V vsakdanjem življenju se ljudje redko srečajo s čistimi snovmi. Večina predmetov je mešanic snovi.
Raztopina je homogena zmes, v kateri so komponente enakomerno pomešane. Glede na velikost delcev obstaja več vrst: grobi sistemi, molekularne raztopine in koloidni sistemi, ki jih pogosto imenujemo soli. Ta članek obravnava molekularne (ali resnične) rešitve. Topnost snovi v vodi je eden od glavnih pogojev, ki vplivajo na tvorbo spojin.
Topnost snovi: kaj je to in zakaj je potrebna
Če želite razumeti to temo, morate vedeti, kakšne so raztopine in topnost snovi. Preprosto povedano, to je sposobnost snovi, da se združi z drugo in tvori homogeno zmes. Z znanstvenega vidika je mogoče obravnavati bolj zapleteno definicijo. Topnost snovi je njihova sposobnost, da tvorijo homogene (ali heterogene) sestave z eno ali več snovmi z razpršeno porazdelitvijo komponent. Obstaja več razredov snovi in spojin:
- instant;
- slabo topen;
- netopno.
Kaj pove merilo topnosti snovi
Vsebnost snovi v nasičeni zmesi je merilo njene topnosti. Kot že omenjeno, je za vse snovi drugačen. Topne so tiste, ki lahko v 100 g vode razredčijo več kot 10 g samih sebe. Druga kategorija je pod enakimi pogoji manjša od 1 g. Praktično netopne so tiste, v mešanici katerih prehaja manj kot 0,01 g komponente. V tem primeru snov ne more prenesti svojih molekul v vodo.
Kakšen je koeficient topnosti
Koeficient topnosti (k) je pokazatelj največje mase snovi (g), ki jo je mogoče razredčiti v 100 g vode ali druge snovi.
topila
Ta postopek vključuje topilo in topljenec. Prvi se razlikuje po tem, da je na začetku v enakem agregacijskem stanju kot končna zmes. Praviloma se jemlje v večjih količinah.
Vendar marsikdo ve, da voda v kemiji zavzema posebno mesto. Za to obstajajo ločena pravila. Raztopina, v kateri je H2O, se imenuje vodna raztopina. Ko govorimo o njih, je tekočina ekstraktant, tudi če je v manjši količini. Primer je 80 % raztopina dušikove kisline v vodi. Razmerja tukaj niso enaka Čeprav je delež vode manjši od kisline, je napačno, da bi snov imenovali 20-odstotna raztopina vode v dušikovi kislini.
Obstajajo mešanice, ki jim manjka H2O. Nosili bodo imenevodni. Takšne raztopine elektrolitov so ionski prevodniki. Vsebujejo posamezne ali mešanice ekstraktantov. Sestavljeni so iz ionov in molekul. Uporabljajo se v industrijah, kot so medicina, proizvodnja gospodinjskih kemikalij, kozmetika in druga področja. Kombinirajo lahko več želenih snovi z različno topnostjo. Sestavine številnih izdelkov, ki se uporabljajo zunaj, so hidrofobne. Z drugimi besedami, ne komunicirajo dobro z vodo. V takih mešanicah so topila lahko hlapna, nehlapna ali kombinirana. Organske snovi v prvem primeru dobro raztopijo maščobe. Hlapne snovi vključujejo alkohole, ogljikovodike, aldehide in druge. Pogosto so vključeni v gospodinjske kemikalije. Za izdelavo mazil se najpogosteje uporabljajo nehlapne. To so maščobna olja, tekoči parafin, glicerin in drugi. Kombinirana je mešanica hlapnih in nehlapnih, na primer etanola z glicerinom, glicerina z dimeksidom. Lahko vsebujejo tudi vodo.
Vrste rešitev po stopnji nasičenosti
Nasičena raztopina je mešanica kemikalij, ki vsebuje največjo koncentracijo ene snovi v topilu pri določeni temperaturi. Ne bo se več razmnoževal. Pri pripravi trdne snovi je opazna padavina, ki je z njo v dinamičnem ravnovesju. Ta koncept pomeni stanje, ki vztraja v času zaradi njegovega istočasnega toka v dveh nasprotnih smereh (naprej in povratni reakciji) z enako hitrostjo.
Če je snovpri stalni temperaturi lahko še vedno razpade, potem je ta raztopina nenasičena. Stabilni so. Če pa jim boste še naprej dodajali snov, jo boste razredčili v vodi (ali drugi tekočini), dokler ne doseže največje koncentracije.
Še en videz - prenasičen. Vsebuje več raztopine, kot je lahko pri stalni temperaturi. Zaradi dejstva, da so v nestabilnem ravnovesju, fizični vpliv nanje povzroči kristalizacijo.
Kako ločite nasičeno raztopino od nenasičene?
To je dovolj enostavno narediti. Če je snov trdna, potem je v nasičeni raztopini vidna oborina. V tem primeru lahko ekstraktant zgosti, kot na primer v nasičeni sestavi, voda, ki ji je bil dodan sladkor.
Toda če spremenite pogoje, povečate temperaturo, potem ne bo več upoštevano nasičeno, saj bo pri višji temperaturi največja koncentracija te snovi drugačna.
