- Властивості водних розчинів
- Чому деякі тверді речовини розчиняються у воді?
- Правила розчинності
- Приклади розчинності у водних розчинах
- Приклад 1: Що відбувається, коли Ba (НІ
- Приклад 2: Що відбувається при Pb (НІ
- Список літератури
Ці водні розчини представляють собою розчини , які використовують воду для розкладання речовини. Наприклад, грязьова або цукрова вода. Коли хімічний вид розчинився у воді, це позначається написанням (aq) після хімічної назви.
Гідрофільні (водолюбні) речовини та багато іонних сполук розчиняються або дисоціюють у воді. Наприклад, коли у воді розчиняється кухонна сіль або хлорид натрію, вона дисоціює на свої іони, утворюючи Na + (aq) та Cl- (aq).
Фігура 1: водний розчин дихромату калію.
Гідрофобні (бояться води) речовини, як правило, не розчиняються у воді та не утворюють водних розчинів. Наприклад, змішування олії та води не призводить до розчинення чи дисоціації.
Багато органічних сполук є гідрофобними. Неелектроліти можуть розчинятися у воді, але вони не дисоціюють на іони і зберігають свою цілісність як молекули. Приклади неелектролітів включають цукор, гліцерин, сечовину та метилсульфонілметан (MSM).
Властивості водних розчинів
Водні розчини часто проводять електрику. Розчини, що містять сильні електроліти, як правило, є хорошими електричними провідниками (наприклад, морська вода), тоді як розчини, що містять слабкі електроліти, є поганими провідниками (наприклад, водопровідна вода).
Причина полягає в тому, що сильні електроліти повністю дисоціюють на іони у воді, тоді як слабкі електроліти дисоціюють неповно.
Коли хімічні реакції між видами відбуваються у водному розчині, зазвичай це реакції подвійного переміщення (їх також називають метатезами або подвійним заміщенням).
У цьому типі реакцій катіон в одному реагенті займає місце катіона в іншому реагенті, як правило, утворюючи іонну зв'язок. Ще один спосіб подумати про це - реактивні іони "переключаються на партнерів".
Реакції у водному розчині можуть призвести до отримання продуктів, розчинних у воді, або можуть утворювати осад.
Осад - це сполука з низькою розчинністю, яка часто випадає з розчину у вигляді твердої речовини.
Терміни кислота, основа та pH застосовуються лише до водних розчинів. Наприклад, ви можете виміряти рН лимонного соку або оцту (два водних розчину), і вони є слабкими кислотами, але ви не зможете отримати жодної змістовної інформації з тесту на рослинне масло за допомогою паперу з pH.
Чому деякі тверді речовини розчиняються у воді?
Цукор, який ми використовуємо для підсолодження кави чи чаю, є молекулярним твердим речовиною, в якому окремі молекули утримуються разом відносно слабкими міжмолекулярними силами.
Коли цукор розчиняється у воді, слабкі зв’язки між окремими молекулами сахарози порушуються, і ці молекули C12H22O11 вивільняються у розчин.
Фігура 1: розчинення цукру у воді.
Потрібна енергія, щоб розірвати зв’язки між молекулами C12H22O11 в сахарозі. Також потрібна енергія, щоб розірвати водневі зв’язки у воді, які повинні бути розірвані, щоб вставити одну з цих молекул сахарози в розчин.
Цукор розчиняється у воді, оскільки енергія виділяється, коли слабополярні молекули сахарози утворюють міжмолекулярні зв’язки з полярними молекулами води.
Слабкі зв’язки, що утворюються між розчинником і розчинником, компенсують енергію, необхідну для зміни структури як чистого розчиненого речовини, так і розчинника.
Що стосується цукру та води, то цей процес працює так добре, що до 1800 грамів сахарози можна розчинити в одному літрі води.
Іонні тверді речовини (або солі) містять позитивні та негативні іони, які утримуються разом завдяки великій силі тяжіння між частинками з протилежними зарядами.
Коли одне з цих твердих речовин розчиняється у воді, іони, що входять до складу твердого речовини, вивільняються в розчин, де вони асоціюються з молекулами полярного розчинника.
Малюнок 2: Розчинення хлориду натрію у воді.
NaCl (s) »Na + (aq) + Cl- (aq)
Загалом можна припустити, що солі дисоціюють на свої іони при розчиненні у воді.
Іонні сполуки розчиняються у воді, якщо енергія, що виділяється при взаємодії іонів з молекулами води, перевищує енергію, необхідну для розриву іонних зв’язків у твердому тілі, та енергію, необхідну для розділення молекул води, щоб іони могли бути вставлені в рішення.
Правила розчинності
Залежно від розчинності розчинника, можливі три результати:
1) Якщо розчин має менше розчиненого речовини, ніж максимальна кількість, яку він здатний розчиняти (його розчинність), це розведений розчин;
2) Якщо кількість розчинної речовини точно така ж, як і його розчинність, вона насичується;
3) Якщо в розчині більше розчину, ніж здатний до розчинення, надлишок розчиненого речовини відокремлюється від розчину.
