Στην καθημερινή ζωή, οι άνθρωποι σπάνια συναντούν καθαρές ουσίες. Τα περισσότερα είδη είναι μείγματα ουσιών.
Ένα διάλυμα είναι ένα ομοιογενές μείγμα στο οποίο τα συστατικά αναμειγνύονται ομοιόμορφα. Υπάρχουν διάφοροι τύποι ανάλογα με το μέγεθος των σωματιδίων: χονδροειδή συστήματα, μοριακά διαλύματα και κολλοειδή συστήματα, τα οποία συχνά ονομάζονται sol. Αυτό το άρθρο ασχολείται με μοριακές (ή αληθινές) λύσεις. Η διαλυτότητα των ουσιών στο νερό είναι μία από τις κύριες συνθήκες που επηρεάζουν τον σχηματισμό των ενώσεων.
Διαλυτότητα ουσιών: τι είναι και γιατί χρειάζεται
Για να κατανοήσετε αυτό το θέμα, πρέπει να γνωρίζετε ποιες είναι οι λύσεις και η διαλυτότητα των ουσιών. Με απλά λόγια, αυτή είναι η ικανότητα μιας ουσίας να συνδυάζεται με μια άλλη και να σχηματίζει ένα ομοιογενές μείγμα. Από επιστημονική άποψη, μπορεί να εξεταστεί ένας πιο περίπλοκος ορισμός. Η διαλυτότητα των ουσιών είναι η ικανότητά τους να σχηματίζουν ομοιογενείς (ή ετερογενείς) συνθέσεις με μία ή περισσότερες ουσίες με διάσπαρτη κατανομή συστατικών. Υπάρχουν διάφορες κατηγορίες ουσιών και ενώσεων:
- instant;
- κακώς διαλυτό;
- αδιάλυτο.
Τι λέει το μέτρο της διαλυτότητας μιας ουσίας
Η περιεκτικότητα μιας ουσίας σε ένα κορεσμένο μείγμα είναι ένα μέτρο της διαλυτότητάς της. Όπως αναφέρθηκε παραπάνω, για όλες τις ουσίες είναι διαφορετικό. Διαλυτά είναι εκείνα που μπορούν να αραιώσουν περισσότερα από 10 g από τον εαυτό τους σε 100 g νερό. Η δεύτερη κατηγορία είναι λιγότερο από 1 g υπό τις ίδιες συνθήκες. Πρακτικά αδιάλυτα είναι αυτά στο μείγμα των οποίων περνά λιγότερο από 0,01 g του συστατικού. Σε αυτή την περίπτωση, η ουσία δεν μπορεί να μεταφέρει τα μόριά της στο νερό.
Ποιος είναι ο συντελεστής διαλυτότητας
Ο συντελεστής διαλυτότητας (k) είναι ένας δείκτης της μέγιστης μάζας μιας ουσίας (g) που μπορεί να αραιωθεί σε 100 g νερό ή άλλη ουσία.
Διαλύτες
Αυτή η διαδικασία περιλαμβάνει έναν διαλύτη και μια διαλυμένη ουσία. Το πρώτο διαφέρει στο ότι αρχικά βρίσκεται στην ίδια κατάσταση συσσωμάτωσης με το τελικό μείγμα. Κατά κανόνα, λαμβάνεται σε μεγαλύτερες ποσότητες.
Ωστόσο, πολλοί άνθρωποι γνωρίζουν ότι το νερό κατέχει ιδιαίτερη θέση στη χημεία. Υπάρχουν ξεχωριστοί κανόνες για αυτό. Ένα διάλυμα στο οποίο υπάρχει H2O ονομάζεται υδατικό διάλυμα. Όταν μιλάμε για αυτά, το υγρό είναι εκχυλιστικό ακόμα και όταν είναι σε μικρότερη ποσότητα. Ένα παράδειγμα είναι ένα διάλυμα νιτρικού οξέος 80% σε νερό. Οι αναλογίες εδώ δεν είναι ίσες Αν και η αναλογία του νερού είναι μικρότερη από το οξύ, είναι λάθος να ονομάζουμε την ουσία διάλυμα 20% νερού σε νιτρικό οξύ.
