A mindennapi életben az emberek ritkán találkoznak tiszta anyagokkal. A legtöbb elem anyagok keveréke.
Az oldat egy homogén keverék, amelyben a komponensek egyenletesen elkeverednek. A részecskeméret szerint többféle típus létezik: durva rendszerek, molekuláris oldatok és kolloid rendszerek, amelyeket gyakran szoloknak neveznek. Ez a cikk a molekuláris (vagy valódi) megoldásokkal foglalkozik. Az anyagok vízben való oldhatósága az egyik fő feltétel, amely befolyásolja a vegyületek képződését.
Az anyagok oldhatósága: mi ez és miért van rá szükség
A téma megértéséhez tudnod kell, mi az anyagok megoldása és oldhatósága. Egyszerűen fogalmazva, ez egy anyag azon képessége, hogy egy másikkal egyesül, és homogén keveréket képez. Tudományos szempontból összetettebb meghatározás jöhet szóba. Az anyagok oldhatósága az a képességük, hogy egy vagy több anyaggal homogén (vagy heterogén) kompozíciókat alkossanak a komponensek diszpergált eloszlásával. Az anyagoknak és vegyületeknek több osztálya van:
- azonnali;
- rosszul oldódik;
- oldhatatlan.
Mit mond egy anyag oldhatóságának mértéke
A telített keverékben lévő anyag tartalma az oldhatóság mértéke. Mint fentebb említettük, ez minden anyag esetében eltérő. Oldhatóak azok, amelyek 100 g vízben több mint 10 grammot képesek hígítani. A második kategória azonos feltételek mellett kevesebb, mint 1 g. Gyakorlatilag oldhatatlanok azok, amelyek keverékében 0,01 g-nál kevesebb komponens megy át. Ebben az esetben az anyag nem tudja átvinni a molekuláit vízbe.
Mi az oldhatósági együttható
Az oldhatósági együttható (k) egy anyag maximális tömegének (g) mutatója, amely 100 g vízzel vagy más anyaggal hígítható.
Oldószerek
Ez a folyamat egy oldószert és egy oldott anyagot foglal magában. Az első abban különbözik, hogy kezdetben ugyanolyan aggregált állapotban van, mint a végső keverék. Általában nagyobb mennyiségben veszik.
Azonban sokan tudják, hogy a víz különleges helyet foglal el a kémiában. Külön szabályok vannak rá. Az olyan oldatot, amelyben H2O van jelen, vizes oldatnak nevezzük. Ha róluk beszélünk, a folyadék kisebb mennyiségben is extrahálószer. Ilyen például a salétromsav 80%-os vizes oldata. Az arányok itt nem egyenlőek Bár a víz aránya kisebb, mint a savé, helytelen az anyagot salétromsavban készült 20%-os vízoldatnak nevezni.
Vannak keverékek, amelyekből hiányzik a H2O. Ők fogják viselni a nevetnem vizes. Az ilyen elektrolit oldatok ionos vezetők. Kivonószereket vagy keverékeket tartalmaznak. Ionokból és molekulákból állnak. Olyan iparágakban használják őket, mint az orvostudomány, a háztartási vegyszerek gyártása, a kozmetikumok és más területeken. Több kívánt anyagot kombinálhatnak különböző oldhatósággal. Számos külsőleg alkalmazott termék összetevői hidrofóbok. Más szóval, nem lépnek jó kölcsönhatásba a vízzel. Az ilyen keverékekben az oldószerek illékonyak, nem illékonyak vagy kombináltak lehetnek. A szerves anyagok az első esetben jól oldják a zsírokat. Az illékony anyagok közé tartoznak az alkoholok, szénhidrogének, aldehidek és mások. Gyakran szerepelnek a háztartási vegyszerekben. A nem illékony anyagokat leggyakrabban kenőcsök gyártásához használják. Ezek zsíros olajok, folyékony paraffin, glicerin és mások. Illékony és nem illékony keverék, például etanol glicerinnel, glicerin dimexiddel kombinálva. Tartalmazhatnak vizet is.
Megoldások típusai telítettségi fok szerint
A telített oldat olyan vegyi anyagok keveréke, amelyek egy oldószerben egy adott hőmérsékleten a maximális koncentrációt tartalmazzák. Nem fog tovább szaporodni. Egy szilárd anyag készítésénél észrevehető a csapadék, amely dinamikus egyensúlyban van vele. Ez a fogalom olyan állapotot jelent, amely időben fennmarad, mivel egyidejűleg két ellentétes irányban (előre és hátrafelé) folyik, azonos sebességgel.
Ha az anyagállandó hőmérsékleten még lebomlik, akkor ez az oldat telítetlen. Stabilak. De ha továbbra is hozzáad egy anyagot, akkor az vízzel (vagy más folyadékkal) hígul, amíg el nem éri a maximális koncentrációját.