Якщо цей процес поділу включає кристалізацію, він утворює осад. Опади зменшують концентрацію розчиненого речовини до насичення з метою підвищення стійкості розчину.
Далі наведені правила розчинності для звичайних іонних твердих речовин. Якщо виявляється, що два правила суперечать один одному, пріоритет має попереднє.
1- Солі, що містять елементи І групи (Li + , Na + , K + , Cs + , Rb + ), є розчинними. Винятків із цього правила є мало. Солі, що містять іон амонію (NH 4 + ), також розчинні.
2- Солі, що містять нітрати (NO 3 - ), як правило, розчинні.
3- Солі, що містять Cl -, Br - або I - загалом розчинні. Важливими винятками з цього правила є галогенідні солі Ag + , Pb2 + та (Hg2) 2+ . Таким чином, AgCl, PbBr 2 і Hg 2 Cl 2 нерозчинні.
4- Більшість солей срібла нерозчинні. AgNO 3 та Ag (C 2 H 3 O 2 ) є загальнорозчинними солями срібла; Практично всі інші нерозв’язні.
5- Більшість сульфатних солей є розчинними. Основні винятки з цього правила включають CaSO 4 , BaSO 4 , PbSO 4 , Ag 2 SO 4 та SrSO 4 .
6- Більшість солей гідроксиду лише слаборозчинні. Солі гідроксиду елементів I групи є розчинними. Солі гідроксиду елементів II групи (Ca, Sr та Ba) слаборозчинні.
Солі гідроксиду перехідних металів та Al 3 + нерозчинні. Таким чином, Fe (OH) 3 , Al (OH) 3 , Co (OH) 2 не розчиняються.
7- Більшість сульфідів перехідних металів є дуже нерозчинними, включаючи CdS, FeS, ZnS та Ag 2 S. Миш’як, сурма, вісмут та сульфід свинцю також нерозчинні.
8- Карбонати часто нерозчинні. Карбонати II групи (CaCO 3 , SrCO 3 і BaCO 3 ) нерозчинні, як і FeCO 3 і PbCO 3 .
9- Хромати часто нерозчинні. Приклади включають PbCrO 4 і BaCrO 4 .
10 - Фосфати, такі як Са 3 (PO 4 ) 2 і Ag 3 PO 4 часто нерозчинні.
11- Фториди, такі як BaF 2 , MgF 2 і PbF 2 , часто нерозчинні.
Приклади розчинності у водних розчинах
Кола, солона вода, дощ, кислотні розчини, базові розчини та сольові розчини - приклади водних розчинів. Якщо у вас є водний розчин, ви можете викликати осад реакціями осадження.
Реакції опадів іноді називають реакціями подвійного переміщення. Щоб визначити, чи утворюється осад при змішуванні водних розчинів двох сполук:
- Запишіть усі іони в розчин.
- Поєднайте їх (катіон та аніон), щоб отримати всі потенційні осади.
- Використовуйте правила розчинності, щоб визначити, яка (за наявності) комбінація (и) нерозчинна і осадить.
Приклад 1: Що відбувається, коли Ba (НІ
Іони, присутні в розчині: Ba 2+ , NO 3 - , Na + , CO 3 2-
Потенційні осади: BaCO 3 , NaNO3
Правила розчинності: BaCO 3 нерозчинний (правило 5), NaNO 3 є розчинним (правило 1).
Повне хімічне рівняння:
Ba (NO 3 ) 2 (aq) + Na 2 CO 3 (aq) »BaCO 3 (s) + 2NaNO 3 (aq)
Чисте іонне рівняння:
Ba 2+ (aq) + CO 3 2- (aq) »BaCO 3 (s)
Приклад 2: Що відбувається при Pb (НІ
Іони, присутні в розчині: Pb 2+ , NO 3 - , NH 4 + , I -
Потенційні осади: PbI 2 , NH 4 NO 3
Правила розчинності: PbI 2 нерозчинний (правило 3), NH 4 NO 3 - розчинний (правило 1).
Повне хімічне рівняння: Pb (NO 3 ) 2 (aq) + 2NH 4 I (aq) »PbI 2 (s) + 2NH 4 NO 3 (aq)
Чисте іонне рівняння: Pb 2+ (aq) + 2I - (aq) »PbI 2 (s).
Список літератури
- Енн Марі Гельменстін. (2017 р., 10 травня). Водне визначення (водний розчин). Відновлено з thinkco.com.
- Енн Марі Гельменстін. (2017 р., 14 травня). Визначення водного розчину в хімії. Відновлено з thinkco.com.
- Антуанетта Мурса, КВ (2017, 14 травня). Правила розчинності. Відновлено з chem.libretexts.org.
- Водні розчини. (СФ). Відновлено з сайту saylordotorg.github.io.
- Беркі, М. (2011, 11 листопада). Водні розчини: визначення та приклади. Відновлено з youtube.com.
- Реакції у водному розчині. (СФ). Відновлено з хімії.bd.psu.edu.
- Рейд, Д. (Сф). Водний розчин: визначення, реакція та приклад. Відновлено з сайту study.com.
- Розчинність. (СФ). Відновлено з chemed.chem.purdue.edu.