V každodennom živote sa ľudia stretávajú len zriedka. Väčšina predmetov je zmesou látok.
Roztok je taký, v ktorom sú zložky rovnomerne zmiešané. Existuje niekoľko typov podľa veľkosti častíc: hrubé systémy, molekulárne roztoky a koloidné systémy, ktoré sa často nazývajú sóly. Tento článok sa zaoberá molekulárnou (alebo rozpustnosťou látok vo vode - jednou z hlavných podmienok ovplyvňujúcich tvorbu zlúčenín.
Rozpustnosť látok: čo to je a prečo je to potrebné?
Aby ste pochopili túto tému, musíte poznať rozpustnosť látok. Zjednodušene povedané, je to schopnosť látky spájať sa s inou a vytvárať homogénnu zmes. Ak k tomu pristúpime z vedeckého hľadiska, môžeme uvažovať o zložitejšej definícii. Rozpustnosť látok je ich schopnosť vytvárať homogénne (alebo heterogénne) kompozície s rozptýlenou distribúciou zložiek s jednou alebo viacerými látkami. Existuje niekoľko tried látok a zlúčenín:
- rozpustný;
- málo rozpustný;
- nerozpustný.
Čo naznačuje miera rozpustnosti látky?
Obsah látky v nasýtenej zmesi je mierou jej rozpustnosti. Ako už bolo spomenuté vyššie, pre všetky látky je to iné. Rozpustné sú tie, ktoré dokážu riediť viac ako 10 g seba na 100 g vody. Druhá kategória je menej ako 1 g za rovnakých podmienok. Prakticky nerozpustné sú tie, v ktorých do zmesi prechádza menej ako 0,01 g zložky. V tomto prípade látka nemôže preniesť svoje molekuly do vody.
Čo je koeficient rozpustnosti
Koeficient rozpustnosti (k) je ukazovateľ maximálnej hmotnosti látky (g), ktorú je možné zriediť v 100 g vody alebo inej látky.
Rozpúšťadlá
Tento proces zahŕňa rozpúšťadlo a rozpustenú látku. Prvý sa líši v tom, že spočiatku je v rovnakom stave agregácie ako finálna zmes. Spravidla sa prijíma vo väčšom množstve.
Mnoho ľudí však vie, že voda má v chémii špeciálne miesto. Sú na to samostatné pravidlá. Roztok, v ktorom je prítomná H20, sa nazýva vodný. Keď o nich hovoríme, kvapalina je extraktant, aj keď je v menšom množstve. Príkladom je 80% roztok kyseliny dusičnej vo vode. Podiely tu nie sú rovnaké, hoci podiel vody je menší ako podiel kyseliny, je nesprávne nazývať látku 20% roztokom vody v kyseline dusičnej.
Existujú zmesi, ktoré neobsahujú H 2 O. Budú sa nazývať nevodné. Takéto roztoky elektrolytov sú iónové vodiče. Obsahujú jeden extrakt alebo ich zmes. Obsahujú ióny a molekuly. Používajú sa v odvetviach ako je medicína, výroba chemikálií pre domácnosť, kozmetika a iné oblasti. Môžu kombinovať niekoľko požadovaných látok s rôznou rozpustnosťou. Zložky mnohých produktov, ktoré sa používajú zvonka, sú hydrofóbne. Inými slovami, neinteragujú dobre s vodou. Tieto môžu byť prchavé, neprchavé a kombinované. V prvom prípade organické látky dobre rozpúšťajú tuky. Medzi prchavé látky patria alkoholy, uhľovodíky, aldehydy a iné. Často sú súčasťou chemikálií pre domácnosť. Na výrobu mastí sa najčastejšie používajú neprchavé. Ide o mastné oleje, tekutý parafín, glycerín a iné. Kombinovaná - zmes prchavých a neprchavých, napríklad etanol s glycerínom, glycerín s dimexidom. Môžu obsahovať aj vodu.
Typy roztokov podľa stupňa nasýtenia
Nasýtený roztok je zmes chemikálií obsahujúca maximálnu koncentráciu jednej látky v rozpúšťadle pri určitej teplote. Ďalej sa nebude rozvádzať. V tuhom prípravku je badateľné zrážanie, ktoré je s ním v dynamickej rovnováhe. Pod týmto pojmom sa rozumie stav, ktorý v priebehu času pretrváva v dôsledku jeho výskytu súčasne v dvoch opačných smeroch (reakcie vpred a vzad) pri rovnakej rýchlosti.
