- Свойства водных растворов
- Почему некоторые твердые вещества растворяются в воде?
- Правила растворимости
- Примеры растворимости в водных растворах
- Пример 1: Что происходит, когда Ba (NO
- Пример 2: Что происходит, когда Pb (NO
- Ссылки
Эти водные растворы представляют собой растворы , которые используют воду для разложения вещества. Например, грязевая или сахарная вода. Когда химическое вещество растворяется в воде, это обозначается написанием (aq) после химического названия.
Гидрофильные (водолюбивые) вещества и многие ионные соединения растворяются или диссоциируют в воде. Например, когда поваренная соль или хлорид натрия растворяются в воде, они диссоциируют на ионы с образованием Na + (водн.) И Cl- (водн.).
Рисунок 1: водный раствор дихромата калия.
Гидрофобные (водобоязненные) вещества обычно не растворяются в воде и не образуют водных растворов. Например, смешивание масла и воды не приводит к растворению или диссоциации.
Многие органические соединения гидрофобны. Неэлектролиты могут растворяться в воде, но они не распадаются на ионы и сохраняют свою целостность как молекулы. Примеры неэлектролитов включают сахар, глицерин, мочевину и метилсульфонилметан (МСМ).
Свойства водных растворов
Водные растворы часто проводят электричество. Растворы, содержащие сильные электролиты, обычно являются хорошими проводниками (например, морская вода), тогда как растворы, содержащие слабые электролиты, обычно являются плохими проводниками (например, водопроводная вода).
Причина в том, что сильные электролиты полностью диссоциируют на ионы в воде, тогда как слабые электролиты диссоциируют не полностью.
Когда химические реакции между частицами происходят в водном растворе, это обычно реакции двойного замещения (также называемые метатезисом или двойным замещением).
В этом типе реакции катион в одном реагенте занимает место катиона в другом реагенте, обычно образуя ионную связь. Другой способ думать об этом - это то, что реактивные ионы «переключают партнеров».
Реакции в водном растворе могут приводить к образованию продуктов, растворимых в воде, или к образованию осадка.
Осадок - это соединение с низкой растворимостью, которое часто выпадает из раствора в виде твердого вещества.
Термины кислота, основание и pH применимы только к водным растворам. Например, вы можете измерить pH лимонного сока или уксуса (два водных раствора), и они являются слабыми кислотами, но вы не можете получить какую-либо значимую информацию из теста на растительное масло с помощью pH-бумаги.
Почему некоторые твердые вещества растворяются в воде?
Сахар, который мы используем для подслащивания кофе или чая, представляет собой твердое молекулярное вещество, в котором отдельные молекулы удерживаются вместе относительно слабыми межмолекулярными силами.
Когда сахар растворяется в воде, слабые связи между отдельными молекулами сахарозы разрываются, и эти молекулы C12H22O11 выделяются в раствор.
Рисунок 1: растворение сахара в воде.
Для разрыва связей между молекулами C12H22O11 в сахарозе требуется энергия. Также требуется энергия, чтобы разорвать водородные связи в воде, которые необходимо разорвать, чтобы вставить одну из этих молекул сахарозы в раствор.
Сахар растворяется в воде, потому что энергия высвобождается, когда слегка полярные молекулы сахарозы образуют межмолекулярные связи с полярными молекулами воды.
Слабые связи, которые образуются между растворенным веществом и растворителем, компенсируют энергию, необходимую для изменения структуры как чистого растворенного вещества, так и растворителя.
В случае сахара и воды этот процесс работает настолько хорошо, что в одном литре воды можно растворить до 1800 граммов сахарозы.
Ионные твердые тела (или соли) содержат положительные и отрицательные ионы, которые удерживаются вместе благодаря большой силе притяжения между частицами с противоположными зарядами.
Когда одно из этих твердых веществ растворяется в воде, ионы, составляющие твердое вещество, выделяются в раствор, где они связываются с молекулами полярного растворителя.
Рисунок 2: Растворение хлорида натрия в воде.
NaCl (т) »Na + (водн.) + Cl- (водн.)
В целом можно предположить, что соли диссоциируют на свои ионы при растворении в воде.
Ионные соединения растворяются в воде, если энергия, выделяемая при взаимодействии ионов с молекулами воды, превышает энергию, необходимую для разрыва ионных связей в твердом теле, и энергию, необходимую для разделения молекул воды, чтобы ионы могли быть вставлены в решение.
Правила растворимости
В зависимости от растворимости растворенного вещества возможны три исхода:
1) Если раствор содержит меньше растворенного вещества, чем максимальное количество, которое он способен растворить (его растворимость), это разбавленный раствор;
2) Если количество растворенного вещества точно такое же, как и его растворимость, оно насыщено;
3) Если растворенного вещества больше, чем способно растворить, избыток растворенного вещества отделяется от раствора.
Если этот процесс разделения включает кристаллизацию, он образует осадок. Осаждение снижает концентрацию растворенного вещества до насыщения, чтобы повысить стабильность раствора.
