- Свойства на водните разтвори
- Защо някои твърди вещества се разтварят във вода?
- Правила за разтворимост
- Примери за разтворимост във водни разтвори
- Пример 1: Какво се случва, когато Ba (НЕ
- Пример 2: Какво се случва, когато Pb (NO
- Препратки
Водните разтвори представляват разтвори, които използват вода за разлагане на вещество. Например кална или захарна вода. Когато химически вид се е разтворил във вода, това се обозначава с надпис (aq) след химическото наименование.
Хидрофилните (водолюбиви) вещества и много йонни съединения се разтварят или дисоциират във вода. Например, когато трапезната сол или натриевият хлорид се разтваря във вода, тя се разделя на нейните йони, като образува Na + (aq) и Cl- (aq).
Фигура 1: воден разтвор на калиев дихромат.
Хидрофобните (страхуващи се от вода) вещества обикновено не се разтварят във вода или не образуват водни разтвори. Например смесването на масло и вода не води до разтваряне или дисоциация.
Много органични съединения са хидрофобни. Неелектролитите могат да се разтварят във вода, но те не се разделят на йони и поддържат целостта си като молекули. Примерите за неелектролити включват захар, глицерол, урея и метилсулфонилметан (MSM).
Свойства на водните разтвори
Водните разтвори често водят до електричество. Разтворите, съдържащи силни електролити, са склонни да бъдат добри електрически проводници (напр. Морска вода), докато разтворите, съдържащи слаби електролити, са склонни да бъдат лоши проводници (напр. Чешмяна вода).
Причината е, че силните електролити напълно се дисоциират във йони във вода, докато слабите електролити се дисоциират непълно.
Когато химически реакции между видовете протичат във воден разтвор, реакциите обикновено са реакции с двойно изместване (наричани също метатеза или двойно заместване).
При този тип реакции, катионът в единия реагент заема мястото на катиона в другия реагент, обикновено образувайки йонна връзка. Друг начин да се мисли за това е, че реактивните йони „превключват партньори“.
Реакциите във воден разтвор могат да доведат до продукти, които са разтворими във вода или могат да образуват утайка.
Утайката е съединение с ниска разтворимост, което често изпада от разтвора като твърдо вещество.
Термините киселина, основа и pH се отнасят само за водни разтвори. Например, можете да измерите pH на лимонов сок или оцет (два водни разтвора) и те са слаби киселини, но не можете да получите смислена информация от теста за растително масло с хартия с pH.
Защо някои твърди вещества се разтварят във вода?
Захарта, която използваме за подслаждане на кафе или чай, е молекулярно твърдо вещество, в което отделните молекули се държат заедно от сравнително слаби междумолекулни сили.
Когато захарта се разтвори във вода, слабите връзки между отделните молекули на захарозата се нарушават и тези C12H22O11 молекули се отделят в разтвор.
Фигура 1: разтваряне на захар във вода.
Необходима е енергия за прекъсване на връзките между молекулите C12H22O11 в захарозата. Необходима е също така енергия за разрушаване на водородните връзки във вода, която трябва да бъде разрушена, за да се вмъкне една от тези молекули захароза в разтвор.
Захарта се разтваря във вода, защото енергията се освобождава, когато слабополярните молекули на захарозата образуват междумолекулни връзки с полярни водни молекули.
Слабите връзки, които се образуват между разтвореното вещество и разтворителя, компенсират енергията, необходима за промяна на структурата както на чистия разтворител, така и на разтворителя.
В случая на захар и вода този процес работи толкова добре, че до 1800 грама захароза могат да бъдат разтворени в един литър вода.
Йонните твърди частици (или соли) съдържат положителни и отрицателни йони, които се държат заедно благодарение на голямата сила на привличане между частици с противоположни заряди.
Когато едно от тези твърди вещества се разтвори във вода, йони, които съставляват твърдото вещество, се отделят в разтвор, където те се свързват с молекулите на полярния разтворител.
Фигура 2: Разтваряне на натриев хлорид във вода.
NaCl (s) »Na + (aq) + Cl- (aq)
Най-общо можем да предположим, че солите се дисоциират в техните йони, когато се разтварят във вода.
Йонните съединения се разтварят във вода, ако енергията, отделена при взаимодействие на йони с водни молекули, надвишава енергията, необходима за разрушаване на йонните връзки в твърдото вещество, и енергията, необходима за отделяне на водни молекули, така че йоните да могат да бъдат вмъкнати в решението.
Правила за разтворимост
В зависимост от разтворимостта на разтворимото вещество има три възможни резултата:
1) Ако разтворът има по-малко разтворимо вещество от максималното количество, което е в състояние да разтвори (неговата разтворимост), той е разреден разтвор;
2) Ако количеството на разтворимото вещество е точно същото като разтворимостта му, той е наситен;
3) Ако има повече разтворимо вещество, отколкото е способно да се разтвори, излишъкът от разтвора се отделя от разтвора.
