I hverdagen møder folk sjældent rene stoffer. De fleste varer er blandinger af stoffer.
En opløsning er en homogen blanding, hvor komponenterne er jævnt blandet. Der findes flere typer efter partikelstørrelse: grove systemer, molekylære opløsninger og kolloide systemer, som ofte kaldes soler. Denne artikel omhandler molekylære (eller sande) løsninger. Stoffers opløselighed i vand er en af de vigtigste betingelser, der påvirker dannelsen af forbindelser.
Opløselighed af stoffer: hvad er det, og hvorfor er det nødvendigt
For at forstå dette emne skal du vide, hvad opløsninger og opløselighed af stoffer er. Enkelt sagt er dette et stofs evne til at kombinere med et andet og danne en homogen blanding. Fra et videnskabeligt synspunkt kan en mere kompleks definition overvejes. Stoffers opløselighed er deres evne til at danne homogene (eller heterogene) sammensætninger med et eller flere stoffer med en dispergeret fordeling af komponenter. Der er flere klasser af stoffer og forbindelser:
- instant;
- dårligt opløseligt;
- uopløselig.
Hvad målet for et stofs opløselighed siger
Indholdet af et stof i en mættet blanding er et mål for dets opløselighed. Som nævnt ovenfor er det forskelligt for alle stoffer. Opløselige er dem, der kan fortynde mere end 10 g af sig selv i 100 g vand. Den anden kategori er mindre end 1 g under samme forhold. Praktisk t alt uopløselige er dem i blandingen, hvoraf mindre end 0,01 g af komponenten passerer. I dette tilfælde kan stoffet ikke overføre sine molekyler til vand.
Hvad er opløselighedskoefficienten
Opløselighedskoefficienten (k) er en indikator for den maksimale masse af et stof (g), der kan fortyndes i 100 g vand eller et andet stof.
Opløsningsmidler
Denne proces involverer et opløsningsmiddel og et opløst stof. Den første adskiller sig ved, at den oprindeligt er i samme aggregeringstilstand som den endelige blanding. Som regel tages det i større mængder.
Menge mennesker ved dog, at vand indtager en særlig plads i kemien. Der er separate regler for det. En opløsning, hvori H2O er til stede, kaldes en vandig opløsning. Når man taler om dem, er væsken et ekstraktionsmiddel, selv når det er i en mindre mængde. Et eksempel er en 80% opløsning af salpetersyre i vand. Andelene her er ikke ens Selvom andelen af vand er mindre end syren, er det forkert at kalde stoffet for en 20 % opløsning af vand i salpetersyre.
Der er blandinger, der mangler H2O. De vil bære navnetikke-vandige. Sådanne elektrolytopløsninger er ioniske ledere. De indeholder enkelte eller blandinger af ekstraktionsmidler. De er sammensat af ioner og molekyler. De bruges i industrier som medicin, produktion af husholdningskemikalier, kosmetik og andre områder. De kan kombinere flere ønskede stoffer med forskellig opløselighed. Komponenterne i mange produkter, der anvendes eksternt, er hydrofobe. Med andre ord interagerer de ikke godt med vand. I sådanne blandinger kan opløsningsmidlerne være flygtige, ikke-flygtige eller kombinerede. Organiske stoffer i det første tilfælde opløser fedtstoffer godt. De flygtige stoffer omfatter alkoholer, carbonhydrider, aldehyder og andre. De indgår ofte i husholdningskemikalier. Ikke-flygtige bruges oftest til fremstilling af salver. Disse er fede olier, flydende paraffin, glycerin og andre. Kombineret er en blanding af flygtige og ikke-flygtige, for eksempel ethanol med glycerin, glycerin med dimexid. De kan også indeholde vand.
Løsningstyper efter mætningsgrad
En mættet opløsning er en blanding af kemikalier, der indeholder den maksimale koncentration af et stof i et opløsningsmiddel ved en bestemt temperatur. Den vil ikke yngle yderligere. Ved fremstillingen af et fast stof er nedbør mærkbar, som er i dynamisk ligevægt med den. Dette koncept betyder en tilstand, der varer ved i tid på grund af dens strømning samtidigt i to modsatte retninger (fremadgående og tilbagegående reaktioner) med samme hastighed.
Hvis stoffetved en konstant temperatur stadig kan nedbrydes, så er denne opløsning umættet. De er stabile. Men hvis du fortsætter med at tilføje et stof til dem, vil det blive fortyndet i vand (eller anden væske), indtil det når sin maksimale koncentration.