Ak sa látka môže pri konštantnej teplote stále rozkladať, potom je tento roztok nenasýtený. Sú odolné. Ale ak do nich budete aj naďalej pridávať látku, bude sa riediť vo vode (alebo inej tekutine), kým nedosiahne maximálnu koncentráciu.
Iný typ je presýtený. Obsahuje viac rozpustenej látky, ako by bolo prítomné pri konštantnej teplote. Vzhľadom na to, že sú v nestabilnej rovnováhe, dochádza ku kryštalizácii, keď sú fyzicky vystavené.
Ako rozlíšiť nasýtený roztok od nenasýteného?
Je to celkom jednoduché. Ak je látka pevná, potom v nasýtenom roztoku možno vidieť zrazeninu. V tomto prípade môže extraktant zahustiť, ako napríklad v nasýtenej kompozícii, voda, do ktorej bol pridaný cukor.
Ak však zmeníte podmienky, zvýšite teplotu, potom sa už nebude považovať za nasýtenú, pretože pri vyššej teplote bude maximálna koncentrácia tejto látky iná.
Teórie interakcie medzi komponentmi roztoku
Existujú tri teórie týkajúce sa interakcie prvkov v zmesi: fyzikálna, chemická a moderná. Autormi prvej sú Svante August Arrhenius a Wilhelm Friedrich Ostwald. Predpokladali, že v dôsledku difúzie boli častice rozpúšťadla a rozpustenej látky rovnomerne rozdelené v celom objeme zmesi, ale medzi nimi nedochádzalo k interakcii. Chemická teória, ktorú predložil Dmitrij Ivanovič Mendelejev, je jej opakom. Podľa nej v dôsledku chemickej interakcie medzi nimi vznikajú nestabilné zlúčeniny konštantného alebo premenlivého zloženia, ktoré sa nazývajú solváty.
V súčasnosti sa používa kombinovaná teória Vladimíra Aleksandroviča Kistyakovského a Ivana Alekseeviča Kablukova. Spája fyzikálne a chemické. Moderná teória tvrdí, že v roztoku sa nachádzajú tak neinteragujúce častice látok, ako aj produkty ich interakcie - solváty, ktorých existenciu dokázal Mendelejev. Keď je extrakčným činidlom voda, nazývajú sa hydráty. Jav, pri ktorom vznikajú solváty (hydráty), sa nazýva solvatácia (hydratácia). Ovplyvňuje všetky fyzikálne a chemické procesy a mení vlastnosti molekúl v zmesi. K solvatácii dochádza v dôsledku skutočnosti, že solvatačný obal pozostávajúci z molekúl extrakčného činidla, ktoré sú s ním úzko spojené, obklopuje molekulu rozpustenej látky.
Faktory ovplyvňujúce rozpustnosť látok
Chemické zloženie látok. Pravidlo „podobné priťahuje podobné“ platí aj pre činidlá. Látky s podobnými fyzikálnymi a chemickými vlastnosťami sa môžu navzájom rýchlejšie rozpúšťať. Napríklad nepolárne zlúčeniny dobre interagujú s nepolárnymi. Látky s polárnymi molekulami alebo iónovou štruktúrou sa riedia v polárnych, napríklad vo vode. Soli, zásady a ďalšie zložky sa v ňom rozkladajú a nepolárne - naopak. Dá sa uviesť jednoduchý príklad. Na prípravu nasýteného roztoku cukru vo vode budete potrebovať väčšie množstvo látky ako v prípade soli. Čo to znamená? Jednoducho povedané, do vody môžete pridať oveľa viac cukru ako soli.
Teplota. Ak chcete zvýšiť rozpustnosť pevných látok v kvapalinách, musíte zvýšiť teplotu extrakčného činidla (funguje vo väčšine prípadov). Môžete demonštrovať tento príklad. Ak dáte štipku chloridu sodného (soli) do studenej vody, proces bude trvať dlho. Ak to isté urobíte s horúcim médiom, k rozpusteniu dôjde oveľa rýchlejšie. Vysvetľuje to skutočnosť, že v dôsledku zvýšenia teploty sa zvyšuje kinetická energia, ktorej značné množstvo sa často vynakladá na prerušenie väzieb medzi molekulami a iónmi pevnej látky. Keď sa však teplota zvýši v prípade solí lítia, horčíka, hliníka a alkalických solí, ich rozpustnosť sa znižuje.