Ако този процес на отделяне включва кристализация, той образува утайка. Утаяването намалява концентрацията на разтвореното вещество до насищане, за да се увеличи стабилността на разтвора.
По-долу са правилата за разтворимост за обикновени йонни твърди вещества. Ако изглежда, че две правила си противоречат, предходното има предимство.
1- Солите, които съдържат елементи от група I (Li +, Na +, K +, Cs +, Rb +) са разтворими. Има малко изключения от това правило. Солите, съдържащи амониев йон (NH 4 +) също са разтворими.
2- Соли, съдържащи нитрати (NO 3 -), обикновено са разтворими.
3- Солите, които съдържат Cl -, Br - или I - обикновено са разтворими. Важни изключения от това правило са халидните соли на Ag +, Pb2 + и (Hg2) 2+. Така AgCl, PbBr 2 и Hg 2 Cl 2 са неразтворими.
4- Повечето от сребърните соли са неразтворими. AgNO 3 и Ag (С 2 Н 3 O 2) са общите разтворими соли на среброто; На практика всички останали са неразтворими.
5- Повечето от сулфатните соли са разтворими. Основните изключения от това правило включват CaSO 4, BaSO 4, PbSO 4, Ag 2 SO 4 и SrSO 4.
6- Повечето от хидроксидните соли са само слабо разтворими. Хидроксидните соли на елементи от група I са разтворими. Хидроксидните соли на елементите от група II (Ca, Sr и Ba) са слабо разтворими.
Хидроксидните соли на преходните метали и Al 3 + са неразтворими. По този начин, Fe (OH) 3, Al (OH) 3, Co (OH) 2 не са разтворими.
7- Повечето от сулфидите на преходния метал са силно неразтворими, включително CdS, FeS, ZnS и Ag 2 S. Сулфидите на арсен, антимон, бисмут и олово също са неразтворими.
8- Карбонатите често са неразтворими. Карбонатите от група II (CaCO 3, SrCO 3 и BaCO 3) са неразтворими, както и FeCO 3 и PbCO 3.
9- Хроматите често са неразтворими. Примерите включват PbCrO 4 и BaCrO 4.
10 - Фосфатите като Са 3 (PO 4) 2 и Ag 3 PO 4 често са неразтворими.
11- Флуориди като BaF 2, MGF 2 и Pbf 2 често са неразтворими.
Примери за разтворимост във водни разтвори
Кола, солена вода, дъжд, киселинни разтвори, основни разтвори и солни разтвори са примери за водни разтвори. Когато имате воден разтвор, можете да предизвикате утайка чрез реакции на утаяване.
Реакциите за валежи понякога се наричат реакции на "двойно изместване". За да се определи дали при смесването на водни разтвори на две съединения се образува утайка:
- Запишете всички йони в разтвор.
- Комбинирайте ги (катион и анион), за да получите всички потенциални утайки.
- Използвайте правилата за разтворимост, за да определите коя (ако има) комбинация (и) е неразтворима и ще се утаи.
Пример 1: Какво се случва, когато Ba (НЕ
Йони в разтвор: Ba 2+, NO 3 -, Na +, CO 3 2-
Потенциални утайки: BaCO 3, NaNO3
Правила за разтворимост: BaCO 3 е неразтворим (правило 5), NaNO 3 е разтворим (правило 1).
Пълно химично уравнение:
Ба (NO 3) 2 (вод) + Na 2 СО 3 (воден) »BACO 3 (а) + 2NaNO 3 (воден)
Нетно йонно уравнение:
Ba 2+ (aq) + CO 3 2- (aq) »BaCO 3 (s)
Пример 2: Какво се случва, когато Pb (NO
Йони в разтвор: Pb 2+, NO 3 -, NH 4 +, I -
Потенциални утайки: PbI 2, NH 4 NO 3
Правила за разтворимост: PBI 2 е неразтворим (правило 3), NH 4 NO 3 е разтворим (правило 1).
Пълно химично уравнение: Pb (NO 3) 2 (aq) + 2NH 4 I (aq) »PbI 2 (s) + 2NH 4 NO 3 (aq)
Нетно йонно уравнение: Pb 2+ (aq) + 2I - (aq) »PbI 2 (s).
Препратки
- Ан Мари Хелменстин. (2017 г., 10 май). Водна дефиниция (воден разтвор). Възстановени от thinkco.com.
- Ан Мари Хелменстин. (2017 г., 14 май). Определение за воден разтвор в химията. Възстановени от thinkco.com.
- Антоанета Мурса, KW (2017, 14 май). Правила за разтворимост Възстановено от chem.libretexts.org.
- Водни разтвори. (SF). Възстановено от saylordotorg.github.io.
- Berkey, M. (2011, 11 ноември). Водни разтвори: Определение и примери. Възстановени от youtube.com.
- Реакции във воден разтвор. (SF). Възстановен от chemistry.bd.psu.edu.
- Рийд, D. (SF). Воден разтвор: Определение, реакция и пример. Възстановени от study.com.
- Разтворимост. (SF). Възстановени от chemed.chem.purdue.edu.