Még egy pillantás – túltelített. Több oldott anyagot tartalmaz, mint amennyi állandó hőmérsékleten tud lenni. Instabil egyensúlyi helyzetük miatt a fizikai hatás kikristályosodást okoz.
Hogyan lehet megkülönböztetni a telített oldatot a telítetlentől?
Ez elég egyszerű. Ha az anyag szilárd, akkor telített oldatban csapadék látható. Ebben az esetben az extrahálószer besűrűsödhet, például telített összetételű vízben, amelyhez cukrot adtak.
De ha megváltoztatja a feltételeket, növeli a hőmérsékletet, akkor a rendszer többé nem veszi figyelembe. telített, mivel magasabb hőmérsékleten ennek az anyagnak a maximális koncentrációja más lesz.
A megoldások összetevőinek kölcsönhatásának elméletei
Három elmélet létezik a keverékben lévő elemek kölcsönhatására vonatkozóan: fizikai, kémiai és modern. Az első szerzői Svante August Arrhenius és Wilhelm Friedrich Ostwald. Feltételezték, hogy a diffúzió miatt az oldószer és az oldott anyag részecskéi egyenletesen oszlanak el a keverék térfogatában, de nem volt köztük kölcsönhatás. A Dmitrij Ivanovics Mengyelejev által előterjesztett kémiai elmélet ennek az ellenkezője. Eszerint a köztük lévő kémiai kölcsönhatás következtében instabilállandó vagy változó összetételű vegyületek, amelyeket szolvátoknak nevezünk.
Jelenleg Vlagyimir Alekszandrovics Kisztjakovszkij és Ivan Alekszejevics Kablukov egységes elméletét használják. Fizikai és kémiai ötvözi. A modern elmélet azt mondja, hogy az oldatban vannak nem kölcsönhatásba lépő anyagok részecskék és kölcsönhatásuk termékei - szolvátok, amelyek létezését Mengyelejev bizonyította. Abban az esetben, ha az extrahálószer víz, ezeket hidrátoknak nevezzük. Azt a jelenséget, amelyben szolvátok (hidrátok) keletkeznek, szolvatációnak (hidratációnak) nevezzük. Minden fizikai és kémiai folyamatra hatással van, és megváltoztatja a keverékben lévő molekulák tulajdonságait. A szolvatáció annak a ténynek köszönhető, hogy a hozzá szorosan kapcsolódó extrahálószer molekuláiból álló szolvatációs héj körülveszi az oldott anyag molekulát.
Az anyagok oldhatóságát befolyásoló tényezők
Az anyagok kémiai összetétele. A „hasonló vonzza a hasonlót” szabály a reagensekre is vonatkozik. A fizikai és kémiai tulajdonságaikban hasonló anyagok kölcsönösen gyorsabban oldódnak fel. Például a nem poláris vegyületek jól kölcsönhatásba lépnek a nem polárisakkal. A poláris molekulájú vagy ionos szerkezetű anyagokat polárisra hígítják, például vízben. A sók, lúgok és egyéb komponensek lebomlanak benne, míg a nem polárisak az ellenkezőjét. Egy egyszerű példát lehet mondani. A cukor telített vizes oldatának elkészítéséhez nagyobb mennyiségű anyag szükséges, mint a só esetében. Mit jelent? Egyszerűen fogalmazva, sokkal többet tenyészthetszcukor a vízben, mint a só.
Hőmérséklet. A szilárd anyagok folyadékokban való oldhatóságának növelése érdekében növelni kell az extrahálószer hőmérsékletét (a legtöbb esetben működik). Példa mutatható. Ha egy csipet nátrium-kloridot (sót) tesz hideg vízbe, ez a folyamat sokáig tart. Ha ugyanezt forró közeggel csinálod, akkor az oldódás sokkal gyorsabb lesz. Ez azzal magyarázható, hogy a hőmérséklet emelkedése következtében megnő a kinetikus energia, amelynek jelentős részét gyakran a szilárd anyag molekulái és ionjai közötti kötések megsemmisítésére fordítják. A hőmérséklet emelkedésével azonban a lítium-, magnézium-, alumínium- és alkáli sók oldhatósága csökken.
Nyomás. Ez a tényező csak a gázokra hat. Oldhatóságuk a nyomás növekedésével nő. Végül is a gázok térfogata csökken.
Módosítsa az oldódási sebességet
Ne keverje össze ezt a mutatót az oldhatósággal. Végül is különböző tényezők befolyásolják e két mutató változását.
Az oldott anyag fragmentáltságának mértéke. Ez a tényező befolyásolja a szilárd anyagok folyadékokban való oldhatóságát. Egész (csomós) állapotban a kompozíció hosszabb ideig hígul, mint az apró darabokra tört. Vegyünk egy példát. Egy szilárd sótömb sokkal tovább tart feloldódni vízben, mint a homok formájú só.
