U svakodnevnom životu ljudi se retko susreću sa čistim supstancama. Većina predmeta su mješavine supstanci.
Rastvor je homogena smjesa u kojoj su komponente ravnomjerno pomiješane. Postoji nekoliko tipova prema veličini čestica: grubi sistemi, molekularni rastvori i koloidni sistemi, koji se često nazivaju solovi. Ovaj članak se bavi molekularnim (ili istinitim) rješenjima. Rastvorljivost supstanci u vodi jedan je od glavnih uslova koji utiču na formiranje jedinjenja.
Rastvorljivost supstanci: šta je to i zašto je potrebno
Da biste razumjeli ovu temu, morate znati koja su rješenja i rastvorljivost supstanci. Jednostavno rečeno, to je sposobnost supstance da se kombinuje sa drugom i formira homogenu smešu. Sa naučne tačke gledišta, može se uzeti u obzir složenija definicija. Rastvorljivost supstanci je njihova sposobnost da formiraju homogene (ili heterogene) kompozicije sa jednom ili više supstanci sa disperznom distribucijom komponenti. Postoji nekoliko klasa supstanci i jedinjenja:
- instant;
- slabo rastvorljiv;
- nerastvorljivo.
Šta govori mjera rastvorljivosti neke supstance
Sadržaj supstance u zasićenoj smeši je mera njene rastvorljivosti. Kao što je već spomenuto, za sve supstance je različit. Rastvorljivi su oni koji mogu razrijediti više od 10g sebe u 100g vode. Druga kategorija je manja od 1 g pod istim uslovima. Praktično nerastvorljivi su oni u čijoj smeši prođe manje od 0,01 g komponente. U ovom slučaju, supstanca ne može prenijeti svoje molekule u vodu.
Koji je koeficijent rastvorljivosti
Koeficijent rastvorljivosti (k) je pokazatelj maksimalne mase supstance (g) koja se može razblažiti u 100 g vode ili druge supstance.
Rastvarači
Ovaj proces uključuje rastvarač i rastvor. Prvi se razlikuje po tome što je u početku u istom agregacijskom stanju kao i konačna smjesa. Po pravilu se uzima u većim količinama.
Međutim, mnogi ljudi znaju da voda zauzima posebno mjesto u hemiji. Za to postoje posebna pravila. Otopina u kojoj je H2O naziva se vodena otopina. Kada je o njima riječ, tečnost je ekstraktant i kada je u manjoj količini. Primjer je 80% otopina dušične kiseline u vodi. Proporcije ovdje nisu jednake Iako je udio vode manji od kiseline, pogrešno je nazivati supstancu 20% otopinom vode u dušičnoj kiselini.
Postoje mješavine kojima nedostaje H2O. Oni će nositi imenevodeni. Takve otopine elektrolita su jonski provodnici. Sadrže pojedinačne ili mješavine ekstrakata. Sastoje se od jona i molekula. Koriste se u industrijama kao što su medicina, proizvodnja kućne hemije, kozmetika i drugim oblastima. Mogu kombinovati nekoliko željenih supstanci različite rastvorljivosti. Komponente mnogih proizvoda koje se primjenjuju izvana su hidrofobne. Drugim riječima, ne komuniciraju dobro s vodom. U takvim mješavinama, rastvarači mogu biti isparljivi, neisparljivi ili kombinovani. Organske supstance u prvom slučaju dobro otapaju masti. Isparljive tvari uključuju alkohole, ugljovodonike, aldehide i druge. Često su uključeni u kućne hemikalije. Nehlapljive se najčešće koriste za proizvodnju masti. To su masna ulja, tečni parafin, glicerin i dr. Kombinirana je mješavina hlapljivih i nehlapljivih, na primjer, etanola s glicerinom, glicerina s dimeksidom. Mogu sadržavati i vodu.
Vrste rješenja prema stepenu zasićenosti
Zasićeni rastvor je mešavina hemikalija koja sadrži maksimalnu koncentraciju jedne supstance u rastvaraču na određenoj temperaturi. Neće se dalje razmnožavati. U pripremi čvrste supstance primetna je taloženja koja je sa njom u dinamičkoj ravnoteži. Ovaj koncept znači stanje koje opstaje u vremenu zbog njegovog protoka istovremeno u dva suprotna smjera (reakcija naprijed i nazad) istom brzinom.
Ako je supstancana konstantnoj temperaturi još uvijek može da se raspadne, tada je ova otopina nezasićena. Oni su stabilni. Ali ako nastavite da im dodajete supstancu, ona će se razblažiti u vodi (ili drugoj tečnosti) dok ne dostigne svoju maksimalnu koncentraciju.