Tlak. Tento faktor ovplyvňuje iba plyny. Ich rozpustnosť sa zvyšuje so zvyšujúcim sa tlakom. Koniec koncov, objem plynov sa znižuje.
Zmena rýchlosti rozpúšťania
Tento indikátor by sa nemal zamieňať s rozpustnosťou. Koniec koncov, zmeny v týchto dvoch ukazovateľoch sú ovplyvnené rôznymi faktormi.
Stupeň fragmentácie rozpustenej látky. Tento faktor ovplyvňuje rozpustnosť pevných látok v kvapalinách. V celku (kusovom) stave trvá zriedenie kompozície dlhšie ako pri rozdrvení na malé kúsky. Uveďme si príklad. Pevný kúsok soli sa vo vode rozpustí oveľa dlhšie ako soľ vo forme piesku.
Rýchlosť miešania. Ako je známe, tento proces môže byť katalyzovaný miešaním. Dôležitá je aj jeho rýchlosť, pretože čím je väčšia, tým rýchlejšie sa látka v kvapaline rozpustí.
Prečo potrebujete poznať rozpustnosť pevných látok vo vode?
V prvom rade sú takéto diagramy potrebné na správne riešenie chemických rovníc. Tabuľka rozpustnosti ukazuje náboje všetkých látok. Je potrebné ich poznať, aby bolo možné správne zapísať činidlá a zostaviť rovnicu pre chemickú reakciu. Rozpustnosť vo vode udáva, či soľ alebo zásada môžu disociovať. Vodné zlúčeniny, ktoré vedú prúd, obsahujú silné elektrolyty. Existuje aj iný typ. Tie, ktoré vedú prúd zle, sa považujú za slabé elektrolyty. V prvom prípade sú zložkami látky, ktoré sú vo vode úplne ionizované. Zatiaľ čo slabé elektrolyty vykazujú tento indikátor len v malej miere.
Chemické reakčné rovnice
Existuje niekoľko typov rovníc: molekulárne, plne iónové a krátke iónové. V skutočnosti je poslednou možnosťou skrátená forma molekulárnej. Toto je konečná odpoveď. Úplná rovnica uvádza reaktanty a produkty reakcie. Teraz prichádza na rad tabuľka rozpustnosti látok. Najprv musíte skontrolovať, či je reakcia uskutočniteľná, to znamená, či je splnená jedna z podmienok reakcie. Existujú iba 3 z nich: tvorba vody, uvoľňovanie plynu a zrážanie sedimentu. Ak nie sú splnené prvé dve podmienky, musíte skontrolovať poslednú. Aby ste to dosiahli, musíte sa pozrieť na tabuľku rozpustnosti a zistiť, či produkty reakcie obsahujú nerozpustnú soľ alebo zásadu. Ak tam je, bude to sediment. Ďalej budete potrebovať tabuľku na napísanie iónovej rovnice. Pretože všetky rozpustné soli a zásady sú silné elektrolyty, rozložia sa na katióny a anióny. Ďalej sa neviazané ióny zrušia a rovnica sa napíše v stručnej forme. Príklad:
- K2S04 +BaCl2 =BaS04 ↓+2HCl,
- 2K+2SO4+Ba+2Cl=BaSO4↓+2K+2Cl,
- Ba+SO4=BaS04↓.
Tabuľka rozpustnosti látok je teda jednou z kľúčových podmienok riešenia iónových rovníc.
Podrobná tabuľka vám pomôže zistiť, koľko zložky potrebujete na prípravu nasýtenej zmesi.
Tabuľka rozpustnosti
Takto vyzerá známa neúplná tabuľka. Je dôležité, aby tu bola uvedená teplota vody, pretože je to jeden z faktorov, o ktorých sme už hovorili vyššie.
Ako používať tabuľku rozpustnosti látok?
Tabuľka rozpustnosti látok vo vode je jedným z hlavných pomocníkov chemika. Ukazuje, ako rôzne látky a zlúčeniny interagujú s vodou. Rozpustnosť pevných látok v kvapalinách je indikátorom, bez ktorého nie je možné vykonávať mnohé chemické manipulácie.
Stôl sa veľmi ľahko používa. Prvý riadok obsahuje katióny (kladne nabité častice), druhý riadok obsahuje anióny (záporne nabité častice). Väčšinu tabuľky zaberá mriežka so špecifickými symbolmi v každej bunke. Sú to písmená "P", "M", "N" a znaky "-" a "?".