Keverési sebesség. Mint ismeretes, ez a folyamat keveréssel katalizálható. A sebessége is fontos, mert minél nagyobb, annál gyorsabban oldódik fel.folyadékban lévő anyag.
Miért kell tudnunk a szilárd anyagok vízben való oldhatóságát?
Először is, ilyen sémákra van szükség a kémiai egyenletek helyes megoldásához. Az oldhatósági táblázatban minden anyag töltése szerepel. Ezeket ismerni kell a reagensek helyes rögzítéséhez és a kémiai reakció egyenletének elkészítéséhez. A vízben való oldhatóság azt jelzi, hogy a só vagy a bázis disszociálhat-e. Az áramot vezető vizes vegyületek összetételükben erős elektrolitok vannak. Van egy másik típus is. Azokat, amelyek rosszul vezetik az áramot, gyenge elektrolitoknak tekintik. Az első esetben az összetevők olyan anyagok, amelyek vízben teljesen ionizáltak. Míg a gyenge elektrolitok ezt a mutatót csak kis mértékben mutatják.
Kémiai reakcióegyenletek
Többféle egyenlet létezik: molekuláris, teljes ionos és rövidionos. Valójában az utolsó lehetőség a molekuláris rövidített formája. Ez a végső válasz. A teljes egyenlet tartalmazza a reagenseket és a reakció termékeit. Most jön az anyagok oldhatósági táblázatának sora. Először is ellenőrizni kell, hogy a reakció megvalósítható-e, azaz teljesül-e a reakció valamelyik feltétele. Csak 3 van belőlük: vízképződés, gázfelszabadulás, csapadék. Ha az első két feltétel nem teljesül, akkor az utolsót kell ellenőriznie. Ehhez meg kell nézni az oldhatósági táblázatot, és meg kell találni, hogy a reakciótermékekben van-e oldhatatlan só vagy bázis. Ha igen, akkor ez lesz az üledék. Ezenkívül a táblázatra szükség lesz az ionos egyenlet felírásához. Mivel minden oldható só és bázis erős elektrolit,akkor kationokra és anionokra bomlik. Továbbá a kötetlen ionok redukálódnak, és az egyenletet rövid formában írják fel. Példa:
- K2SO4+BaCl2=BaSO4 ↓+2HCl,
- 2K+2SO4+Ba+2Cl=BaSO4↓+2K+2Cl,
- Ba+SO4=BaSO4↓.
Így az anyagok oldhatósági táblázata az egyik kulcsfeltétele az ionegyenletek megoldásának.
A részletes táblázat segít megtudni, hogy mennyi összetevőt kell bevennie egy gazdag keverék elkészítéséhez.
Oldhatósági táblázat
Ez a szokásos hiányos táblázat. Fontos, hogy itt a víz hőmérsékletét jelezzük, mivel ez az egyik olyan tényező, amelyet fentebb már tárgy altunk.
Hogyan kell használni az oldhatósági táblázatot?
Az anyagok vízben való oldhatóságának táblázata a vegyész egyik fő segédje. Megmutatja, hogy a különböző anyagok és vegyületek hogyan lépnek kölcsönhatásba a vízzel. A szilárd anyagok folyadékban való oldhatósága olyan mutató, amely nélkül sok kémiai manipuláció lehetetlen.
A táblázat nagyon könnyen használható. A kationok (pozitív töltésű részecskék) az első sorban, az anionok (negatív töltésű részecskék) a második sorban. A táblázat nagy részét egy rács foglalja el, minden cellában bizonyos szimbólumokkal. Ezek a "P", "M", "H" betűk, valamint a "-" és "?" jelek.
- "P" - a vegyület feloldódik;
- "M" - egy kicsit feloldódik;
- "H" - nem oldódik;
- "-" - nincs kapcsolat;
- "?" - nincs információ a kapcsolat létezéséről.
Egyetlen cella van ebben a táblázatban – ez a víz.
Egyszerű példa
Most arról, hogyan kell ilyen anyagokkal dolgozni. Tegyük fel, hogy meg kell találnia, hogy a só vízben oldódik-e - MgSo4 (magnézium-szulfát). Ehhez meg kell találnia az Mg2+ oszlopot, és le kell mennie a SO42- sorra.. A metszéspontjukban a P betű található, ami azt jelenti, hogy a vegyület oldható.
Következtetés
Tehát, megvizsgáltuk az anyagok vízben való oldhatóságának kérdését, és nem csak. Ez a tudás kétségtelenül hasznos lesz a kémia további tanulmányozásában. Hiszen ott az anyagok oldhatósága játszik fontos szerepet. Hasznos lesz kémiai egyenletek és különféle problémák megoldásához.
