- dårlig løselig;
- uløselig.
Hva målet på løseligheten til et stoff sier
Innholdet av et stoff i en mettet blanding er et mål på dets løselighet. Som nevnt ovenfor er det forskjellig for alle stoffer. Løselige er de som kan fortynne mer enn 10 g av seg selv i 100 g vann. Den andre kategorien er mindre enn 1 g under samme forhold. Praktisk t alt uløselige er de i blandingen hvor mindre enn 0,01 g av komponenten passerer. I dette tilfellet kan ikke stoffet overføre molekylene sine til vann.
Hva er løselighetskoeffisienten
Løselighetskoeffisienten (k) er en indikator på den maksimale massen til et stoff (g) som kan fortynnes i 100 g vann eller et annet stoff.
Løsemidler
Denne prosessen involverer et løsemiddel og et løst stoff. Den første er forskjellig ved at den i utgangspunktet er i samme aggregeringstilstand som den endelige blandingen. Som regel tas det i større mengder.
Menge vet imidlertid at vann har en spesiell plass i kjemien. Det er egne regler for det. En løsning der H2O er tilstede kalles en vandig løsning. Når man snakker om dem, er væsken et ekstraksjonsmiddel selv når det er i en mindre mengde. Et eksempel er en 80 % løsning av salpetersyre i vann. Andelene her er ikke like Selv om andelen vann er mindre enn syren, er det feil å kalle stoffet en 20 % løsning av vann i salpetersyre.
Det er blandinger som mangler H2O. De vil bære navnetikke-vandig. Slike elektrolyttløsninger er ioniske ledere. De inneholder enkelt eller blandinger av ekstraksjonsmidler. De er sammensatt av ioner og molekyler. De brukes i industrier som medisin, produksjon av husholdningskjemikalier, kosmetikk og andre områder. De kan kombinere flere ønskede stoffer med ulik løselighet. Komponentene i mange produkter som brukes eksternt er hydrofobe. Med andre ord, de samhandler dårlig med vann. I slike blandinger kan løsningsmidlene være flyktige, ikke-flyktige eller kombinert. Organiske stoffer i det første tilfellet løser fett godt. De flyktige stoffene inkluderer alkoholer, hydrokarboner, aldehyder og andre. De er ofte inkludert i husholdningskjemikalier. Ikke-flyktige brukes oftest til fremstilling av salver. Disse er fete oljer, flytende parafin, glyserin og andre. Kombinert er en blanding av flyktige og ikke-flyktige, for eksempel etanol med glyserin, glyserin med dimeksid. De kan også inneholde vann.
Typer løsninger etter metningsgrad
En mettet løsning er en blanding av kjemikalier som inneholder maksimal konsentrasjon av ett stoff i et løsemiddel ved en viss temperatur. Den vil ikke avle videre. Ved fremstilling av et fast stoff er nedbør merkbar, som er i dynamisk likevekt med den. Dette konseptet betyr en tilstand som vedvarer i tid på grunn av at den flyter samtidig i to motsatte retninger (fremover og bakover) med samme hastighet.
Hvis stoffetved konstant temperatur kan fortsatt dekomponere, så er denne løsningen umettet. De er stabile. Men hvis du fortsetter å tilsette et stoff til dem, vil det fortynnes i vann (eller annen væske) til det når sin maksimale konsentrasjon.
Nok et blikk - overmettet. Den inneholder mer oppløst stoff enn det som kan være ved en konstant temperatur. På grunn av det faktum at de er i ustabil likevekt, forårsaker fysisk påvirkning på dem krystallisering.
Hvordan skiller du en mettet løsning fra en umettet?
Dette er enkelt nok å gjøre. Hvis stoffet er et fast stoff, kan et bunnfall sees i en mettet løsning. I dette tilfellet kan ekstraksjonsmidlet tykne, som for eksempel i en mettet sammensetning vann som er tilsatt sukker.
Men hvis du endrer betingelsene, øker temperaturen, så vil det ikke lenger vurderes mettet, siden ved høyere temperatur vil maksimalkonsentrasjonen av dette stoffet være en annen.
