Водата е едно от основните химични съединения на нашата планета. Едно от най-интересните му свойства е способността да образува водни разтвори. И в много области на науката и технологиите разтворимостта на солта във вода играе важна роля.
Разтворимостта се разбира като способността на различни вещества да образуват хомогенни (хомогенни) смеси с течности - разтворители. Това е обемът на материала, който се използва за разтваряне и образуване на наситен разтвор, който определя неговата разтворимост, сравнима с масовата част на това вещество или неговото количество в концентриран разтвор.
Според способността им да се разтварят, солите се класифицират, както следва:
- Разтворимите вещества включват вещества, които могат да бъдат разтворени в 100 g вода повече от 10 g;
- Слабо разтворимите включват тези, чието количество в разтворителя не надвишава 1 g;
- концентрацията на неразтворими вещества в 100 g вода е по-малка от 0,01.
Когато полярността на използваното за разтваряне вещество е подобна на полярността на разтворителя, то е разтворимо. При различни полярности най-вероятно не е възможно да се разреди веществото.
Как става разтварянето?
Ако говорим за това дали солта се разтваря във вода, тогава за повечето соли това е справедливо твърдение. Има специална таблица, според която можете точно да определите стойността на разтворимостта. Тъй като водата е универсален разтворител, тя се смесва добре с други течности, газове, киселини и соли.
Един от най-очевидните примери за разтваряне на твърдо вещество във вода може да се наблюдава почти всеки ден в кухнята, докато се приготвят ястия с готварска сол. Така че защо солта се разтваря във вода?
Много хора помнят от курса си по химия в училище, че молекулите на водата и солта са полярни. Това означава, че техните електрически полюси са противоположни, което води до висока диелектрична константа. Водните молекули обграждат йони на друго вещество, например, в случая, който разглеждаме, NaCl. Така се получава течност с хомогенна консистенция.
Ефект на температурата
Има някои фактори, които влияят върху разтворимостта на солите. На първо място, това е температурата на разтворителя. Колкото по-високо е, толкова по-голям е коефициентът на дифузия на частиците в течността и преносът на маса става по-бързо.
Въпреки че, например, разтворимостта на готварска сол (NaCl) във вода практически не зависи от температурата, тъй като нейният коефициент на разтворимост е 35,8 при 20 ° C и 38,0 при 78 ° C. Но медният сулфат (CaSO4) с повишаване на температурата водата се разтваря по-малко добре.
Други фактори, които влияят върху разтворимостта, включват:
- Размер на разтворените частици – при по-голяма площ на разделяне на фазите, разтварянето става по-бързо.
- Процес на смесване, който, когато се извършва интензивно, насърчава по-ефективен масов трансфер.
- Наличие на примеси: някои ускоряват процеса на разтваряне, докато други, като усложняват дифузията, намаляват скоростта на процеса.
Видео за механизма на разтваряне на солта
Солта може да се дефинира като съединение, което се образува от реакцията между киселина и основа, но не е вода. Този раздел ще разгледа онези свойства на солите, които са свързани с йонни равновесия.
РЕАКЦИИ НА СОЛ ВЪВ ВОДА
Малко по-късно ще бъде показано, че разтворимостта е относително понятие. Въпреки това, за целите на предстоящата дискусия, можем грубо да разделим всички соли на разтворими и неразтворими във вода.
Някои соли образуват неутрални разтвори, когато се разтворят във вода. Други соли образуват киселинни или алкални разтвори. Това се дължи на възникването на обратима реакция между солните йони и водата, в резултат на което се образуват спрегнати киселини или основи. Дали солният разтвор ще се окаже неутрален, кисел или алкален зависи от вида на солта. В този смисъл има четири вида соли.
Соли, образувани от силни киселини и слаби основи. Солите от този тип, когато се разтворят във вода, образуват кисел разтвор. Да вземем за пример амониевия хлорид, когато тази сол се разтвори във вода, амониевият йон действа като киселина, отдавайки протон на водата.
