V vsakdanjem življenju se ljudje le redko srečamo. Večina predmetov je mešanic snovi.
Raztopina je tista, v kateri so sestavine enakomerno pomešane. Glede na velikost delcev jih ločimo na več vrst: grobi sistemi, molekularne raztopine in koloidni sistemi, ki jih pogosto imenujemo soli. Ta članek obravnava molekularno (ali topnost snovi v vodi - enega glavnih pogojev, ki vplivajo na tvorbo spojin.
Topnost snovi: kaj je to in zakaj je potrebna?
Da bi razumeli to temo, morate poznati topnost snovi. Preprosto povedano, to je sposobnost snovi, da se poveže z drugo in tvori homogeno zmes. Če pristopimo z znanstvenega vidika, lahko razmislimo o bolj zapleteni definiciji. Topnost snovi je njihova sposobnost, da z eno ali več snovmi tvorijo homogene (ali heterogene) sestave z razpršeno porazdelitvijo komponent. Obstaja več razredov snovi in spojin:
- topen;
- zmerno topen;
- nerešljiv.
Kaj kaže merilo topnosti snovi?
Vsebnost snovi v nasičeni zmesi je merilo njene topnosti. Kot je navedeno zgoraj, je za vse snovi različno. Topne so tiste, ki lahko razredčijo več kot 10 g sebe na 100 g vode. Druga kategorija je pod enakimi pogoji manj kot 1 g. Praktično netopne so tiste, pri katerih gre v zmes manj kot 0,01 g komponente. V tem primeru snov ne more prenesti svojih molekul v vodo.
Kaj je koeficient topnosti
Koeficient topnosti (k) je pokazatelj največje mase snovi (g), ki jo lahko razredčimo v 100 g vode ali druge snovi.
Topila
Ta proces vključuje topilo in topljenec. Prva se razlikuje po tem, da je na začetku v istem agregatnem stanju kot končna zmes. Praviloma se jemlje v večjih količinah.
Mnogi pa vedo, da ima voda v kemiji posebno mesto. Za to obstajajo ločena pravila. Raztopino, v kateri je prisotna H 2 O, imenujemo vodna. Ko govorimo o njih, je tekočina ekstraktant tudi takrat, ko je v manjših količinah. Primer je 80-odstotna raztopina dušikove kisline v vodi. Deleži tukaj niso enaki Čeprav je delež vode manjši od deleža kisline, je nepravilno imenovati snov 20 % raztopino vode v dušikovi kislini.
Obstajajo mešanice, ki ne vsebujejo H 2 O. Imenovali se bodo nevodne. Takšne raztopine elektrolitov so ionski prevodniki. Vsebujejo enega ali mešanico ekstraktantov. Vsebujejo ione in molekule. Uporabljajo se v panogah, kot so medicina, proizvodnja gospodinjskih kemikalij, kozmetika in druga področja. Kombinirajo lahko več želenih snovi z različnimi topnostmi. Komponente mnogih izdelkov, ki se uporabljajo zunaj, so hidrofobne. Z drugimi besedami, ne delujejo dobro z vodo. Te so lahko hlapne, nehlapne in kombinirane. V prvem primeru organske snovi dobro topijo maščobe. Hlapne snovi vključujejo alkohole, ogljikovodike, aldehide in druge. Pogosto so vključeni v gospodinjske kemikalije. Najpogosteje se za izdelavo mazil uporabljajo nehlapne. To so maščobna olja, tekoči parafin, glicerin in drugi. Kombinirano - mešanica hlapnih in nehlapnih snovi, na primer etanol z glicerinom, glicerin z dimeksidom. Lahko vsebujejo tudi vodo.
Vrste raztopin po stopnji nasičenosti
Nasičena raztopina je mešanica kemikalij, ki vsebuje največjo koncentracijo ene snovi v topilu pri določeni temperaturi. Ne bo več ločeno. V trdnem pripravku je opazna padavina, ki je z njim v dinamičnem ravnovesju. Ta koncept pomeni stanje, ki traja skozi čas zaradi istočasnega pojava v dveh nasprotnih smereh (naprej in nazaj) z enako hitrostjo.
