- A vizes oldatok tulajdonságai
- Miért oldódnak néhány szilárd anyag a vízben?
- Oldhatósági szabályok
- Példák a vizes oldatokban való oldhatóságra
- 1. példa: Mi történik, ha Ba (NO
- 2. példa: Mi történik, ha Pb (NO
- Irodalom
A vizes oldatok olyan oldatok, amelyek vizet használnak az anyag bomlására. Például sár vagy cukor víz. Amikor egy vegyi anyag feloldódik vízben, ezt a kémiai név után (aq) betűvel jelöljük.
A hidrofil (vízszerelő) anyagok és sok ionos vegyület feloldódik vagy eloszlik a vízben. Például, amikor az asztali só vagy a nátrium-klorid feloldódik vízben, az ionjaira bomlik, Na + (aq) és Cl- (aq) képzve.
1. ábra: kálium-dikromát vizes oldata.
A hidrofób (víztől félő) anyagok általában nem oldódnak vízben, és nem képeznek vizes oldatokat. Például az olaj és a víz keverése nem vezet oldódáshoz vagy disszociációhoz.
Számos szerves vegyület hidrofób. A nem elektrolitok feloldódhatnak vízben, de nem bomlanak el ionokká és fenntartják molekulák integritását. Nem elektrolitokra példa a cukor, glicerin, karbamid és metil-szulfonil-metán (MSM).
A vizes oldatok tulajdonságai
A vizes oldatok gyakran vezetnek áramot. Az erős elektrolitot tartalmazó oldatok általában jó elektromos vezetőképességek (pl. Tengervíz), míg a gyenge elektrolitot tartalmazó oldatok általában rossz vezetők (pl. Csapvíz).
Ennek oka az, hogy az erős elektrolitok teljes mértékben ionokké válnak a vízben, míg a gyenge elektrolitok nem teljes mértékben.
Amikor a fajok közötti kémiai reakciók vizes oldatban zajlanak, a reakciók általában kettős elmozdulási reakciók (más néven metatézis vagy kettős helyettesítés).
Az ilyen típusú reakciókban az egyik reagensben lévő kation a másik reagensben lévő kation helyébe lép, tipikusan ionkötést képezve. Úgy gondolhatunk rá, hogy a reaktív ionok "partnercserét" cserélnek.
A vizes oldatban fellépő reakciók olyan termékeket eredményezhetnek, amelyek vízben oldódnak vagy csapadékot képezhetnek.
A csapadék alacsony oldhatóságú vegyület, amely gyakran szilárd anyagként esik ki az oldatból.
A sav, bázis és pH kifejezés csak a vizes oldatokra vonatkozik. Megmérheti például a citromlé vagy az ecet (két vizes oldat) pH-ját, és ezek gyenge savak, de a növényi olaj pH-papírral történő tesztelésével nem szerezhet értelmes információt.
Miért oldódnak néhány szilárd anyag a vízben?
A kávé vagy tea édesítéséhez használt cukor egy molekuláris szilárd anyag, amelyben az egyes molekulákat viszonylag gyenge intermolekuláris erők tartják egymással.
Amikor a cukor vízben oldódik, az egyes szacharózmolekulák közötti gyenge kötések megszakadnak, és ezeket a C12H22O11 molekulákat oldják fel.
1. ábra: A cukor oldódása vízben.
A szacharózban lévő C12H22O11 molekulák közötti kötelékek elbontásához energiára van szükség. Szükség van energiára a hidrogénkötések megbontására a vízben, amelyeket meg kell szakítani ahhoz, hogy ezen szacharózmolekulák egyikét oldatba helyezzék.
A cukor feloldódik a vízben, mivel az energia felszabadul, amikor az enyhén poláris szacharózmolekulák intermolekuláris kötéseket képeznek a poláris vízmolekulákkal.
Az oldott anyag és az oldószer között képződött gyenge kötés kompenzálja az energiát, amely a tiszta oldott anyag és az oldószer szerkezetének megváltoztatásához szükséges.
Cukor és víz esetében ez a folyamat annyira jól működik, hogy egy liter vízben akár 1800 gramm szacharóz oldható fel.
Az ionos szilárd anyagok (vagy sók) pozitív és negatív ionokat tartalmaznak, amelyek együtt tarthatók az ellenkező töltésű részecskék közötti nagy vonzerőerőnek köszönhetően.
Amikor ezeknek a szilárd anyagoknak a felülete vízben feloldódik, a szilárd anyagokat alkotó ionok feloldódnak, ahol összekapcsolódnak a poláris oldószermolekulákkal.
2. ábra: A nátrium-klorid oldása vízben.
NaCl (ek) »Na + (aq) + Cl- (aq)
Általánosságban feltételezhetjük, hogy a sók vízben való feloldódás közben eloszlanak ionjaikba.
Az ionos vegyületek feloldódnak a vízben, ha az ionok és a vízmolekulák interakciója során felszabaduló energia meghaladja a szilárd anyagban lévő ionkötések megbontásához szükséges energiát, valamint a vízmolekulák elválasztásához szükséges energiát, hogy az ionok beilleszthetők legyenek a szilárd anyagba. a megoldás.
Oldhatósági szabályok
Az oldott anyag oldhatóságától függően három lehetséges eredmény van:
1) Ha az oldat kevesebb oldott anyagot tartalmaz, mint az oldható maximális mennyisége (oldhatósága), akkor ez hígított oldat;
2) Ha az oldott anyag mennyisége pontosan megegyezik az oldhatóságával, akkor telített;
3) Ha több oldott anyag van, mint amennyire képes feloldódni, a fölösleges oldott anyag elválasztódik az oldatból.
