Hemija je zanimljiva i prilično složena nauka. Njegovi pojmovi i pojmovi susrećemo se u svakodnevnom životu i nije uvijek intuitivno jasno šta oni znače i šta je njihovo značenje. Jedan od ovih koncepata je rastvorljivost. Ovaj termin se široko koristi u teoriji rješenja, a u svakodnevnom životu susrećemo se s njegovom upotrebom jer smo okruženi tim istim rješenjima. Ali nije toliko važna sama upotreba ovog koncepta, već fizički fenomeni koje on označava. Ali prije nego što pređemo na glavni dio naše priče, pređimo naprijed u devetnaesti vijek, kada su Svante Arrhenius i Wilhelm Ostwald formulirali teoriju elektrolitičke disocijacije.
Historija
Proučavanje rješenja i rastvorljivosti počinje fizičkom teorijom disocijacije. Najlakše je razumjeti, ali previše primitivno i samo u nekim trenucima se poklapa sa stvarnošću. Suština ove teorije je da se otopljena tvar, ulazeći u otopinu, razlaže na nabijene čestice koje se nazivaju ioni. Ove čestice određuju hemijska svojstva rastvora i neke od njegovih fizičkih karakteristika, uključujući provodljivost i tačku ključanja, tačku topljenja i kristalizaciju.
Ali ima ih jošsložene teorije koje razmatraju rješenje kao sistem u kojem čestice međusobno djeluju i formiraju takozvane solvate - jone okružene dipolima. Dipol je, općenito, neutralna molekula čiji su polovi suprotno nabijeni. Dipol je najčešće molekul rastvarača. Ulazeći u otopinu, otopljena supstanca se raspada na ione, a dipole privlače jedan ion suprotno nabijenim krajem u odnosu na njih, a druge ione drugim suprotno nabijenim krajem, respektivno. Tako se dobijaju solvati - molekuli sa omotačem drugih neutralnih molekula.
Popričajmo sada malo o suštini samih teorija i pogledajmo ih bliže.
Teorije rješenja
Formiranje takvih čestica može objasniti mnoge pojave koje se ne mogu opisati klasičnom teorijom rješenja. Na primjer, toplinski učinak reakcije rastvaranja. Sa stanovišta Arrheniusove teorije, teško je reći zašto, kada se jedna supstanca rastvori u drugoj, toplota se može apsorbovati i oslobađati. Da, kristalna rešetka je uništena, pa se energija ili troši i otopina se hladi, ili se oslobađa tijekom raspada zbog viška energije kemijskih veza. Ali ispada da je nemoguće to objasniti sa stanovišta klasične teorije, budući da sam mehanizam uništenja ostaje neshvatljiv. A ako primijenimo kemijsku teoriju otopina, postaje jasno da molekule rastvarača, uglavljene u praznine rešetke, uništavaju je iznutra, kao da "obuhvataju"joni jedan od drugog solvacionom ljuskom.
U sljedećem dijelu ćemo pogledati šta je rastvorljivost i sve što je povezano sa ovom naizgled jednostavnom i intuitivnom količinom.
Koncept rastvorljivosti
Čisto je intuitivno da rastvorljivost pokazuje koliko se supstanca rastvara u određenom rastvaraču. Međutim, obično znamo vrlo malo o prirodi rastvaranja supstanci. Zašto se, na primjer, kreda ne otapa u vodi, a kuhinjska sol - obrnuto? Sve je u snazi veza unutar molekula. Ako su veze jake, onda se zbog toga ove čestice ne mogu disocirati na ione, čime se uništava kristal. Stoga ostaje nerastvorljiv.
Rastvorljivost je kvantitativna karakteristika koja pokazuje koliki je udio otopljene tvari u obliku solvatiranih čestica. Njegova vrijednost ovisi o prirodi otopljene tvari i rastvarača. Rastvorljivost u vodi za različite tvari je različita, ovisno o vezama između atoma u molekuli. Supstance sa kovalentnom vezom imaju najnižu rastvorljivost, dok one sa ionskom vezom imaju najveću.
Ali nije uvijek moguće razumjeti koja je rastvorljivost velika, a koja mala. Stoga ćemo u sljedećem odjeljku raspravljati o tome koja je rastvorljivost različitih supstanci u vodi.