Υπάρχουν μείγματα που στερούνται H2O. Θα φέρουν το όνομαμη υδατικό. Τέτοια διαλύματα ηλεκτρολυτών είναι ιοντικοί αγωγοί. Περιέχουν μεμονωμένα ή μείγματα εκχυλιστικών. Αποτελούνται από ιόντα και μόρια. Χρησιμοποιούνται σε βιομηχανίες όπως η ιατρική, η παραγωγή οικιακών χημικών προϊόντων, τα καλλυντικά και άλλοι τομείς. Μπορούν να συνδυάσουν πολλές επιθυμητές ουσίες με διαφορετική διαλυτότητα. Τα συστατικά πολλών προϊόντων που εφαρμόζονται εξωτερικά είναι υδρόφοβα. Με άλλα λόγια, δεν αλληλεπιδρούν καλά με το νερό. Σε τέτοια μίγματα, οι διαλύτες μπορεί να είναι πτητικός, μη πτητικός ή συνδυασμένος. Οι οργανικές ουσίες στην πρώτη περίπτωση διαλύουν καλά τα λίπη. Τα πτητικά περιλαμβάνουν αλκοόλες, υδρογονάνθρακες, αλδεΰδες και άλλα. Συχνά περιλαμβάνονται στα οικιακά χημικά προϊόντα. Τα μη πτητικά χρησιμοποιούνται συχνότερα για την παρασκευή αλοιφών. Αυτά είναι λιπαρά έλαια, υγρή παραφίνη, γλυκερίνη και άλλα. Συνδυασμένο είναι ένα μείγμα πτητικών και μη πτητικών, για παράδειγμα, αιθανόλης με γλυκερίνη, γλυκερίνης με διμεξίδιο. Μπορεί επίσης να περιέχουν νερό.
Τύποι διαλυμάτων κατά βαθμό κορεσμού
Ένα κορεσμένο διάλυμα είναι ένα μείγμα χημικών ουσιών που περιέχει τη μέγιστη συγκέντρωση μιας ουσίας σε έναν διαλύτη σε μια ορισμένη θερμοκρασία. Δεν θα αναπαραχθεί περαιτέρω. Στην παρασκευή μιας στερεής ουσίας παρατηρείται κατακρήμνιση, η οποία βρίσκεται σε δυναμική ισορροπία μαζί της. Αυτή η έννοια σημαίνει μια κατάσταση που επιμένει στο χρόνο λόγω της ροής της ταυτόχρονα σε δύο αντίθετες κατευθύνσεις (εμπρός και αντίστροφη αντίδραση) με την ίδια ταχύτητα.
Εάν η ουσίασε σταθερή θερμοκρασία μπορεί ακόμα να αποσυντεθεί, τότε αυτό το διάλυμα είναι ακόρεστο. Είναι σταθερά. Αλλά αν συνεχίσετε να προσθέτετε μια ουσία σε αυτά, τότε θα αραιωθεί σε νερό (ή άλλο υγρό) μέχρι να φτάσει στη μέγιστη συγκέντρωσή της.
Άλλη μια εμφάνιση - υπερκορεσμένη. Περιέχει περισσότερη διαλυμένη ουσία από ό,τι μπορεί να είναι σε σταθερή θερμοκρασία. Λόγω του γεγονότος ότι βρίσκονται σε ασταθή ισορροπία, η φυσική τους επίδραση προκαλεί κρυστάλλωση.
Πώς ξεχωρίζετε ένα κορεσμένο διάλυμα από ένα ακόρεστο;
Αυτό είναι αρκετά εύκολο να το κάνετε. Εάν η ουσία είναι στερεή, τότε ένα ίζημα μπορεί να φανεί σε ένα κορεσμένο διάλυμα. Σε αυτήν την περίπτωση, το εκχυλιστικό μπορεί να πήξει, όπως, για παράδειγμα, σε μια κορεσμένη σύνθεση, νερό στο οποίο έχει προστεθεί ζάχαρη.
Αλλά αν αλλάξετε τις συνθήκες, αυξήστε τη θερμοκρασία, τότε δεν θα λαμβάνεται υπόψη κορεσμένο, αφού σε υψηλότερη θερμοκρασία η μέγιστη συγκέντρωση αυτής της ουσίας θα είναι άλλη.
