În viața de zi cu zi, oamenii întâlnesc rar substanțe pure. Majoritatea articolelor sunt amestecuri de substanțe.
O soluție este un amestec omogen în care componentele sunt amestecate uniform. Există mai multe tipuri în funcție de dimensiunea particulelor: sisteme grosiere, soluții moleculare și sisteme coloidale, care sunt adesea numite soluri. Acest articol tratează soluții moleculare (sau adevărate). Solubilitatea substanțelor în apă este una dintre principalele condiții care afectează formarea compușilor.
Solubilitatea substanțelor: ce este și de ce este nevoie
Pentru a înțelege acest subiect, trebuie să știți ce sunt soluțiile și solubilitatea substanțelor. În termeni simpli, aceasta este capacitatea unei substanțe de a se combina cu alta și de a forma un amestec omogen. Din punct de vedere științific, se poate lua în considerare o definiție mai complexă. Solubilitatea substanțelor este capacitatea lor de a forma compoziții omogene (sau eterogene) cu una sau mai multe substanțe cu o distribuție dispersă a componentelor. Există mai multe clase de substanțe și compuși:
- instant;
- prost solubil;
- insolubil.
Ce spune măsura solubilității unei substanțe
Conținutul unei substanțe într-un amestec saturat este o măsură a solubilității acesteia. După cum am menționat mai sus, pentru toate substanțele este diferit. Solubile sunt cele care pot dilua mai mult de 10 g din ele însele în 100 g de apă. A doua categorie este mai mică de 1 g în aceleași condiții. Practic insolubile sunt cele în amestecul cărora trece mai puțin de 0,01 g de componentă. În acest caz, substanța nu își poate transfera moleculele în apă.
Care este coeficientul de solubilitate
Coeficientul de solubilitate (k) este un indicator al masei maxime a unei substanțe (g) care poate fi diluată în 100 g de apă sau altă substanță.
Solvenți
Acest proces implică un solvent și o substanță dizolvată. Primul diferă prin faptul că inițial este în aceeași stare de agregare ca și amestecul final. De regulă, se ia în cantități mai mari.
Cu toate acestea, mulți oameni știu că apa ocupă un loc special în chimie. Există reguli separate pentru asta. O soluție în care este prezent H2O se numește soluție apoasă. Când vorbim despre ele, lichidul este un extractant chiar și atunci când este într-o cantitate mai mică. Un exemplu este o soluție de 80% de acid azotic în apă. Proporțiile de aici nu sunt egale Deși proporția de apă este mai mică decât acidul, este incorect să numim substanța o soluție de 20% de apă în acid azotic.
Există amestecuri cărora le lipsește H2O. Vor purta numeleneapoase. Astfel de soluții de electroliți sunt conductori ionici. Conțin unic sau amestecuri de extractanți. Sunt compuse din ioni și molecule. Sunt utilizate în industrii precum medicina, producția de produse chimice de uz casnic, cosmetice și alte domenii. Ele pot combina mai multe substanțe dorite cu solubilitate diferită. Componentele multor produse care sunt aplicate extern sunt hidrofobe. Cu alte cuvinte, nu interacționează bine cu apa. În astfel de amestecuri, solvenţii pot fi volatili, nevolatili sau combinaţi. Substanțele organice în primul caz dizolvă bine grăsimile. Substanțele volatile includ alcooli, hidrocarburi, aldehide și altele. Ele sunt adesea incluse în produsele chimice de uz casnic. Nevolatile sunt cel mai adesea folosite pentru fabricarea unguentelor. Acestea sunt uleiuri grase, parafină lichidă, glicerină și altele. Combinat este un amestec de volatile și nevolatile, de exemplu, etanol cu glicerină, glicerină cu dimexid. De asemenea, pot conține apă.
Tipuri de soluții în funcție de gradul de saturație
O soluție saturată este un amestec de substanțe chimice care conține concentrația maximă a unei substanțe într-un solvent la o anumită temperatură. Nu se va reproduce mai departe. La prepararea unei substanțe solide, se observă precipitarea, care este în echilibru dinamic cu aceasta. Acest concept înseamnă o stare care persistă în timp datorită curgerii sale simultan în două direcții opuse (reacții înainte și invers) cu aceeași viteză.
Dacă substanțala o temperatură constantă se mai poate descompune, atunci această soluție este nesaturată. Sunt stabili. Dar dacă continuați să adăugați o substanță la ele, atunci aceasta va fi diluată în apă (sau alt lichid) până când va atinge concentrația maximă.