Poređenje
U prirodi postoji mnogo tečnih rastvarača. Postoji još više alternativnih supstanci koje mogu poslužiti kao posljednje kada se postignu određeni uvjeti, na primjer određeniagregatno stanje. Postaje jasno da ako prikupite podatke o međusobnoj topivosti svakog para "otvoren - otapalo", to neće biti dovoljno za vječnost, jer su kombinacije ogromne. Stoga se dogodilo da je voda na našoj planeti univerzalni rastvarač i standard. To su uradili jer je to najčešće na Zemlji.
Tako je sastavljena tabela rastvorljivosti u vodi za stotine i hiljade supstanci. Svi smo to vidjeli, ali u kraćoj i razumljivijoj verziji. Ćelije tabele sadrže slova koja označavaju rastvorljivu supstancu, nerastvorljivu ili slabo rastvorljivu. Ali postoje visoko specijalizirani stolovi za one koji su ozbiljno upućeni u hemiju. Označava tačnu brojčanu vrijednost rastvorljivosti u gramima po litri otopine.
Ajmo sada da se okrenemo teoriji takve stvari kao što je rastvorljivost.
Hemija rastvorljivosti
Kako se odvija sam proces raspadanja, već smo analizirali u prethodnim odjeljcima. Ali kako, na primjer, sve to zapisati kao reakciju? Ovdje nije sve tako jednostavno. Na primjer, kada je kiselina otopljena, jon vodonika reaguje sa vodom da bi formirao hidronijev jon H3O+. Dakle, za HCl, jednadžba reakcije će izgledati ovako:
HCl + H2O =H3O+ + Cl-
Rastvorljivost soli, u zavisnosti od njihove strukture, takođe je određena njihovom hemijskom reakcijom. Vrsta potonjeg ovisi o strukturi soli iveze unutar svojih molekula.
Shvatili smo kako grafički zabilježiti rastvorljivost soli u vodi. Sada je vrijeme za praktičnu primjenu.
Prijava
Ako navedete slučajeve kada je ova vrijednost potrebna, ni jedan vijek nije dovoljan. Indirektno, koristeći ga, možete izračunati druge veličine koje su vrlo važne za proučavanje bilo kojeg rješenja. Bez njega ne bismo mogli znati tačnu koncentraciju supstance, njenu aktivnost, ne bismo mogli procijeniti hoće li lijek izliječiti osobu ili ubiti (na kraju krajeva, čak je i voda u velikim količinama opasna po život).
Pored hemijske industrije i naučne svrhe, razumevanje suštine rastvorljivosti je neophodno i u svakodnevnom životu. Zaista, ponekad je potrebno pripremiti, recimo, prezasićeni rastvor neke supstance. Na primjer, ovo je neophodno za dobijanje kristala soli za djetetov domaći zadatak. Poznavajući rastvorljivost soli u vodi, lako možemo odrediti koliko je treba sipati u posudu da počne da se taloži i od viška formira kristale.
Pre nego što završimo naš kratki izlet u hemiju, hajde da razgovaramo o nekoliko koncepata vezanih za rastvorljivost.
Šta je još zanimljivo?
Po našem mišljenju, ako ste došli do ovog odeljka, verovatno ste već shvatili da rastvorljivost nije samo čudna hemijska veličina. To je osnova za ostale količine. A među njima: koncentracija, aktivnost, konstanta disocijacije, pH. I ovo nije potpuna lista. Sigurno ste čuli barem jednood ovih reči. Bez ovog znanja o prirodi rješenja, čije je proučavanje otpočelo sa rastvorljivošću, više ne možemo zamisliti modernu hemiju i fiziku. Šta je ovde fizika? Ponekad se i fizičari bave rješenjima, mjere njihovu provodljivost i koriste njihova druga svojstva za svoje potrebe.
Zaključak
U ovom članku smo se upoznali sa takvim hemijskim konceptom kao što je rastvorljivost. Ovo je vjerovatno bila prilično korisna informacija, budući da većina nas teško razumije duboku suštinu teorije rješenja bez želje da se detaljno zaroni u njeno proučavanje. U svakom slučaju, vrlo je korisno trenirati mozak tako što ćete naučiti nešto novo. Na kraju krajeva, osoba mora "učiti, učiti i ponovo učiti" cijeli život.