Θεωρίες αλληλεπίδρασης συστατικών λύσεων
Υπάρχουν τρεις θεωρίες σχετικά με την αλληλεπίδραση στοιχείων σε ένα μείγμα: φυσική, χημική και σύγχρονη. Συγγραφείς του πρώτου είναι οι Svante August Arrhenius και Wilhelm Friedrich Ostwald. Υπέθεσαν ότι, λόγω της διάχυσης, τα σωματίδια του διαλύτη και της διαλυμένης ουσίας κατανεμήθηκαν ομοιόμορφα σε όλο τον όγκο του μείγματος, αλλά δεν υπήρχε αλληλεπίδραση μεταξύ τους. Η χημική θεωρία που προτάθηκε από τον Ντμίτρι Ιβάνοβιτς Μεντελέεφ είναι το αντίθετό της. Σύμφωνα με αυτό, ως αποτέλεσμα της χημικής αλληλεπίδρασης μεταξύ τους, ασταθήςενώσεις σταθερής ή μεταβλητής σύστασης, που ονομάζονται επιδιαλυτώματα.
Επί του παρόντος, χρησιμοποιείται η ενοποιημένη θεωρία των Vladimir Aleksandrovich Kistyakovsky και Ivan Alekseevich Kablukov. Συνδυάζει φυσικά και χημικά. Η σύγχρονη θεωρία λέει ότι στο διάλυμα υπάρχουν τόσο μη αλληλεπιδρώντα σωματίδια ουσιών όσο και τα προϊόντα της αλληλεπίδρασής τους - επιδιαλυτώματα, η ύπαρξη των οποίων απέδειξε ο Mendeleev. Στην περίπτωση που το εκχυλιστικό είναι το νερό, ονομάζονται υδρίτες. Το φαινόμενο κατά το οποίο σχηματίζονται διαλυτώματα (ένυδρες ενώσεις) ονομάζεται διαλυτοποίηση (ενυδάτωση). Επηρεάζει όλες τις φυσικές και χημικές διεργασίες και αλλάζει τις ιδιότητες των μορίων στο μείγμα. Η διαλυτοποίηση συμβαίνει λόγω του γεγονότος ότι το κέλυφος της διαλυτοποίησης, που αποτελείται από μόρια του εκχυλιστή που συνδέονται στενά με αυτό, περιβάλλει το μόριο της διαλυμένης ουσίας.
Παράγοντες που επηρεάζουν τη διαλυτότητα των ουσιών
Χημική σύνθεση ουσιών. Ο κανόνας "όπως έλκει όμοιο" ισχύει και για τα αντιδραστήρια. Ουσίες που είναι παρόμοιες σε φυσικές και χημικές ιδιότητες μπορούν αμοιβαία να διαλυθούν ταχύτερα. Για παράδειγμα, οι μη πολικές ενώσεις αλληλεπιδρούν καλά με τις μη πολικές. Ουσίες με πολικά μόρια ή ιοντική δομή αραιώνονται σε πολικά, για παράδειγμα, σε νερό. Άλατα, αλκάλια και άλλα συστατικά αποσυντίθενται σε αυτό, ενώ τα μη πολικά κάνουν το αντίθετο. Ένα απλό παράδειγμα μπορεί να δοθεί. Για να παρασκευαστεί ένα κορεσμένο διάλυμα ζάχαρης σε νερό, απαιτείται μεγαλύτερη ποσότητα ουσίας από ό,τι στην περίπτωση του αλατιού. Τι σημαίνει? Με απλά λόγια, μπορείτε να αναπαράγετε πολλά περισσότεραζάχαρη σε νερό παρά αλάτι.
Θερμοκρασία. Για να αυξήσετε τη διαλυτότητα των στερεών σε υγρά, πρέπει να αυξήσετε τη θερμοκρασία του εκχυλιστή (λειτουργεί στις περισσότερες περιπτώσεις). Ένα παράδειγμα μπορεί να παρουσιαστεί. Εάν βάλετε μια πρέζα χλωριούχου νατρίου (αλάτι) σε κρύο νερό, αυτή η διαδικασία θα διαρκέσει πολύ. Αν κάνετε το ίδιο με ένα ζεστό μέσο, τότε η διάλυση θα είναι πολύ πιο γρήγορη. Αυτό εξηγείται από το γεγονός ότι ως αποτέλεσμα της αύξησης της θερμοκρασίας, αυξάνεται η κινητική ενέργεια, ένα σημαντικό ποσό της οποίας δαπανάται συχνά για την καταστροφή δεσμών μεταξύ μορίων και ιόντων ενός στερεού. Ωστόσο, όταν η θερμοκρασία αυξάνεται στην περίπτωση των αλάτων λιθίου, μαγνησίου, αλουμινίου και αλκαλίων, η διαλυτότητά τους μειώνεται.