Un alt aspect - suprasaturat. Conține mai multă substanță dizolvată decât poate fi la o temperatură constantă. Datorită faptului că se află într-un echilibru instabil, impactul fizic asupra lor provoacă cristalizarea.
Cum deosebești o soluție saturată de una nesaturată?
Este destul de ușor de făcut. Dacă substanța este un solid, atunci un precipitat poate fi văzut într-o soluție saturată. În acest caz, extractantul se poate îngroșa, ca, de exemplu, într-o compoziție saturată, apa la care s-a adăugat zahăr.
Dar dacă modificați condițiile, creșteți temperatura, atunci nu va mai fi luată în considerare. saturat, deoarece la o temperatură mai mare concentrația maximă a acestei substanțe va fi alta.
Teorii ale interacțiunii componentelor soluțiilor
Există trei teorii privind interacțiunea elementelor într-un amestec: fizică, chimică și modernă. Autorii primului sunt Svante August Arrhenius și Wilhelm Friedrich Ostwald. Ei au presupus că, din cauza difuziei, particulele de solvent și soluția au fost distribuite uniform în volumul amestecului, dar nu a existat nicio interacțiune între ele. Teoria chimică prezentată de Dmitri Ivanovich Mendeleev este opusul acesteia. Potrivit acesteia, ca urmare a interacțiunii chimice dintre ele, instabilcompuși cu compoziție constantă sau variabilă, care se numesc solvați.
În prezent, se folosește teoria unificată a lui Vladimir Aleksandrovich Kistyakovsky și Ivan Alekseevich Kablukov. Combină fizic și chimic. Teoria modernă spune că în soluție există atât particule de substanțe care nu interacționează, cât și produsele interacțiunii lor - solvați, a căror existență a demonstrat-o Mendeleev. În cazul în care extractantul este apa, aceștia se numesc hidrați. Fenomenul în care se formează solvații (hidratii) se numește solvatare (hidratare). Afectează toate procesele fizice și chimice și modifică proprietățile moleculelor din amestec. Solvația are loc datorită faptului că învelișul de solvație, format din molecule de extractant strâns asociate cu acesta, înconjoară molecula de solut.
Factori care afectează solubilitatea substanțelor
Compoziția chimică a substanțelor. Regula „ca atrage ca” se aplică și reactivilor. Substanțele care sunt similare ca proprietăți fizice și chimice se pot dizolva reciproc mai repede. De exemplu, compușii nepolari interacționează bine cu cei nepolari. Substanțele cu molecule polare sau o structură ionică sunt diluate în cele polare, de exemplu, în apă. Sărurile, alcalinele și alte componente se descompun în el, în timp ce cele nepolare fac opusul. Se poate da un exemplu simplu. Pentru a prepara o soluție saturată de zahăr în apă, este necesară o cantitate mai mare de substanță decât în cazul sării. Ce înseamnă? Pur și simplu, puteți reproduce mult mai multzahăr în apă decât sare.
Temperatura. Pentru a crește solubilitatea solidelor în lichide, trebuie să creșteți temperatura extractantului (funcționează în majoritatea cazurilor). Un exemplu poate fi prezentat. Dacă puneți un vârf de clorură de sodiu (sare) în apă rece, acest proces va dura mult timp. Dacă procedați la fel cu un mediu fierbinte, atunci dizolvarea va fi mult mai rapidă. Acest lucru se explică prin faptul că, ca urmare a creșterii temperaturii, crește energia cinetică, o cantitate semnificativă din care este adesea cheltuită pentru distrugerea legăturilor dintre molecule și ionii unui solid. Cu toate acestea, atunci când temperatura crește în cazul sărurilor de litiu, magneziu, aluminiu și alcaline, solubilitatea acestora scade.
Presiune. Acest factor afectează doar gazele. Solubilitatea lor crește odată cu creșterea presiunii. La urma urmei, volumul gazelor este redus.
Modificați rata de dizolvare
Nu confundați acest indicator cu solubilitatea. La urma urmei, diferiți factori influențează modificarea acestor doi indicatori.
Gradul de fragmentare a substanței dizolvate. Acest factor afectează solubilitatea solidelor în lichide. In intreaga stare (buloasa), compozitia se dilueaza mai mult decat cea care este sparta in bucati mici. Să luăm un exemplu. Un bloc solid de sare va dura mult mai mult să se dizolve în apă decât sarea sub formă de nisip.