Излишното количество йони, образувани в този процес, причинява киселинните свойства на разтвора.
Соли, образувани от слаба киселина и силна основа. Солите от този тип, когато се разтворят във вода, образуват алкален разтвор. Да вземем за пример натриевия ацетат, който действа като основа, приемайки протон от водата, която в този случай действа като киселина:
Излишното количество ОН йони, образувани при този процес, определя алкалните свойства на разтвора.
Соли, образувани от силни киселини и силни основи. Когато соли от този тип се разтворят във вода, се образува неутрален разтвор. Като пример, нека вземем натриев хлорид, когато се разтвори във вода, тази сол е напълно йонизирана и следователно концентрацията на йони е равна на концентрацията на йони, тъй като нито единият, нито другият йон влизат в киселинно-алкални реакции с вода, в
В разтвора няма образуване на излишно количество йони или ОН, следователно разтворът се оказва неутрален.
Соли, образувани от слаби киселини и слаби основи. Пример за този тип сол е амониевият ацетат. Когато се разтвори във вода, амониевият йон реагира с вода като киселина, а ацетатният йон реагира с вода като основа. И двете реакции са описани по-горе. Воден разтвор на сол, образувана от слаба киселина и слаба основа, може да бъде слабо кисел, слабо алкален или неутрален, в зависимост от относителните концентрации на йони, образувани в резултат на реакции на катиони и аниони на солта с вода. Това зависи от връзката между стойностите на константите на дисоциация на катиона и аниона.
В ежедневието хората рядко срещат Повечето предмети са смеси от вещества.
Разтворът е такъв, при който компонентите са равномерно смесени. Има няколко вида от тях според размера на частиците: груби системи, молекулярни разтвори и колоидни системи, които често се наричат золи. Тази статия се занимава с молекулярна (или разтворимост на вещества във вода - едно от основните условия, влияещи върху образуването на съединения.
Разтворимост на веществата: какво е това и защо е необходимо?
За да разберете тази тема, трябва да знаете разтворимостта на веществата. С прости думи, това е способността на едно вещество да се комбинира с друго и да образува хомогенна смес. Ако подходим от научна гледна точка, можем да разгледаме по-сложна дефиниция. Разтворимостта на веществата е способността им да образуват хомогенни (или разнородни) състави с дисперсно разпределение на компонентите с едно или повече вещества. Има няколко класа вещества и съединения:
- разтворим;
- трудно разтворим;
- неразтворим.
Какво показва мярката за разтворимост на дадено вещество?
Съдържанието на вещество в наситена смес е мярка за неговата разтворимост. Както бе споменато по-горе, той е различен за всички вещества. Разтворими са тези, които могат да разреждат повече от 10 g от себе си на 100 g вода. Втората категория е под 1 g при същите условия. Практически неразтворими са тези, при които в сместа влиза по-малко от 0,01 g от компонента. В този случай веществото не може да прехвърли молекулите си във водата.
Какво е коефициент на разтворимост
Коефициентът на разтворимост (k) е показател за максималната маса на вещество (g), което може да се разреди в 100 g вода или друго вещество.
Разтворители
Този процес включва разтворител и разтворено вещество. Първият се различава по това, че първоначално е в същото агрегатно състояние като крайната смес. По правило се приема в по-големи количества.
Много хора обаче знаят, че водата има специално място в химията. За него има отделни правила. Разтвор, в който присъства Н2О, се нарича воден. Когато говорим за тях, течността е екстрагент дори когато е в по-малко количество. Пример е 80% разтвор на азотна киселина във вода. Пропорциите тук не са равни Въпреки че делът на водата е по-малък от киселината, неправилно е веществото да се нарича 20% разтвор на вода в азотна киселина.