Još jedan izgled - prezasićen. Sadrži više otopljene tvari nego što može biti pri konstantnoj temperaturi. Zbog činjenice da su u nestabilnoj ravnoteži, fizički uticaj na njih izaziva kristalizaciju.
Kako razlikovati zasićenu otopinu od nezasićene?
Ovo je dovoljno lako učiniti. Ako je supstanca čvrsta, tada se u zasićenom rastvoru može videti talog. U ovom slučaju, ekstraktant može zgusnuti, kao, na primjer, u zasićenom sastavu, vodu kojoj je dodat šećer.
Ali ako promijenite uslove, povećate temperaturu, to se više neće smatrati zasićeni, pošto će na višoj temperaturi maksimalna koncentracija ove supstance biti drugačija.
Teorije interakcije komponenti rješenja
Postoje tri teorije o interakciji elemenata u mješavini: fizička, kemijska i moderna. Autori prve su Svante August Arrhenius i Wilhelm Friedrich Ostwald. Pretpostavili su da su zbog difuzije čestice rastvarača i otopljene tvari ravnomjerno raspoređene po volumenu smjese, ali među njima nije bilo interakcije. Hemijska teorija koju je iznio Dmitrij Ivanovič Mendeljejev je suprotna njoj. Prema tome, kao rezultat hemijske interakcije između njih, nestabilnajedinjenja konstantnog ili varijabilnog sastava, koja se nazivaju solvati.
Trenutno se koristi jedinstvena teorija Vladimira Aleksandroviča Kistjakovskog i Ivana Aleksejeviča Kablukova. Kombinira fizičku i kemijsku. Moderna teorija kaže da u otopini postoje i čestice tvari koje ne djeluju u interakciji i proizvodi njihove interakcije - solvati, čije je postojanje Mendeljejev dokazao. U slučaju kada je ekstratant voda, oni se nazivaju hidrati. Fenomen u kojem nastaju solvati (hidrati) naziva se solvatacija (hidratacija). Utječe na sve fizičke i kemijske procese i mijenja svojstva molekula u smjesi. Solvatacija nastaje zbog činjenice da solvacijska ljuska, koja se sastoji od molekula ekstraktanta koji su blisko povezani s njim, okružuje molekul otopljene tvari.
Faktori koji utiču na rastvorljivost supstanci
Hemijski sastav supstanci. Pravilo "slično privlači slično" važi i za reagense. Supstance koje su slične po fizičkim i hemijskim svojstvima mogu se međusobno brže otapati. Na primjer, nepolarna jedinjenja dobro komuniciraju s nepolarnim. Tvari s polarnim molekulima ili ionskom strukturom razrjeđuju se u polarnim, na primjer, u vodi. U njemu se razlažu soli, lužine i druge komponente, dok nepolarne rade suprotno. Može se dati jednostavan primjer. Za pripremu zasićene otopine šećera u vodi potrebna je veća količina tvari nego u slučaju soli. Šta to znači? Jednostavno rečeno, možete uzgajati mnogo višešećera u vodi nego soli.
Temperatura. Da biste povećali rastvorljivost čvrstih materija u tečnostima, morate povećati temperaturu ekstraktora (radi u većini slučajeva). Može se prikazati primjer. Ako stavite prstohvat natrijum hlorida (soli) u hladnu vodu, ovaj proces će potrajati. Ako isto uradite sa vrućim medijumom, tada će otapanje biti mnogo brže. To se objašnjava činjenicom da se kao rezultat povećanja temperature povećava kinetička energija, čija se značajna količina često troši na uništavanje veza između molekula i jona čvrste tvari. Međutim, kada temperatura poraste u slučaju soli litijuma, magnezija, aluminija i alkalijskih soli, njihova topljivost opada.
Pritisak. Ovaj faktor utiče samo na gasove. Njihova rastvorljivost raste sa povećanjem pritiska. Na kraju krajeva, zapremina gasova je smanjena.
Promjena stope rastvaranja
Ne brkajte ovaj indikator sa rastvorljivošću. Uostalom, različiti faktori utiču na promjenu ova dva indikatora.
Stepen fragmentacije rastvorene supstance. Ovaj faktor utiče na rastvorljivost čvrstih materija u tečnostima. U cijelom (grudastom) stanju, sastav se razrjeđuje duže od onog koji je razbijen na male komadiće. Uzmimo primjer. Čvrstom bloku soli treba mnogo duže da se otopi u vodi nego soli u obliku pijeska.