Endnu et blik - overmættet. Det indeholder mere opløst stof, end det kan være ved en konstant temperatur. På grund af det faktum, at de er i ustabil ligevægt, forårsager fysisk påvirkning på dem krystallisering.
Hvordan skelner du en mættet opløsning fra en umættet?
Dette er nemt nok at gøre. Hvis stoffet er et fast stof, så kan et bundfald ses i en mættet opløsning. I dette tilfælde kan ekstraktionsmidlet tykne, som for eksempel i en mættet sammensætning vand, der er tilsat sukker.
Men hvis du ændrer betingelserne, øger temperaturen, så kommer det ikke længere i betragtning mættet, da den maksimale koncentration af dette stof ved en højere temperatur vil være en anden.
Teorier om interaktion mellem komponenter i løsninger
Der er tre teorier om vekselvirkningen mellem elementer i en blanding: fysisk, kemisk og moderne. Forfatterne til den første er Svante August Arrhenius og Wilhelm Friedrich Ostwald. De antog, at partiklerne af opløsningsmidlet og det opløste stof på grund af diffusion var jævnt fordelt over hele blandingens volumen, men der var ingen vekselvirkning mellem dem. Den kemiske teori fremsat af Dmitri Ivanovich Mendeleev er det modsatte af den. Ifølge det, som et resultat af kemisk interaktion mellem dem, ustabilforbindelser med konstant eller variabel sammensætning, som kaldes solvater.
I øjeblikket bruges den forenede teori om Vladimir Aleksandrovich Kistyakovsky og Ivan Alekseevich Kablukov. Det kombinerer fysisk og kemisk. Den moderne teori siger, at der i opløsningen er både ikke-interagerende partikler af stoffer og produkterne af deres interaktion - solvater, hvis eksistens Mendeleev beviste. I det tilfælde, hvor ekstraktionsmidlet er vand, kaldes de hydrater. Det fænomen, hvor solvater (hydrater) dannes, kaldes solvatation (hydratation). Det påvirker alle fysiske og kemiske processer og ændrer egenskaberne af molekylerne i blandingen. Solvatisering opstår på grund af det faktum, at solvatiseringsskallen, der består af molekyler af ekstraktionsmidlet tæt forbundet med det, omgiver det opløste molekyle.
Faktorer, der påvirker stoffernes opløselighed
Kemisk sammensætning af stoffer. Reglen "lige tiltrækker lignende" gælder også for reagenser. Stoffer, der ligner hinanden i fysiske og kemiske egenskaber, kan gensidigt opløses hurtigere. For eksempel interagerer ikke-polære forbindelser godt med ikke-polære. Stoffer med polære molekyler eller en ionisk struktur fortyndes i polære, for eksempel i vand. S alte, alkalier og andre komponenter nedbrydes i det, mens ikke-polære gør det modsatte. Et simpelt eksempel kan gives. For at fremstille en mættet opløsning af sukker i vand kræves en større mængde stof end i tilfælde af s alt. Hvad betyder det? Kort sagt kan du avle meget meresukker i vand end s alt.
Temperatur. For at øge opløseligheden af faste stoffer i væsker skal du øge temperaturen på ekstraktionsmidlet (virker i de fleste tilfælde). Et eksempel kan vises. Hvis du putter en knivspids natriumchlorid (s alt) i koldt vand, vil denne proces tage lang tid. Hvis du gør det samme med et varmt medium, så vil opløsningen være meget hurtigere. Dette forklares af det faktum, at kinetisk energi øges som følge af en temperaturstigning, hvoraf en betydelig mængde ofte bruges på ødelæggelse af bindinger mellem molekyler og ioner af et fast stof. Men når temperaturen stiger for lithium-, magnesium-, aluminium- og alkalis alte, falder deres opløselighed.
Press. Denne faktor påvirker kun gasser. Deres opløselighed stiger med stigende tryk. Når alt kommer til alt er mængden af gasser reduceret.
Skift opløsningshastighed
Forveksle ikke denne indikator med opløselighed. Forskellige faktorer påvirker trods alt ændringen i disse to indikatorer.
Graden af fragmentering af det opløste stof. Denne faktor påvirker opløseligheden af faste stoffer i væsker. I hel (klumpet) tilstand fortyndes sammensætningen længere end den, der er brudt i små stykker. Lad os tage et eksempel. En fast s altblok vil tage meget længere tid at opløse i vand end s alt i form af sand.