Teorier om interaksjon mellom komponenter i løsninger
Det er tre teorier om samspillet mellom elementer i en blanding: fysisk, kjemisk og moderne. Forfatterne av den første er Svante August Arrhenius og Wilhelm Friedrich Ostwald. De antok at på grunn av diffusjon var partiklene av løsningsmidlet og det løste stoffet jevnt fordelt gjennom volumet av blandingen, men det var ingen interaksjon mellom dem. Den kjemiske teorien fremsatt av Dmitri Ivanovich Mendeleev er det motsatte av den. Ifølge den, som et resultat av kjemisk interaksjon mellom dem, ustabilforbindelser med konstant eller variabel sammensetning, som kalles solvater.
For øyeblikket brukes den enhetlige teorien til Vladimir Aleksandrovich Kistyakovsky og Ivan Alekseevich Kablukov. Den kombinerer fysisk og kjemisk. Den moderne teorien sier at i løsningen er det både ikke-interagerende partikler av stoffer og produktene av deres interaksjon - solvater, hvis eksistens Mendeleev beviste. I tilfellet når ekstraksjonsmidlet er vann, kalles de hydrater. Fenomenet der solvater (hydrater) dannes kalles solvatering (hydratisering). Det påvirker alle fysiske og kjemiske prosesser og endrer egenskapene til molekylene i blandingen. Solvasjon oppstår på grunn av at solvatiseringsskallet, bestående av molekyler av ekstraksjonsmidlet som er nært knyttet til det, omgir det oppløste molekylet.
Faktorer som påvirker løseligheten til stoffer
Kjemisk sammensetning av stoffer. Regelen "like tiltrekker like" gjelder også for reagenser. Stoffer som er like i fysiske og kjemiske egenskaper kan gjensidig oppløses raskere. For eksempel interagerer ikke-polare forbindelser godt med ikke-polare. Stoffer med polare molekyler eller en ionisk struktur fortynnes i polare, for eksempel i vann. S alter, alkalier og andre komponenter brytes ned i den, mens ikke-polare gjør det motsatte. Et enkelt eksempel kan gis. For å tilberede en mettet løsning av sukker i vann, kreves det en større mengde stoff enn i tilfellet med s alt. Hva betyr det? Enkelt sagt kan du avle mye mersukker i vann enn s alt.
Temperature. For å øke løseligheten av faste stoffer i væsker, må du øke temperaturen på ekstraksjonsmidlet (fungerer i de fleste tilfeller). Et eksempel kan vises. Hvis du legger en klype natriumklorid (s alt) i kaldt vann, vil denne prosessen ta lang tid. Hvis du gjør det samme med et varmt medium, vil oppløsningen gå mye raskere. Dette forklares av det faktum at som et resultat av en temperaturøkning, øker kinetisk energi, hvorav en betydelig mengde ofte brukes på ødeleggelse av bindinger mellom molekyler og ioner av et fast stoff. Men når temperaturen stiger når det gjelder litium-, magnesium-, aluminium- og alkalis alter, reduseres deres løselighet.
Press. Denne faktoren påvirker bare gasser. Deres løselighet øker med økende trykk. Tross alt er volumet av gasser redusert.
Endre oppløsningshastighet
Ikke forveksle denne indikatoren med løselighet. Forskjellige faktorer påvirker tross alt endringen i disse to indikatorene.
Graden av fragmentering av det oppløste stoffet. Denne faktoren påvirker løseligheten av faste stoffer i væsker. I hele (klumpete) tilstand fortynnes sammensetningen lenger enn den som er brutt i små biter. La oss ta et eksempel. En solid s altblokk vil ta mye lengre tid å løse seg opp i vann enn s alt i form av sand.
Rørehastighet. Som kjent kan denne prosessen katalyseres ved omrøring. Hastigheten er også viktig, for jo større den er, jo raskere vil den løses opp.substans i væske.
Hvorfor trenger vi å vite løseligheten til faste stoffer i vann?