Има смеси, които не съдържат H 2 O. Те ще бъдат наречени неводни. Такива електролитни разтвори са йонни проводници. Те съдържат един или смес от екстрагенти. Те съдържат йони и молекули. Те се използват в индустрии като медицина, производство на битова химия, козметика и други области. Те могат да комбинират няколко желани вещества с различна разтворимост. Компонентите на много продукти, които се използват външно, са хидрофобни. С други думи, те не взаимодействат добре с водата. Те могат да бъдат летливи, енергонезависими и комбинирани. В първия случай органичните вещества разтварят добре мазнините. Летливите вещества включват алкохоли, въглеводороди, алдехиди и др. Те често се включват в битовата химия. За направата на мехлеми най-често се използват нелетливи. Това са мазни масла, течен парафин, глицерин и др. Комбиниран - смес от летливи и нелетливи, например етанол с глицерин, глицерин с димексид. Те също могат да съдържат вода.
Видове разтвори по степен на насищане
Наситен разтвор е смес от химикали, съдържаща максималната концентрация на едно вещество в разтворителя при определена температура. Няма да се развежда повече. В твърдия препарат се забелязва утаяване, което е в динамично равновесие с него. Това понятие означава състояние, което се запазва във времето поради възникването му едновременно в две противоположни посоки (права и обратна реакция) с еднаква скорост.
Ако дадено вещество все още може да се разложи при постоянна температура, тогава този разтвор е ненаситен. Те са устойчиви. Но ако продължите да добавяте вещество към тях, то ще се разреди във вода (или друга течност), докато достигне максималната си концентрация.
Друг вид е пренаситеният. Той съдържа повече разтворено вещество, отколкото би присъствало при постоянна температура. Поради факта, че те са в нестабилно равновесие, когато са физически изложени, настъпва кристализация.
Как да различим наситен разтвор от ненаситен?
Това е доста лесно да се направи. Ако веществото е твърдо, тогава в наситен разтвор може да се види утайка. В този случай екстрагентът може да се сгъсти, като например в наситен състав вода, към която е добавена захар.
Но ако промените условията, повишите температурата, тогава тя вече няма да се счита за наситена, тъй като при по-висока температура максималната концентрация на това вещество ще бъде различна.
Теории за взаимодействие между компонентите на разтвора
Съществуват три теории за взаимодействието на елементите в смес: физическа, химическа и съвременна. Автори на първия са Сванте Август Арениус и Вилхелм Фридрих Оствалд. Те приемат, че поради дифузия частиците на разтворителя и разтвореното вещество са равномерно разпределени в целия обем на сместа, но няма взаимодействие между тях. Химическата теория, предложена от Дмитрий Иванович Менделеев, е противоположна на нея. Според него в резултат на химично взаимодействие между тях се образуват нестабилни съединения с постоянен или променлив състав, които се наричат солвати.
В момента се използва комбинираната теория на Владимир Александрович Кистяковски и Иван Алексеевич Каблуков. Съчетава физични и химични. Съвременната теория твърди, че в разтвора има както невзаимодействащи частици вещества, така и продукти от тяхното взаимодействие - солвати, чието съществуване е доказано от Менделеев. Когато екстрагентът е вода, те се наричат хидрати. Явлението, при което се образуват солвати (хидрати), се нарича солватация (хидратация). Той засяга всички физични и химични процеси и променя свойствата на молекулите в сместа. Солватацията възниква поради факта, че солватационната обвивка, състояща се от тясно свързани с нея молекули на екстрагента, обгражда молекулата на разтвореното вещество.
Фактори, влияещи върху разтворимостта на веществата
Химичен състав на веществата.Правилото „подобното привлича подобно“ важи и за реактивите. Веществата с подобни физични и химични свойства могат да се разтварят по-бързо. Например неполярните съединения взаимодействат добре с неполярните. Вещества с полярни молекули или йонна структура се разреждат в полярни, например във вода. В него се разлагат соли, алкали и други компоненти, а неполярните - обратното. Може да се даде прост пример. За да приготвите наситен разтвор на захар във вода, ще ви трябва по-голямо количество вещество, отколкото в случая на сол. Какво означава? Просто казано, можете да добавите много повече захар към водата, отколкото сол.