Ниже приведены правила растворимости обычных ионных твердых веществ. Если два правила кажутся противоречащими друг другу, предыдущее имеет приоритет.
1. Соли, содержащие элементы группы I (Li + , Na + , K + , Cs + , Rb + ), растворимы. Из этого правила есть несколько исключений. Соли, содержащие ион аммония (NH 4 + ), также растворимы.
2- Соли, содержащие нитрат (NO 3 - ), обычно растворимы.
3- Соли, содержащие Cl-, Br- или I-, обычно растворимы. Важным исключением из этого правила являются галогенидные соли Ag + , Pb2 + и (Hg2) 2+ . Таким образом, AgCl, PbBr 2 и Hg 2 Cl 2 нерастворимы.
4- Большинство солей серебра нерастворимы. AgNO 3 и Ag (C 2 H 3 O 2 ) - обычные растворимые соли серебра; Практически все остальные нерастворимы.
5- Большинство солей сульфатов растворимы. Основными исключениями из этого правила являются CaSO 4 , BaSO 4 , PbSO 4 , Ag 2 SO 4 и SrSO 4 .
6. Большинство гидроксидных солей слабо растворимы. Гидроксидные соли элементов группы I растворимы. Гидроксидные соли элементов II группы (Ca, Sr и Ba) плохо растворимы.
Соли гидроксида переходных металлов и Al 3 + нерастворимы. Таким образом, Fe (OH) 3 , Al (OH) 3 , Co (OH) 2 не растворяются.
7. Большинство сульфидов переходных металлов очень нерастворимы, включая CdS, FeS, ZnS и Ag 2 S. Сульфиды мышьяка, сурьмы, висмута и свинца также не растворимы.
8- Карбонаты часто нерастворимы. Карбонаты группы II (CaCO 3 , SrCO 3 и BaCO 3 ) нерастворимы, как и FeCO 3 и PbCO 3 .
9- Хроматы часто нерастворимы. Примеры включают PbCrO 4 и BaCrO 4 .
10- Фосфаты, такие как Ca 3 (PO 4 ) 2 и Ag 3 PO 4 , часто нерастворимы.
11- Фториды, такие как BaF 2 , MgF 2 и PbF 2 , часто нерастворимы.
Примеры растворимости в водных растворах
Кола, соленая вода, дождь, кислотные растворы, щелочные растворы и солевые растворы являются примерами водных растворов. Когда у вас есть водный раствор, вы можете вызвать выпадение осадка в результате реакций осаждения.
Реакции осаждения иногда называют реакциями «двойного вытеснения». Чтобы определить, образуется ли осадок при смешивании водных растворов двух соединений:
- Запишите все ионы в растворе.
- Объедините их (катион и анион), чтобы получить все возможные осадки.
- Используйте правила растворимости, чтобы определить, какие комбинации (если есть) нерастворимы и будут выпадать в осадок.
Пример 1: Что происходит, когда Ba (NO
В растворе присутствуют ионы: Ba 2+ , NO 3 - , Na + , CO 3 2-
Возможные осадки: BaCO 3 , NaNO3.
Правила растворимости: BaCO 3 нерастворим (правило 5), NaNO 3 растворим (правило 1).
Полное химическое уравнение:
Ba (NO 3 ) 2 (водн.) + Na 2 CO 3 (водн.) »BaCO 3 (т.) + 2NaNO 3 (водн.)
Чистое ионное уравнение:
Ba 2+ (водн.) + CO 3 2- (водн.) »BaCO 3 (т.)
Пример 2: Что происходит, когда Pb (NO
В растворе присутствуют ионы: Pb 2+ , NO 3 - , NH 4 + , I -
Возможные осадки: PbI 2 , NH 4 NO 3.
Правила растворимости: PbI 2 нерастворим (правило 3), NH 4 NO 3 растворим (правило 1).
Полное химическое уравнение: Pb (NO 3 ) 2 (водн.) + 2NH 4 I (водн.) »PbI 2 (s) + 2NH 4 NO 3 (водн.)
Чистое ионное уравнение: Pb 2+ (водн.) + 2I - (водн.) »PbI 2 (s).
Ссылки
- Энн Мари Хельменстин. (2017, 10 мая). Водное определение (водный раствор). Получено с сайта thinkco.com.
- Энн Мари Хельменстин. (2017, 14 мая). Определение водного раствора в химии. Получено с сайта thinkco.com.
- Антуанетта Мурса, KW (2017, 14 мая). Правила растворимости. Восстановлено с сайта chem.libretexts.org.
- Водные растворы. (СФ). Восстановлено с сайта saylordotorg.github.io.
- Берки, М. (11 ноября 2011 г.). Водные растворы: определение и примеры. Получено с youtube.com.
- Реакции в водном растворе. (СФ). Восстановлено с сайта chemistry.bd.psu.edu.
- Рид, Д. (SF). Водный раствор: определение, реакция и пример. Получено с сайта study.com.
- Растворимость. (СФ). Получено с сайта chemed.chem.purdue.edu.