Brzina miješanja. Kao što je poznato, ovaj proces se može katalizirati miješanjem. Njegova brzina je takođe važna, jer što je veća, brže će se rastvoriti.supstanca u tečnosti.
Zašto moramo znati rastvorljivost čvrstih materija u vodi?
Pre svega, takve šeme su potrebne za pravilno rešavanje hemijskih jednačina. U tabeli rastvorljivosti nalaze se naboji svih supstanci. Oni moraju biti poznati kako bi se pravilno snimili reagensi i sastavila jednačina hemijske reakcije. Rastvorljivost u vodi pokazuje da li se sol ili baza mogu disocirati. Vodena jedinjenja koja provode struju imaju jake elektrolite u svom sastavu. Postoji još jedan tip. Oni koji slabo provode struju smatraju se slabim elektrolitima. U prvom slučaju, komponente su tvari koje su potpuno ionizirane u vodi. Dok slabi elektroliti pokazuju ovaj indikator samo u maloj mjeri.
jednačine hemijskih reakcija
Postoji nekoliko tipova jednadžbi: molekularne, potpuno jonske i kratke jonske. U stvari, posljednja opcija je skraćeni oblik molekula. Ovo je konačan odgovor. Kompletna jednadžba sadrži reaktante i produkte reakcije. Sada dolazi red na tablicu rastvorljivosti supstanci. Prvo treba provjeriti da li je reakcija izvodljiva, odnosno da li je ispunjen jedan od uslova za reakciju. Ima ih samo 3: stvaranje vode, oslobađanje gasa, padavine. Ako prva dva uslova nisu ispunjena, potrebno je provjeriti posljednji. Da biste to učinili, morate pogledati tablicu rastvorljivosti i otkriti postoji li netopiva sol ili baza u produktima reakcije. Ako jeste, onda će to biti sediment. Nadalje, tabela će biti potrebna za pisanje jonske jednačine. Pošto su sve rastvorljive soli i baze jaki elektroliti,tada će se razgraditi na katjone i anjone. Dalje, nevezani ioni se redukuju, a jednačina je napisana u kratkom obliku. Primjer:
- K2SO4+BaCl2=BaSO4 ↓+2HCl,
- 2K+2SO4+Ba+2Cl=BaSO4↓+2K+2Cl,
- Ba+SO4=BaSO4↓.
Dakle, tabela rastvorljivosti supstanci je jedan od ključnih uslova za rešavanje jonskih jednačina.
Detaljna tabela pomaže vam da saznate koliko komponenti trebate uzeti da pripremite bogatu smjesu.
Tabela rastvorljivosti
Ovo je uobičajena nepotpuna tabela. Važno je da se ovdje navede temperatura vode, jer je to jedan od faktora o kojima smo već govorili.
Kako koristiti tabelu rastvorljivosti?
Tabela rastvorljivosti supstanci u vodi jedan je od glavnih pomoćnika hemičara. Pokazuje kako različite tvari i spojevi stupaju u interakciju s vodom. Rastvorljivost čvrstih materija u tečnosti je pokazatelj bez kojeg su mnoge hemijske manipulacije nemoguće.
Tabela je veoma laka za korišćenje. Kationi (pozitivno nabijene čestice) su napisani u prvom redu, anioni (negativno nabijene čestice) u drugom redu. Veći dio tabele zauzima mreža s određenim simbolima u svakoj ćeliji. Ovo su slova "P", "M", "H" i znakovi "-" i "?".
- "P" - spoj se otapa;
- "M" - malo se otapa;
- "H" - ne otapa se;
- "-" - ne postoji veza;
- "?" - nema informacija o postojanju veze.
U ovoj tabeli postoji jedna prazna ćelija - ovo je voda.
Jednostavan primjer
Sada o tome kako raditi s takvim materijalom. Pretpostavimo da trebate saznati da li je sol rastvorljiva u vodi - MgSo4 (magnezijum sulfat). Da biste to uradili, morate pronaći stupac Mg2+ i spustiti se do linije SO42-. Na njihovom preseku je slovo P, što znači da je jedinjenje rastvorljivo.
Zaključak
Dakle, proučavali smo pitanje rastvorljivosti supstanci u vodi i ne samo. Bez sumnje će ovo znanje biti korisno u daljem proučavanju hemije. Uostalom, topljivost supstanci igra važnu ulogu. Biće korisno za rešavanje hemijskih jednačina i raznih problema.
