Kjemi er en interessant og ganske kompleks vitenskap. Dens begreper og begreper kommer over til oss i hverdagen, og det er ikke alltid intuitivt klart hva de betyr og hva deres betydning er. Et av disse konseptene er løselighet. Dette begrepet er mye brukt i teorien om løsninger, og i hverdagen møter vi bruken fordi vi er omgitt av de samme løsningene. Men det er ikke så mye selve bruken av dette konseptet som er viktig, men de fysiske fenomenene det betegner. Men før vi går videre til hoveddelen av historien vår, la oss spole frem til det nittende århundre, da Svante Arrhenius og Wilhelm Ostwald formulerte teorien om elektrolytisk dissosiasjon.
Historie
Studien av løsninger og løselighet begynner med den fysiske teorien om dissosiasjon. Det er lettest å forstå, men for primitivt og faller sammen med virkeligheten bare i noen øyeblikk. Essensen av denne teorien er at det oppløste stoffet, som kommer inn i løsningen, brytes ned til ladede partikler k alt ioner. Det er disse partiklene som bestemmer de kjemiske egenskapene til løsningen og noen av dens fysiske egenskaper, inkludert ledningsevne og kokepunkt, smeltepunkt og krystalliseringspunkt.
Men det er flerekomplekse teorier som betrakter en løsning som et system der partiklene interagerer med hverandre og danner de såk alte solvatene – ioner omgitt av dipoler. En dipol er generelt et nøytr alt molekyl, hvis poler er motsatt ladet. Dipolen er oftest et løsemiddelmolekyl. Når det oppløste stoffet kommer inn i løsningen, brytes det ned til ioner, og dipolene tiltrekkes henholdsvis til ett ion av den motsatt ladede enden i forhold til dem, og til andre ioner av den andre motsatt ladede enden. Dermed oppnås solvater - molekyler med et skall av andre nøytrale molekyler.
La oss nå snakke litt om essensen av selve teoriene og se nærmere på dem.
Løsningsteorier
Dannelsen av slike partikler kan forklare mange fenomener som ikke kan beskrives ved hjelp av den klassiske løsningsteorien. For eksempel den termiske effekten av oppløsningsreaksjonen. Fra Arrhenius-teoriens ståsted er det vanskelig å si hvorfor, når ett stoff er oppløst i et annet, kan varme absorberes og frigjøres. Ja, krystallgitteret blir ødelagt, og derfor blir energi enten brukt og løsningen avkjølt, eller frigjort under forfall på grunn av overskuddsenergien til kjemiske bindinger. Men det viser seg å være umulig å forklare dette fra den klassiske teoriens ståsted, siden selve ødeleggelsesmekanismen forblir uforståelig. Og hvis vi bruker den kjemiske teorien om løsninger, blir det klart at løsemiddelmolekyler, kilt inn i gitterets hulrom, ødelegger det fra innsiden, som om de "omslutter"ioner fra hverandre av et solvasjonsskall.
I neste avsnitt skal vi se på hva løselighet er og alt relatert til denne tilsynelatende enkle og intuitive mengden.
Begrepet løselighet
Det er rent intuitivt at løselighet indikerer hvor godt et stoff løses opp i et gitt oppløsningsmiddel. Imidlertid vet vi vanligvis svært lite om arten av oppløsning av stoffer. Hvorfor løses for eksempel ikke kritt i vann, og bords alt - omvendt? Det handler om styrken til bindingene i molekylet. Hvis bindingene er sterke, kan disse partiklene på grunn av dette ikke dissosiere til ioner, og dermed ødelegge krystallen. Derfor forblir den uløselig.
Løselighet er en kvantitativ karakteristikk som viser hvor stor andel av et oppløst stoff som er i form av solvatiserte partikler. Verdien avhenger av arten av oppløst stoff og løsningsmiddel. Løselighet i vann for ulike stoffer er forskjellig, avhengig av bindingene mellom atomene i molekylet. Stoffer med kovalente bindinger har lavest løselighet, mens de med ioniske bindinger har høyest.
Men det er ikke alltid mulig å forstå hvilken løselighet som er stor og hvilken som er liten. Derfor skal vi i neste avsnitt diskutere hva løseligheten til ulike stoffer i vann er.