- "P" - zlúčenina sa rozpúšťa;
- "M" - mierne rozpustný;
- "N" - nerozpúšťa sa;
- "-" - spojenie neexistuje;
- "?" - neexistujú žiadne informácie o existencii spojenia.
V tejto tabuľke je jedna prázdna bunka - toto je voda.
Jednoduchý príklad
Teraz si povedzme, ako s takýmto materiálom pracovať. Povedzme, že potrebujete zistiť, či je soľ MgSo 4 (síran horečnatý) rozpustná vo vode. Aby ste to dosiahli, musíte nájsť stĺpec Mg 2+ a ísť po ňom nadol na riadok SO 4 2-. Na ich priesečníku je písmeno P, čo znamená, že zlúčenina je rozpustná.
Záver
Takže sme študovali problematiku rozpustnosti látok vo vode a ďalšie. Tieto poznatky budú nepochybne užitočné pri ďalšom štúdiu chémie. Tam totiž zohráva dôležitú úlohu rozpustnosť látok. Bude to užitočné pri riešení chemických rovníc a rôznych problémov.
Symboly tabuľky rozpustnosti:
R— látka je vysoko rozpustná vo vode;
M— látka je slabo rozpustná vo vode;
N— látka je prakticky nerozpustná vo vode, ale ľahko sa rozpúšťa v slabých a zriedených kyselinách;
RK— látka je nerozpustná vo vode a rozpúšťa sa iba v silných anorganických kyselinách;
NK- látka je nerozpustná vo vode alebo kyselinách;
G— látka je po rozpustení úplne hydrolyzovaná a neexistuje v kontakte s vodou;
—
- látka neexistuje.
Tabuľka rozpustnosti (škola)
Podľa teórie elektrolytickej disociácie, keď sa rozpustí vo vode, elektrolyty sa rozpadajú (disociujú) na kladne a záporne nabité ióny. Kladne nabité ióny sa nazývajú katióny a záporne nabité anióny. Medzi katióny zvyčajne patrí vodík, amónny katión, ako aj ióny kovov. Medzi anióny patria ióny kyslé zvyšky a hydroxidový ión.
Napríklad disociácia kyseliny chlorovodíkovej HCl môže byť vyjadrená nasledujúcou rovnicou:
HCl ↔H + + Cl —
a vodný roztok soli chloridu bárnatého:
BaCl 2 ↔Ba 2+ + 2Cl -
Tabuľka rozpustnosti znázorňuje pomer rôznych látok k rozpusteniu v rôznych rozpúšťadlách.Pre konkrétny elektrolyt sa preň určuje disociačná rovnica v danom rozpúšťadle, t.j. katión a anión a z tabuľky nájdite pomer elektrolytu k rozpusteniu.
Tabuľka rozpustnosti solí, kyselín a zásad je základom, bez ktorého nie je možné plne zvládnuť chemické znalosti. Rozpustnosť zásad a solí pomáha pri učení nielen školákom, ale aj profesionálom. Bez týchto znalostí sa nezaobíde tvorba mnohých životných produktov.
Tabuľka rozpustnosti kyselín, solí a zásad vo vode
Tabuľka rozpustnosti solí a zásad vo vode je sprievodcom, ktorý pomáha pri zvládnutí základov chémie. Nasledujúce poznámky vám pomôžu pochopiť nižšie uvedenú tabuľku.
- P – označuje rozpustnú látku;
- H – nerozpustná látka;
- M – látka je málo rozpustná vo vodnom prostredí;
- RK - látka, ktorá sa môže rozpustiť iba pri vystavení silným organickým kyselinám;
- Pomlčka bude znamenať, že takéto stvorenie v prírode neexistuje;
- NK – nerozpúšťa sa v kyselinách ani vo vode;
- ? – otáznik znamená, že dnes neexistujú presné informácie o rozpustení látky.
Stôl často používajú chemici a školáci, študenti na vykonávanie laboratórneho výskumu, počas ktorého je potrebné stanoviť podmienky pre výskyt určitých reakcií. Pomocou tabuľky je možné určiť, ako sa bude látka správať v soľnom alebo kyslom prostredí a či sa môže objaviť zrazenina. Zrazenina počas výskumu a experimentov naznačuje nezvratnosť reakcie. Toto je významný bod, ktorý môže ovplyvniť priebeh všetkých laboratórnych prác.