температура.За да увеличите разтворимостта на твърди вещества в течности, трябва да повишите температурата на екстрагента (работи в повечето случаи). Можете да демонстрирате този пример. Ако поставите щипка натриев хлорид (сол) в студена вода, процесът ще отнеме много време. Ако направите същото с гореща среда, разтварянето ще се случи много по-бързо. Това се обяснява с факта, че поради повишаване на температурата се увеличава кинетичната енергия, значително количество от която често се изразходва за разрушаване на връзките между молекулите и йоните на твърдо вещество. Въпреки това, когато температурата се повиши в случай на литиеви, магнезиеви, алуминиеви и алкални соли, тяхната разтворимост намалява.
налягане.Този фактор засяга само газовете. Тяхната разтворимост нараства с увеличаване на налягането. В крайна сметка обемът на газовете намалява.
Промяна на скоростта на разтваряне
Този показател не трябва да се бърка с разтворимостта. В крайна сметка промените в тези два показателя се влияят от различни фактори.
Степента на фрагментация на разтвореното вещество.Този фактор влияе върху разтворимостта на твърди вещества в течности. В цяло (парче) състояние съставът отнема повече време за разреждане, отколкото този, който е натрошен на малки парчета. Нека дадем пример. Едно твърдо парче сол ще отнеме много повече време, за да се разтвори във вода, отколкото солта под формата на пясък.
Скорост на разбъркване.Както е известно, този процес може да се катализира чрез разбъркване. Неговата скорост също е важна, тъй като колкото по-голяма е, толкова по-бързо веществото ще се разтвори в течността.
Защо трябва да знаете разтворимостта на твърдите вещества във вода?
На първо място, такива диаграми са необходими за правилното решаване на химични уравнения. Таблицата за разтворимост показва зарядите на всички вещества. Те трябва да се знаят, за да се запишат правилно реагентите и да се състави уравнение за химична реакция. Разтворимостта във вода показва дали солта или основата могат да се дисоциират. Водните съединения, които провеждат ток, съдържат силни електролити. Има и друг вид. Тези, които провеждат лошо ток, се считат за слаби електролити. В първия случай компонентите са вещества, които са напълно йонизирани във вода. Докато слабите електролити проявяват този показател само в малка степен.
Уравнения на химичните реакции
Има няколко вида уравнения: молекулярни, пълни йонни и къси йонни. Всъщност последният вариант е съкратена форма на молекулярна. Това е окончателният отговор. Пълното уравнение изброява реагентите и продуктите на реакцията. Сега идва ред на таблицата за разтворимост на веществата. Първо, трябва да проверите дали реакцията е осъществима, тоест дали е изпълнено едно от условията за реакцията. Има само 3 от тях: образуване на вода, отделяне на газ и утаяване на утайка. Ако първите две условия не са изпълнени, трябва да проверите последното. За да направите това, трябва да погледнете таблицата за разтворимост и да разберете дали реакционните продукти съдържат неразтворима сол или основа. Ако е там, значи ще е утайка. След това ще ви трябва таблица, за да напишете йонното уравнение. Тъй като всички разтворими соли и основи са силни електролити, те ще се разпаднат на катиони и аниони. След това несвързаните йони се анулират и уравнението се записва в сбита форма. Пример:
- K 2 SO 4 +BaCl 2 =BaSO 4 ↓+2HCl,
- 2K+2SO 4 +Ba+2Cl=BaSO 4 ↓+2K+2Cl,
- Ba+SO4=BaSO 4 ↓.
По този начин таблицата за разтворимост на веществата е едно от ключовите условия за решаване на йонни уравнения.
Подробна таблица ви помага да разберете колко от компонента трябва да вземете, за да приготвите наситена смес.
Таблица за разтворимост
Ето как изглежда една позната непълна таблица. Важно е температурата на водата да бъде посочена тук, тъй като това е един от факторите, които вече обсъдихме по-горе.
Как да използваме таблицата за разтворимост на вещества?