Sammenligning
Det er mange flytende løsemidler i naturen. Det er enda flere alternative stoffer som kan fungere som det siste når visse forhold er nådd, for eksempel en vissaggregert tilstand. Det blir klart at hvis du samler inn data om løseligheten i hverandre av hvert par av "løst - løsemiddel", vil det ikke være nok på en evighet, fordi kombinasjonene er enorme. Derfor skjedde det slik at på planeten vår er vann det universelle løsningsmiddelet og standarden. De gjorde dette fordi det er det vanligste på jorden.
Dermed ble det laget en vannløselighetstabell for mange hundre og tusenvis av stoffer. Vi har alle sett den, men i en kortere og mer forståelig versjon. Cellene i tabellen inneholder bokstaver som angir et løselig stoff, uløselig eller svakt løselig. Men det er mer høyt spesialiserte tabeller for de som er seriøst bevandret i kjemi. Den angir den nøyaktige numeriske verdien av løseligheten i gram per liter løsning.
La oss nå gå til teorien om noe slikt som løselighet.
Løselighetskjemi
Hvordan selve oppløsningsprosessen foregår, har vi allerede analysert i de foregående avsnittene. Men hvordan for eksempel skrive det hele ned som en reaksjon? Alt er ikke så enkelt her. For eksempel, når en syre er oppløst, reagerer et hydrogenion med vann og danner et hydroniumion H3O+. For HCl vil derfor reaksjonsligningen se slik ut:
HCl + H2O =H3O+ + Cl-
Løseligheten til s alter, avhengig av deres struktur, bestemmes også av dens kjemiske reaksjon. Typen av sistnevnte avhenger av strukturen til s altet ogbindinger i molekylene.
Vi fant ut hvordan vi grafisk registrerer løseligheten til s alter i vann. Nå er det tid for praktisk anvendelse.
Application
Hvis du lister opp tilfellene når denne verdien er nødvendig, er ikke engang et århundre nok. Indirekte, ved å bruke det, kan du beregne andre mengder som er svært viktige for studiet av enhver løsning. Uten det ville vi ikke kunne vite den nøyaktige konsentrasjonen av stoffet, dets aktivitet, vi ville ikke vært i stand til å vurdere om medisinen vil kurere en person eller drepe (tross alt er til og med vann livstruende i store mengder).
I tillegg til kjemisk industri og vitenskapelige formål, er det også nødvendig å forstå essensen av løselighet i hverdagen. Noen ganger er det faktisk nødvendig å tilberede for eksempel en overmettet løsning av et stoff. Dette er for eksempel nødvendig for å skaffe s altkrystaller til leksene til et barn. Når vi kjenner løseligheten til s alt i vann, kan vi enkelt bestemme hvor mye det må helles i et kar slik at det begynner å felle ut og danne krystaller fra et overskudd.
Før vi avslutter vår korte ekskursjon i kjemi, la oss snakke om noen få begreper knyttet til løselighet.
Hva annet er interessant?
Etter vår mening, hvis du har nådd denne delen, har du sannsynligvis allerede forstått at løselighet ikke bare er en merkelig kjemisk størrelse. Det er grunnlaget for andre mengder. Og blant dem: konsentrasjon, aktivitet, dissosiasjonskonstant, pH. Og dette er ikke en fullstendig liste. Du må ha hørt minst énfra disse ordene. Uten denne kunnskapen om naturen til løsninger, hvor studiet begynte med løselighet, kan vi ikke lenger forestille oss moderne kjemi og fysikk. Hva er fysikken her? Noen ganger håndterer fysikere også løsninger, måler ledningsevnen deres og bruker de andre egenskapene deres til egne behov.
Konklusjon
I denne artikkelen ble vi kjent med et slikt kjemisk konsept som løselighet. Dette var sannsynligvis ganske nyttig informasjon, siden de fleste av oss knapt forstår den dype essensen av løsningsteorien uten å ha et ønske om å dykke ned i studien i detalj. Uansett er det veldig nyttig å trene hjernen ved å lære noe nytt. Tross alt må en person "studere, studere og studere igjen" hele livet