Če snov še lahko razpade pri stalni temperaturi, potem je ta raztopina nenasičena. So vzdržljivi. Toda če jim še naprej dodajate snov, se bo razredčila v vodi (ali drugi tekočini), dokler ne doseže največje koncentracije.
Druga vrsta je prenasičena. Vsebuje več topljenca, kot bi ga bilo pri stalni temperaturi. Zaradi dejstva, da so v nestabilnem ravnovesju, pride do kristalizacije, ko so fizično izpostavljeni.
Kako ločiti nasičeno raztopino od nenasičene?
To je zelo enostavno narediti. Če je snov trdna, lahko v nasičeni raztopini opazimo oborino. V tem primeru se lahko ekstraktant zgosti, kot je na primer voda v nasičeni sestavi, ki ji je dodan sladkor.
Če pa spremenite pogoje, povečate temperaturo, se ne bo več štelo za nasičeno, saj bo pri višji temperaturi največja koncentracija te snovi drugačna.
Teorije interakcij med komponentami rešitve
Glede medsebojnega delovanja elementov v zmesi obstajajo tri teorije: fizikalna, kemična in sodobna. Avtorja prvega sta Svante August Arrhenius in Wilhelm Friedrich Ostwald. Predpostavili so, da so zaradi difuzije delci topila in topljenca enakomerno porazdeljeni po celotnem volumnu zmesi, vendar med njimi ni interakcije. Kemijska teorija, ki jo je predstavil Dmitrij Ivanovič Mendelejev, je nasprotna od tega. V skladu s tem se zaradi kemijske interakcije med njimi tvorijo nestabilne spojine s konstantno ali spremenljivo sestavo, ki se imenujejo solvati.
Trenutno se uporablja kombinirana teorija Vladimirja Aleksandroviča Kistjakovskega in Ivana Aleksejeviča Kablukova. Združuje fizikalno in kemično. Sodobna teorija pravi, da so v raztopini tako neinteragirajoči delci snovi kot produkti njihove interakcije - solvati, katerih obstoj je dokazal Mendelejev. Kadar je ekstragent voda, jih imenujemo hidrati. Pojav, pri katerem nastanejo solvati (hidrati), imenujemo solvatacija (hidratacija). Vpliva na vse fizikalne in kemijske procese ter spreminja lastnosti molekul v mešanici. Do solvatacije pride zaradi dejstva, da solvatacijska lupina, sestavljena iz z njo tesno povezanih molekul ekstraktanta, obdaja molekulo topljenca.
Dejavniki, ki vplivajo na topnost snovi
Kemična sestava snovi. Pravilo "podobno privlači podobno" velja tudi za reagente. Snovi s podobnimi fizikalnimi in kemijskimi lastnostmi se lahko med seboj hitreje raztopijo. Na primer, nepolarne spojine dobro delujejo z nepolarnimi. Snovi s polarnimi molekulami ali ionsko strukturo razredčimo v polarnih, na primer v vodi. V njem se razgradijo soli, alkalije in druge komponente, nepolarne pa obratno. Navedemo lahko preprost primer. Za pripravo nasičene raztopine sladkorja v vodi boste potrebovali večjo količino snovi kot v primeru soli. Kaj to pomeni? Preprosto povedano, vodi lahko dodate veliko več sladkorja kot soli.
Temperatura.Če želite povečati topnost trdnih snovi v tekočinah, morate povečati temperaturo ekstragenta (v večini primerov deluje). Ta primer lahko pokažete. Če daste ščepec natrijevega klorida (soli) v hladno vodo, bo postopek trajal dolgo. Če enako storite z vročim medijem, bo raztapljanje potekalo veliko hitreje. To je razloženo z dejstvom, da se zaradi povišanja temperature poveča kinetična energija, katere znatna količina se pogosto porabi za prekinitev vezi med molekulami in ioni trdne snovi. Ko pa se temperatura zviša, se v primeru litijevih, magnezijevih, aluminijevih in alkalijskih soli njihova topnost zmanjša.