Ha ez az elválasztási eljárás magában foglalja a kristályosítást, akkor csapadék képződik. A csapadék csökkenti az oldott anyag koncentrációját telítettségig az oldat stabilitásának fokozása érdekében.
Az alábbiakban olvashatjuk a szokásos ionos szilárd anyagok oldhatóságát. Ha úgy tűnik, hogy két szabály ellentmond egymásnak, akkor az előző élvez elsőbbséget.
1- Az I. csoport elemeit tartalmazó sók (Li +, Na +, K +, Cs +, Rb +) oldhatók. Kevés kivétel van erről a szabályról. A sókat tartalmazó ammónium-ion (NH 4 +) is oldható.
2- A nitrátot (NO 3 -) tartalmazó sók általában oldódnak.
3- A Cl -, Br - vagy I - sók általában oldódnak. Fontos kivételek e szabály alól az Ag +, Pb2 + és (Hg2) 2+ halogenid sói. Így, AgCl, PbBr 2 és Hg 2 Cl 2 oldhatatlanok.
4- Az ezüstsók többsége oldhatatlan. AgNO 3 és Ag (C 2 H 3 O 2) vannak közös ezüstsókat; Gyakorlatilag az összes többi oldhatatlan.
5- A legtöbb szulfátsó oldódik. A fő kivételek a szabály alól közé CaSO 4, bárium-szulfát 4, PbSO 4, Ag 2 SO 4 és SrSO 4.
6- A legtöbb hidroxid-só csak csekély mértékben oldódik. Az I. csoport elemei hidroxid sói oldhatók. A II. Csoport elemeinek (Ca, Sr és Ba) hidroxid sói csekély mértékben oldódnak.
Az átmeneti fémek és az Al 3 + hidroxid sói nem oldódnak. Így a Fe (OH) 3, Al (OH) 3, Co (OH) 2 nem oldódnak.
7- A legtöbb átmeneti fém-szulfid nagyon oldhatatlan, ideértve a CdS, FeS, ZnS és Ag 2 S. Az arzén, az antimon, a bizmut és az ólom-szulfidok szintén nem oldódnak.
8- A karbonátok gyakran nem oldódnak. A II. Csoportba tartozó karbonátok (CaCO 3, SrCO 3 és BaCO 3), valamint a FeCO 3 és PbCO 3 oldhatatlanok.
9 - A kromátok gyakran oldhatatlanok. A példák közé tartoznak PbCrO 4 és BaCrO 4.
A 10-foszfátok, például Ca 3 (PO 4) 2 és Ag 3 PO 4 gyakran nem oldódnak.
11- fluoridok, így például a BAF 2, MgF 2 és Pbf 2 gyakran oldhatatlanok.
Példák a vizes oldatokban való oldhatóságra
A kóla, sós víz, eső, sav-, bázis- és sóoldatok a vizes oldatok példái. Ha vizes oldatunk van, csapadék kiváltásával kiválthatja a csapadékot.
A kicsapódási reakciókat néha "kettős kiszorítás" reakcióknak hívják. Annak meghatározására, hogy csapadék képződik-e, amikor két vegyület vizes oldatát keverik össze:
- Jegyezzük fel az összes ionot az oldatban.
- Kombinálja őket (kation és anion), hogy minden lehetséges csapadékot megkapjon.
- Az oldhatósági szabályokkal határozhatja meg, hogy melyik kombináció (ha van) nem oldódik és kicsapódik.
1. példa: Mi történik, ha Ba (NO
Az oldatban jelen lévő ionok: Ba 2+, NO 3 -, Na +, CO 3 2-
Lehetséges csapadékok: BaCO 3, NaNO3
Oldékonyság szabályok: Baco 3 oldhatatlan (szabály 5), NaNO 3 oldódik (1. szabály).
Teljes kémiai egyenlet:
Ba (NO 3) 2 (aq) + Na 2 CO 3 (aq) »BaCO 3 (s) + 2NaNO 3 (aq)
Nettó ionos egyenlet:
Ba 2+ (aq) + CO 3 2- (aq) »BaCO 3 (k)
2. példa: Mi történik, ha Pb (NO
Az oldatban jelen lévő ionok: Pb 2+, NO 3 -, NH 4 +, I -
Potenciális csapadékot: PBI 2, NH 4 NO 3
Oldékonyság szabályok: PBI 2 oldhatatlan (3. szabály), NH 4 NO 3 oldható (1. szabály).
Teljes kémiai egyenlet: Pb (NO 3) 2 (aq) + 2NH 4 I (aq) »PbI 2 (s) + 2NH 4 NO 3 (aq)
Nettó ionos egyenlet: Pb 2+ (aq) + 2I - (aq) »PbI 2 (s).
Irodalom
- Anne Marie Helmenstine. (2017, május 10.). Vizes meghatározás (vizes oldat). Helyreállítva a thinkco.com webhelyről.
- Anne Marie Helmenstine. (2017, május 14). Vizes oldat meghatározása a kémiában. Helyreállítva a thinkco.com webhelyről.
- Antoinette Mursa, KW (2017, május 14.). Oldhatósági szabályok. Helyreállítva a chem.libretexts.org webhelyről.
- Vizes oldatok. (SF). Helyreállítva a saylordotorg.github.io webhelyről.
- Berkey, M. (2011, november 11.). Vizes oldatok: Meghatározás és példák. Helyreállítva a youtube.com webhelyről.
- Reakciók vizes oldatban. (SF). Helyreállítva a chemics.bd.psu.edu-tól.
- Reid, D. (SF). Vizes oldat: meghatározás, reakció és példa. Helyreállítva a study.com webhelyről.
- Oldékonyság. (SF). Helyreállítva a chemed.chem.purdue.edu webhelyről.