Rørehastighed. Som det er kendt, kan denne proces katalyseres ved omrøring. Dens hastighed er også vigtig, for jo større den er, jo hurtigere vil den opløses.stof i væske.
Hvorfor skal vi kende faste stoffers opløselighed i vand?
Først og fremmest er sådanne skemaer nødvendige for at løse kemiske ligninger korrekt. I opløselighedstabellen er der ladninger af alle stoffer. De skal kendes for at kunne registrere reagenserne korrekt og opstille ligningen for en kemisk reaktion. Opløselighed i vand indikerer, om s altet eller basen kan dissociere. Vandige forbindelser, der leder strøm, har stærke elektrolytter i deres sammensætning. Der er en anden type. Dem, der leder strøm dårligt, betragtes som svage elektrolytter. I det første tilfælde er komponenterne stoffer, der er fuldstændig ioniseret i vand. Mens svage elektrolytter kun viser denne indikator i ringe grad.
Kemiske reaktionsligninger
Der er flere typer ligninger: molekylær, fuldionisk og kortionisk. Faktisk er den sidste mulighed en forkortet form for molekylær. Dette er det endelige svar. Den komplette ligning indeholder reaktanterne og produkterne fra reaktionen. Nu kommer turen til opløselighedstabellen for stoffer. Først skal du kontrollere, om reaktionen er gennemførlig, det vil sige om en af betingelserne for reaktionen er opfyldt. Der er kun 3 af dem: dannelse af vand, frigivelse af gas, nedbør. Hvis de to første betingelser ikke er opfyldt, skal du kontrollere den sidste. For at gøre dette skal du se på opløselighedstabellen og finde ud af, om der er et uopløseligt s alt eller en base i reaktionsprodukterne. Hvis det er, så vil dette være sedimentet. Yderligere vil tabellen være forpligtet til at skrive den ioniske ligning. Da alle opløselige s alte og baser er stærke elektrolytter,så vil de nedbrydes til kationer og anioner. Yderligere reduceres ubundne ioner, og ligningen er skrevet i en kort form. Eksempel:
- K2SO4+BaCl2=BaSO4 ↓+2HCl,
- 2K+2SO4+Ba+2Cl=BaSO4↓+2K+2Cl,
- Ba+SO4=BaSO4↓.
Således er opløselighedstabellen for stoffer en af nøglebetingelserne for at løse ioniske ligninger.
Detaljeret tabel hjælper dig med at finde ud af, hvor meget komponent du skal tage for at tilberede en fyldig blanding.
Opløselighedstabel
Dette er den sædvanlige ufuldstændige tabel. Det er vigtigt, at vandtemperaturen er angivet her, da det er en af de faktorer, som vi allerede har diskuteret ovenfor.
Hvordan bruger man opløselighedstabellen?
Tabellen over stoffers opløselighed i vand er en af en kemikers vigtigste assistenter. Den viser, hvordan forskellige stoffer og forbindelser interagerer med vand. Opløseligheden af faste stoffer i en væske er en indikator, uden hvilken mange kemiske manipulationer er umulige.
Tabellen er meget nem at bruge. Kationer (positivt ladede partikler) er skrevet i første linje, anioner (negativt ladede partikler) er skrevet i anden linje. Det meste af bordet er optaget af et gitter med bestemte symboler i hver celle. Disse er bogstaverne "P", "M", "H" og tegnene "-" og "?".
- "P" - forbindelsen opløses;
- "M" - opløses lidt;
- "H" - opløses ikke;
- "-" - ingen forbindelse eksisterer;
- "?" - der er ingen oplysninger om eksistensen af forbindelsen.
Der er én tom celle i denne tabel - dette er vand.
Simpelt eksempel
Nu om, hvordan man arbejder med sådant materiale. Antag, at du skal finde ud af, om s alt er opløseligt i vand - MgSo4 (magnesiumsulfat). For at gøre dette skal du finde kolonnen Mg2+ og gå ned til linjen SO42-. Ved deres skæringspunkt er bogstavet P, hvilket betyder, at forbindelsen er opløselig.
Konklusion
Så vi har undersøgt spørgsmålet om stoffers opløselighed i vand og ikke kun. Uden tvivl vil denne viden være nyttig i det videre studie af kemi. Der spiller jo stoffers opløselighed en vigtig rolle. Det vil være nyttigt til at løse kemiske ligninger og forskellige problemer.