Таблицата на разтворимостта на веществата във вода е един от основните помощници на химика. Той показва как различните вещества и съединения взаимодействат с водата. Разтворимостта на твърди вещества в течност е показател, без който са невъзможни много химически манипулации.
Масата е много лесна за използване. Първият ред съдържа катиони (положително заредени частици), вторият ред съдържа аниони (отрицателно заредени частици). По-голямата част от таблицата е заета от мрежа със специфични символи във всяка клетка. Това са буквите "P", "M", "N" и знаците "-" и "?".
- "P" - съединението се разтваря;
- "М" - слабо разтворим;
- "N" - не се разтваря;
- "-" - връзката не съществува;
- "?" - няма информация за съществуването на връзката.
В тази таблица има една празна клетка - това е вода.
Прост пример
Сега нека поговорим как да работим с такъв материал. Да приемем, че трябва да разберете дали солта MgSo 4 (магнезиев сулфат) е разтворима във вода. За да направите това, трябва да намерите колоната Mg 2+ и да слезете по нея до линията SO 4 2-. В пресечната им точка има буква P, което означава, че съединението е разтворимо.
Заключение
И така, проучихме въпроса за разтворимостта на веществата във вода и др. Без съмнение тези знания ще бъдат полезни при по-нататъшното изучаване на химията. В крайна сметка разтворимостта на веществата играе важна роля там. Ще бъде полезно при решаване на химични уравнения и различни задачи.
Солта може да се дефинира като съединение, което се образува от реакцията между киселина и основа, но не е вода. Този раздел ще разгледа онези свойства на солите, които са свързани с йонни равновесия.
реакции на соли във вода
Малко по-късно ще бъде показано, че разтворимостта е относително понятие. Въпреки това, за целите на предстоящата дискусия, можем грубо да разделим всички соли на разтворими и неразтворими във вода.
Някои соли образуват неутрални разтвори, когато се разтворят във вода. Други соли образуват киселинни или алкални разтвори. Това се дължи на възникването на обратима реакция между солните йони и водата, в резултат на което се образуват спрегнати киселини или основи. Дали солният разтвор ще се окаже неутрален, кисел или алкален зависи от вида на солта. В този смисъл има четири вида соли.
Соли, образувани от силни киселини и слаби основи. Солите от този тип, когато се разтворят във вода, образуват кисел разтвор. Да вземем за пример амониев хлорид NH4Cl. Когато тази сол се разтвори във вода, амониевият йон действа като
Излишното количество H3O+ йони, образувани в този процес, причинява киселинните свойства на разтвора.
Соли, образувани от слаба киселина и силна основа. Солите от този тип, когато се разтворят във вода, образуват алкален разтвор. Като пример, нека вземем натриевия ацетат CH3COONa1, който действа като основа, приемайки протон от водата, която в този случай действа като киселина:
Излишното количество OH- йони, образувани при този процес, определя алкалните свойства на разтвора.
Соли, образувани от силни киселини и силни основи. Когато соли от този тип се разтворят във вода, се образува неутрален разтвор. Да вземем за пример натриев хлорид NaCl. Когато се разтвори във вода, тази сол е напълно йонизирана и следователно концентрацията на Na+ йони се оказва равна на концентрацията на Cl- йони. Тъй като нито единият, нито другият йон влизат в киселинно-базови реакции с вода, в разтвора не се образува излишно количество H3O+ или OH йони. Следователно разтворът се оказва неутрален.
Соли, образувани от слаби киселини и слаби основи. Пример за този тип сол е амониевият ацетат. Когато се разтвори във вода, амониевият йон реагира с вода като киселина, а ацетатният йон реагира с вода като основа. И двете реакции са описани по-горе. Водният разтвор на сол, образувана от слаба киселина и слаба основа, може да бъде слабо киселинен, слабо алкален или неутрален в зависимост от относителните концентрации на H3O+ и OH- йони, образувани в резултат на реакциите на катионите на солта и аниони с вода. Това зависи от връзката между стойностите на константите на дисоциация на катиона и аниона.