Πίεση. Αυτός ο παράγοντας επηρεάζει μόνο τα αέρια. Η διαλυτότητά τους αυξάνεται με την αύξηση της πίεσης. Εξάλλου, ο όγκος των αερίων μειώνεται.
Αλλαγή ρυθμού διάλυσης
Μην συγχέετε αυτόν τον δείκτη με τη διαλυτότητα. Άλλωστε, διαφορετικοί παράγοντες επηρεάζουν την αλλαγή σε αυτούς τους δύο δείκτες.
Ο βαθμός κατακερματισμού της διαλυμένης ουσίας. Αυτός ο παράγοντας επηρεάζει τη διαλυτότητα των στερεών στα υγρά. Σε ολόκληρη (σβολιασμένη) κατάσταση, η σύνθεση αραιώνεται περισσότερο από αυτή που σπάει σε μικρά κομμάτια. Ας πάρουμε ένα παράδειγμα. Ένα στερεό κομμάτι αλατιού θα χρειαστεί πολύ περισσότερο χρόνο για να διαλυθεί στο νερό από το αλάτι σε μορφή άμμου.
Ταχύτητα ανάδευσης. Όπως είναι γνωστό, αυτή η διαδικασία μπορεί να καταλυθεί με ανάδευση. Η ταχύτητά του είναι επίσης σημαντική, γιατί όσο μεγαλύτερη είναι τόσο πιο γρήγορα θα διαλυθεί.ουσία σε υγρό.
Γιατί πρέπει να γνωρίζουμε τη διαλυτότητα των στερεών στο νερό;
Πρώτα απ' όλα, τέτοια σχήματα χρειάζονται για να λυθούν σωστά οι χημικές εξισώσεις. Στον πίνακα διαλυτότητας υπάρχουν χρεώσεις όλων των ουσιών. Πρέπει να είναι γνωστά για να καταγραφούν σωστά τα αντιδραστήρια και να συνταχθεί η εξίσωση μιας χημικής αντίδρασης. Η διαλυτότητα στο νερό δείχνει εάν το άλας ή η βάση μπορούν να διαχωριστούν. Οι υδατικές ενώσεις που μεταφέρουν ρεύμα έχουν ισχυρούς ηλεκτρολύτες στη σύνθεσή τους. Υπάρχει άλλος τύπος. Αυτοί που διοχετεύουν ελάχιστα το ρεύμα θεωρούνται ασθενείς ηλεκτρολύτες. Στην πρώτη περίπτωση, τα συστατικά είναι ουσίες που ιονίζονται πλήρως στο νερό. Ενώ οι ασθενείς ηλεκτρολύτες δείχνουν αυτόν τον δείκτη μόνο σε μικρό βαθμό.
Εξισώσεις χημικών αντιδράσεων
Υπάρχουν διάφοροι τύποι εξισώσεων: μοριακές, πλήρεις ιοντικές και βραχείες ιοντικές. Στην πραγματικότητα, η τελευταία επιλογή είναι μια συντομευμένη μορφή μοριακού. Αυτή είναι η τελική απάντηση. Η πλήρης εξίσωση περιέχει τα αντιδρώντα και τα προϊόντα της αντίδρασης. Τώρα έρχεται η σειρά του πίνακα διαλυτότητας των ουσιών. Πρώτα πρέπει να ελέγξετε εάν η αντίδραση είναι εφικτή, δηλαδή εάν πληρούται μία από τις προϋποθέσεις για την αντίδραση. Υπάρχουν μόνο 3 από αυτά: ο σχηματισμός νερού, η απελευθέρωση αερίου, η κατακρήμνιση. Εάν δεν πληρούνται οι δύο πρώτες προϋποθέσεις, πρέπει να ελέγξετε την τελευταία. Για να το κάνετε αυτό, πρέπει να κοιτάξετε τον πίνακα διαλυτότητας και να μάθετε εάν υπάρχει αδιάλυτο άλας ή βάση στα προϊόντα αντίδρασης. Αν είναι, τότε αυτό θα είναι το ίζημα. Επιπλέον, ο πίνακας θα χρειαστεί να γράψει την ιοντική εξίσωση. Δεδομένου ότι όλα τα διαλυτά άλατα και οι βάσεις είναι ισχυροί ηλεκτρολύτες,τότε θα αποσυντεθούν σε κατιόντα και ανιόντα. Περαιτέρω, τα μη δεσμευμένα ιόντα μειώνονται και η εξίσωση γράφεται σε σύντομη μορφή. Παράδειγμα:
- K2SO4+BaCl2=BaSO4 ↓+2HCl,
- 2K+2SO4+Ba+2Cl=BaSO4↓+2K+2Cl,
- Ba+SO4=BaSO4↓.