Viteza de amestecare. După cum se știe, acest proces poate fi catalizat prin agitare. Viteza sa este, de asemenea, importantă, deoarece cu cât este mai mare, cu atât se va dizolva mai repede.substanță în lichid.
De ce trebuie să cunoaștem solubilitatea solidelor în apă?
În primul rând, astfel de scheme sunt necesare pentru a rezolva corect ecuațiile chimice. În tabelul de solubilitate există încărcături ale tuturor substanțelor. Ele trebuie cunoscute pentru a înregistra corect reactivii și pentru a întocmi ecuația unei reacții chimice. Solubilitatea în apă indică dacă sarea sau baza se pot disocia. Compușii apoși care conduc curentul au electroliți puternici în compoziția lor. Există un alt tip. Cei care conduc slab curentul sunt considerați electroliți slabi. În primul caz, componentele sunt substanțe care sunt complet ionizate în apă. În timp ce electroliții slabi arată acest indicator doar într-o mică măsură.
Ecuații ale reacțiilor chimice
Există mai multe tipuri de ecuații: moleculare, ionice complet și ionice scurte. De fapt, ultima opțiune este o formă scurtă de moleculară. Acesta este răspunsul final. Ecuația completă conține reactanții și produșii reacției. Acum vine rândul tabelului de solubilitate a substanțelor. Mai întâi trebuie să verificați dacă reacția este fezabilă, adică dacă una dintre condițiile pentru reacție este îndeplinită. Există doar 3 dintre ele: formarea apei, eliberarea de gaze, precipitarea. Dacă primele două condiții nu sunt îndeplinite, trebuie să o verificați pe ultima. Pentru a face acest lucru, trebuie să vă uitați la tabelul de solubilitate și să aflați dacă există o sare sau o bază insolubilă în produsele de reacție. Dacă este, atunci acesta va fi sedimentul. În plus, tabelul va fi necesar pentru a scrie ecuația ionică. Deoarece toate sărurile și bazele solubile sunt electroliți puternici,apoi se vor descompune în cationi și anioni. În plus, ionii nelegați sunt redusi, iar ecuația este scrisă într-o formă scurtă. Exemplu:
- K2SO4+BaCl2=BaSO4 ↓+2HCl,
- 2K+2SO4+Ba+2Cl=BaSO4↓+2K+2Cl,
- Ba+SO4=BaSO4↓.
Astfel, tabelul de solubilitate al substanțelor este una dintre condițiile cheie pentru rezolvarea ecuațiilor ionice.
Tabelul detaliat vă ajută să aflați câtă componentă trebuie să luați pentru a pregăti un amestec bogat.
Tabel de solubilitate
Acesta este tabelul incomplet incomplet. Este important ca aici să fie indicată temperatura apei, deoarece este unul dintre factorii despre care am discutat deja mai sus.
Cum se utilizează tabelul de solubilitate?
Tabelul de solubilitate a substanțelor în apă este unul dintre principalii asistenți ai unui chimist. Acesta arată modul în care diverse substanțe și compuși interacționează cu apa. Solubilitatea solidelor într-un lichid este un indicator fără de care multe manipulări chimice sunt imposibile.
Tabelul este foarte ușor de utilizat. Pe prima linie se scriu cationii (particule încărcate pozitiv), iar pe a doua linie se scriu anionii (particule încărcate negativ). Cea mai mare parte a tabelului este ocupată de o grilă cu anumite simboluri în fiecare celulă. Acestea sunt literele „P”, „M”, „H” și semnele „-” și „?”.
- "P" - compusul se dizolvă;
- "M" - se dizolvă puțin;
- "H" - nu se dizolvă;
- "-" - nu există nicio conexiune;
- "?" - nu există informații despre existența conexiunii.
Există o celulă goală în acest tabel - aceasta este apa.
Exemplu simplu
Acum despre cum să lucrezi cu un astfel de material. Să presupunem că trebuie să aflați dacă sarea este solubilă în apă - MgSo4 (sulfat de magneziu). Pentru a face acest lucru, trebuie să găsiți coloana Mg2+ și să mergeți în jos la linia SO42-. La intersecția lor se află litera P, ceea ce înseamnă că compusul este solubil.
Concluzie
Deci, am studiat problema solubilității substanțelor în apă și nu numai. Fără îndoială, aceste cunoștințe vor fi utile în continuarea studiului chimiei. La urma urmei, solubilitatea substanțelor joacă un rol important acolo. Va fi util pentru rezolvarea ecuațiilor chimice și a diverselor probleme.