Pritisk. Ta dejavnik vpliva samo na pline. Njihova topnost narašča z naraščanjem tlaka. Navsezadnje se zmanjša količina plinov.
Spreminjanje stopnje raztapljanja
Tega indikatorja ne smemo zamenjevati s topnostjo. Navsezadnje na spremembe teh dveh kazalnikov vplivajo različni dejavniki.
Stopnja razdrobljenosti topljenca. Ta dejavnik vpliva na topnost trdnih snovi v tekočinah. V celem (kosnem) stanju se sestava redči dlje kot tista, ki je razbita na majhne koščke. Dajmo primer. Trden kos soli se bo v vodi raztopil veliko dlje kot sol v obliki peska.
Hitrost mešanja. Kot je znano, lahko ta proces kataliziramo z mešanjem. Pomembna je tudi njegova hitrost, saj večja kot je, hitreje se bo snov raztopila v tekočini.
Zakaj morate poznati topnost trdnih snovi v vodi?
Prvič, takšni diagrami so potrebni za pravilno reševanje kemijskih enačb. Tabela topnosti prikazuje naboje vseh snovi. Znati morajo pravilno zapisati reagente in sestaviti enačbo kemijske reakcije. Topnost v vodi kaže, ali lahko sol ali baza disociira. Vodne spojine, ki prevajajo tok, vsebujejo močne elektrolite. Obstaja še ena vrsta. Tisti, ki slabo prevajajo tok, veljajo za šibke elektrolite. V prvem primeru so komponente snovi, ki so v vodi popolnoma ionizirane. Medtem ko šibki elektroliti kažejo ta indikator le v majhni meri.
Enačbe kemijske reakcije
Obstaja več vrst enačb: molekularne, polne ionske in kratke ionske. Pravzaprav je zadnja možnost skrajšana oblika molekularne. To je končni odgovor. Celotna enačba navaja reaktante in produkte reakcije. Zdaj je na vrsti tabela topnosti snovi. Najprej morate preveriti, ali je reakcija izvedljiva, torej ali je izpolnjen eden od pogojev za reakcijo. Obstajajo samo 3 od njih: tvorba vode, sproščanje plina in padavine usedlin. Če prva dva pogoja nista izpolnjena, morate preveriti zadnjega. Če želite to narediti, morate pogledati tabelo topnosti in ugotoviti, ali reakcijski produkti vsebujejo netopno sol ali bazo. Če je tam, bo to usedlina. Nato boste potrebovali tabelo za pisanje ionske enačbe. Ker so vse topne soli in baze močni elektroliti, bodo razpadle na katione in anione. Nato se nevezani ioni izničijo in enačba se zapiše v jedrnati obliki. primer:
- K 2 SO 4 +BaCl 2 =BaSO 4 ↓+2HCl,
- 2K+2SO 4 +Ba+2Cl=BaSO 4 ↓+2K+2Cl,
- Ba+SO4=BaSO 4 ↓.
Tako je tabela topnosti snovi eden ključnih pogojev za reševanje ionskih enačb.
Podrobna tabela vam pomaga ugotoviti, koliko komponente morate vzeti za pripravo nasičene mešanice.
Tabela topnosti
Takole izgleda znana nepopolna tabela. Pomembno je, da je tukaj navedena temperatura vode, saj je to eden od dejavnikov, o katerih smo že govorili zgoraj.
Kako uporabljati tabelo topnosti snovi?
Tabela topnosti snovi v vodi je eden glavnih pomočnikov kemika. Prikazuje, kako različne snovi in spojine medsebojno delujejo z vodo. Topnost trdnih snovi v tekočini je indikator, brez katerega so številne kemične manipulacije nemogoče.