Først av alt er slike skjemaer nødvendig for å løse kjemiske ligninger riktig. I løselighetstabellen er det ladninger av alle stoffer. De må være kjent for å kunne registrere reagensene korrekt og utarbeide ligningen for en kjemisk reaksjon. Løselighet i vann indikerer om s altet eller basen kan dissosiere. Vandige forbindelser som leder strøm har sterke elektrolytter i sammensetningen. Det er en annen type. De som leder strøm dårlig regnes som svake elektrolytter. I det første tilfellet er komponentene stoffer som er fullstendig ionisert i vann. Mens svake elektrolytter viser denne indikatoren bare i liten grad.
Kjemiske reaksjonsligninger
Det finnes flere typer ligninger: molekylær, fullionisk og kortionisk. Faktisk er det siste alternativet en forkortet form for molekylær. Dette er det endelige svaret. Den komplette ligningen inneholder reaktantene og produktene fra reaksjonen. Nå kommer turen til løselighetstabellen for stoffer. Først må du sjekke om reaksjonen er gjennomførbar, det vil si om en av betingelsene for reaksjonen er oppfylt. Det er bare 3 av dem: dannelse av vann, frigjøring av gass, nedbør. Hvis de to første betingelsene ikke er oppfylt, må du sjekke den siste. For å gjøre dette må du se på løselighetstabellen og finne ut om det er et uløselig s alt eller base i reaksjonsproduktene. Hvis det er det, vil dette være sedimentet. Videre vil tabellen være nødvendig for å skrive den ioniske ligningen. Siden alle løselige s alter og baser er sterke elektrolytter,da vil de brytes ned til kationer og anioner. Videre reduseres ubundne ioner, og ligningen er skrevet i kort form. Eksempel:
- K2SO4+BaCl2=BaSO4 ↓+2HCl,
- 2K+2SO4+Ba+2Cl=BaSO4↓+2K+2Cl,
- Ba+SO4=BaSO4↓.
Dermed er løselighetstabellen for stoffer en av nøkkelbetingelsene for å løse ioniske ligninger.
Detaljert tabell hjelper deg med å finne ut hvor mye komponent du må ta for å tilberede en fyldig blanding.
Løselighetstabell
Dette er den vanlige ufullstendige tabellen. Det er viktig at vanntemperaturen angis her, da det er en av faktorene som vi allerede har diskutert ovenfor.
Hvordan bruker jeg løselighetstabellen?
Tabellen over løselighet av stoffer i vann er en av hovedassistentene til en kjemiker. Den viser hvordan ulike stoffer og forbindelser interagerer med vann. Løseligheten til faste stoffer i en væske er en indikator uten hvilken mange kjemiske manipulasjoner er umulige.
Tabellen er veldig enkel å bruke. Kationer (positivt ladede partikler) er skrevet i første linje, anioner (negativt ladede partikler) er skrevet i andre linje. Det meste av bordet er okkupert av et rutenett med visse symboler i hver celle. Dette er bokstavene "P", "M", "H" og tegnene "-" og "?".
- "P" - forbindelsen oppløses;
- "M" - løses opp litt;
- "H" - løses ikke opp;
- "-" - ingen forbindelse finnes;
- "?" - det er ingen informasjon om eksistensen av forbindelsen.
Det er én tom celle i denne tabellen - dette er vann.
Enkelt eksempel
Nå om hvordan man jobber med slikt materiale. Anta at du må finne ut om s alt er løselig i vann - MgSo4 (magnesiumsulfat). For å gjøre dette, må du finne kolonnen Mg2+ og gå ned til linjen SO42-. I skjæringspunktet deres er bokstaven P, som betyr at forbindelsen er løselig.
Konklusjon
Så vi har studert spørsmålet om løseligheten av stoffer i vann og ikke bare. Uten tvil vil denne kunnskapen være nyttig i videre studier av kjemi. Tross alt spiller stoffers løselighet en viktig rolle der. Det vil være nyttig for å løse kjemiske ligninger og ulike problemer.