Έτσι, ο πίνακας διαλυτότητας των ουσιών είναι μία από τις βασικές προϋποθέσεις για την επίλυση ιοντικών εξισώσεων.
Ο λεπτομερής πίνακας σάς βοηθά να μάθετε πόσα συστατικά πρέπει να πάρετε για να προετοιμάσετε ένα πλούσιο μείγμα.
Πίνακας διαλυτότητας
Αυτός είναι ο συνηθισμένος ημιτελής πίνακας. Είναι σημαντικό η θερμοκρασία του νερού να αναφέρεται εδώ, καθώς είναι ένας από τους παράγοντες που έχουμε ήδη συζητήσει παραπάνω.
Πώς να χρησιμοποιήσετε τον πίνακα διαλυτότητας;
Ο πίνακας διαλυτότητας των ουσιών στο νερό είναι ένας από τους κύριους βοηθούς ενός χημικού. Δείχνει πώς αλληλεπιδρούν διάφορες ουσίες και ενώσεις με το νερό. Η διαλυτότητα των στερεών σε ένα υγρό είναι ένας δείκτης χωρίς τον οποίο είναι αδύνατοι πολλοί χημικοί χειρισμοί.
Ο πίνακας είναι πολύ εύκολος στη χρήση. Τα κατιόντα (θετικά φορτισμένα σωματίδια) γράφονται στην πρώτη γραμμή, τα ανιόντα (αρνητικά φορτισμένα σωματίδια) γράφονται στη δεύτερη γραμμή. Το μεγαλύτερο μέρος του πίνακα καταλαμβάνεται από ένα πλέγμα με συγκεκριμένα σύμβολα σε κάθε κελί. Αυτά είναι τα γράμματα "P", "M", "H" και τα σημάδια "-" και "?".
- "P" - η ένωση διαλύεται;
- "M" - διαλύεται λίγο;
- "H" - δεν διαλύεται;
- "-" - δεν υπάρχει σύνδεση;
- "; - δεν υπάρχουν πληροφορίες για την ύπαρξη της σύνδεσης.
Υπάρχει ένα κενό κελί σε αυτόν τον πίνακα - αυτό είναι νερό.
Απλό παράδειγμα
Τώρα για το πώς να δουλέψετε με τέτοιο υλικό. Ας υποθέσουμε ότι πρέπει να μάθετε εάν το αλάτι είναι διαλυτό στο νερό - MgSo4 (θειικό μαγνήσιο). Για να το κάνετε αυτό, πρέπει να βρείτε τη στήλη Mg2+ και να κατεβείτε στη γραμμή SO42-. Στη διασταύρωση τους βρίσκεται το γράμμα P, που σημαίνει ότι η ένωση είναι διαλυτή.
Συμπέρασμα
Λοιπόν, μελετήσαμε το ζήτημα της διαλυτότητας των ουσιών στο νερό και όχι μόνο. Χωρίς αμφιβολία, αυτή η γνώση θα είναι χρήσιμη στην περαιτέρω μελέτη της χημείας. Άλλωστε εκεί παίζει σημαντικό ρόλο η διαλυτότητα των ουσιών. Θα είναι χρήσιμο για την επίλυση χημικών εξισώσεων και διαφόρων προβλημάτων.