Tabela je zelo enostavna za uporabo. V prvi vrstici so kationi (pozitivno nabiti delci), v drugi vrstici so anioni (negativno nabiti delci). Večino tabele zavzema mreža z določenimi simboli v vsaki celici. To so črke "P", "M", "N" in znaka "-" in "?".
- "P" - spojina se raztopi;
- "M" - rahlo topen;
- "N" - se ne raztopi;
- "-" - povezava ne obstaja;
- "?" - ni podatkov o obstoju povezave.
V tej tabeli je ena prazna celica - to je voda.
Preprost primer
Zdaj pa se pogovorimo o tem, kako delati s takim materialom. Recimo, da morate ugotoviti, ali je sol MgSo 4 (magnezijev sulfat) topna v vodi. Če želite to narediti, morate najti stolpec Mg 2+ in se po njem spustiti do vrstice SO 4 2-. Na njihovem presečišču je črka P, kar pomeni, da je spojina topna.
Zaključek
Tako smo preučili vprašanje topnosti snovi v vodi in še več. Brez dvoma bo to znanje koristno pri nadaljnjem študiju kemije. Navsezadnje ima tu topnost snovi pomembno vlogo. Uporaben bo pri reševanju kemijskih enačb in različnih problemov.
Simboli tabele topnosti:
R— snov je dobro topna v vodi;
M— snov je rahlo topna v vodi;
n— snov je praktično netopna v vodi, vendar se zlahka topi v šibkih in razredčenih kislinah;
RK— snov je netopna v vodi in se topi samo v močnih anorganskih kislinah;
NK- snov je netopna ne v vodi ne v kislinah;
G— snov je ob raztapljanju popolnoma hidrolizirana in ne obstaja v stiku z vodo;
—
- snov ne obstaja.
Tabela topnosti (šola)
Po navedbah teorije elektrolitske disociacije, ko se elektroliti razgradijo (disociirajo) na pozitivno in negativno nabite ione imenujemo kationi, med katione običajno spadajo vodikovi kationi, pa tudi ioni kovin kisli ostanki in hidroksidni ion.
Na primer, disociacijo klorovodikove kisline HCl lahko izrazimo z naslednjo enačbo:
HCl ↔H + + Cl —
in vodna raztopina soli barijevega klorida:
BaCl 2 ↔Ba 2+ + 2Cl -
Tabela topnosti prikazuje razmerje med različnimi snovmi in raztapljanjem v različnih topilih. Za določen elektrolit je določena disociacijska enačba v danem topilu, tj. kation in anion ter iz tabele poiščite razmerje med elektrolitom in raztapljanjem.
Tabela topnosti za soli, kisline in baze je osnova, brez katere ni mogoče v celoti osvojiti kemijskega znanja. Topnost baz in soli pomaga pri učenju ne le šolarjem, ampak tudi strokovnjakom. Ustvarjanje številnih življenjskih izdelkov ne more brez tega znanja.
Tabela topnosti kislin, soli in baz v vodi
Tabela topnosti soli in baz v vodi je priročnik, ki pomaga pri osvajanju kemijskih osnov. Naslednje opombe vam bodo pomagale razumeti spodnjo tabelo.
- P – označuje topno snov;
- H – netopna snov;
- M – snov je slabo topna v vodnem okolju;
- RK - snov, ki se lahko raztopi le, če je izpostavljena močnim organskim kislinam;
- Pomišljaj bo pomenil, da takšno bitje v naravi ne obstaja;
- NK – se ne topi ne v kislinah ne v vodi;
- ? – vprašaj pomeni, da danes ni natančnih podatkov o raztapljanju snovi.
Pogosto tabelo uporabljajo kemiki in šolarji, študentje za izvajanje laboratorijskih raziskav, med katerimi je treba določiti pogoje za nastanek določenih reakcij. S pomočjo tabele je mogoče ugotoviti, kako se bo snov obnašala v slanem ali kislem okolju in ali se lahko pojavi oborina. Oborina med raziskavami in poskusi kaže na nepovratnost reakcije. To je pomembna točka, ki lahko vpliva na potek vseh laboratorijskih del.