Teorije interakcije komponent rešitev
Obstajajo tri teorije o interakciji elementov v mešanici: fizikalna, kemična in moderna. Avtorja prvega sta Svante August Arrhenius in Wilhelm Friedrich Ostwald. Domnevali so, da so delci topila in topljenca zaradi difuzije enakomerno razporejeni po volumnu zmesi, vendar med njima ni bilo interakcije. Kemična teorija, ki jo je predstavil Dmitrij Ivanovič Mendeljejev, je nasprotna njej. Po njem so zaradi kemične interakcije med njimi nestabilnespojine konstantne ali spremenljive sestave, ki se imenujejo solvati.
Trenutno se uporablja enotna teorija Vladimirja Aleksandroviča Kistjakovskega in Ivana Aleksejeviča Kablukova. Združuje fizikalno in kemično. Sodobna teorija pravi, da so v raztopini tako delci snovi, ki ne delujejo, kot produkti njihove interakcije - solvati, katerih obstoj je dokazal Mendelejev. V primeru, ko je ekstragent voda, se imenujejo hidrati. Pojav, pri katerem nastanejo solvati (hidrati), se imenuje solvatacija (hidratacija). Vpliva na vse fizikalne in kemijske procese ter spreminja lastnosti molekul v zmesi. Solvatacija nastane zaradi dejstva, da solvacijska lupina, ki jo sestavljajo molekule ekstraktanta, ki so tesno povezane z njo, obdaja molekulo topljenca.
Dejavniki, ki vplivajo na topnost snovi
Kemična sestava snovi. Pravilo "podobno privlači podobno" velja tudi za reagente. Snovi, ki so si po fizikalnih in kemijskih lastnostih podobne, se lahko medsebojno hitreje raztopijo. Na primer, nepolarne spojine dobro sodelujejo z nepolarnimi. Snovi s polarnimi molekulami ali ionsko strukturo se razredčijo v polarnih, na primer v vodi. V njej se razgradijo soli, alkalije in druge komponente, nepolarne pa nasprotno. Lahko navedemo preprost primer. Za pripravo nasičene raztopine sladkorja v vodi je potrebna večja količina snovi kot pri soli. Kaj to pomeni? Preprosto povedano, vzrejate lahko veliko večsladkor v vodi kot sol.
Temperatura. Če želite povečati topnost trdnih snovi v tekočinah, morate povečati temperaturo ekstraktanta (deluje v večini primerov). Lahko je prikazan primer. Če v hladno vodo date ščepec natrijevega klorida (soli), bo ta postopek trajal dolgo. Če naredite enako z vročim medijem, bo raztapljanje veliko hitrejše. To je razloženo z dejstvom, da se zaradi zvišanja temperature poveča kinetična energija, katere znatna količina se pogosto porabi za uničenje vezi med molekulami in ioni trdne snovi. Ko pa se temperatura dvigne v primeru litijevih, magnezijevih, aluminijevih in alkalijskih soli, se njihova topnost zmanjša.
Pritisk. Ta dejavnik vpliva samo na pline. Njihova topnost se povečuje z naraščajočim tlakom. Konec koncev se količina plinov zmanjša.
Spreminjanje stopnje raztapljanja
Ne zamenjujte tega indikatorja s topnostjo. Navsezadnje različni dejavniki vplivajo na spremembo teh dveh kazalcev.
Stopnja razdrobljenosti raztopljene snovi. Ta dejavnik vpliva na topnost trdnih snovi v tekočinah. V celotnem (grudastem) stanju se sestava razredči dlje kot tista, ki je razbita na majhne koščke. Vzemimo primer. Trden blok 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 raztopila.snov v tekočini.
Zakaj moramo poznati topnost trdnih snovi v vodi?
Najprej so takšne sheme potrebne za pravilno reševanje kemijskih enačb. V tabeli topnosti so naboji vseh snovi. Treba jih je poznati, da pravilno zabeležimo reagente in sestavimo enačbo kemijske reakcije. Topnost v vodi kaže, ali se sol ali baza lahko disociira. Vodne spojine, ki prevajajo tok, imajo v svoji sestavi 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 kazalnik le v majhni meri.
Enačbe kemijskih reakcij
Obstaja več vrst enačb: molekularne, polne ionske in kratke ionske. Pravzaprav je zadnja možnost skrajšana oblika molekule. To je končni odgovor. Celotna enačba vsebuje 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 le 3 od njih: tvorba vode, sproščanje plina, padavine. Če prva dva pogoja nista izpolnjena, morate preveriti zadnjega. Če želite to narediti, morate pogledati tabelo topnosti in ugotoviti, ali je v reakcijskih produktih netopna sol ali baza. Če je, potem bo to usedlina. Nadalje bo tabela potrebna za pisanje ionske enačbe. Ker so vse topne soli in baze močni elektroliti,potem se bodo razgradili na katione in anione. Nadalje se zmanjšajo nevezani ioni in enačba se zapiše v kratki obliki. Primer:
- K2SO4+BaCl2=BaSO4 ↓+2HCl,
- 2K+2SO4+Ba+2Cl=BaSO4↓+2K+2Cl,
- Ba+SO4=BaSO4↓.
Tako je tabela topnosti snovi eden ključnih pogojev za reševanje ionskih enačb.
Podrobna tabela vam pomaga ugotoviti, koliko sestavin morate vzeti za pripravo bogate mešanice.
Tabela topnosti
To je običajna nepopolna tabela. Pomembno je, da je tukaj navedena temperatura vode, saj je to eden od dejavnikov, o katerih smo že govorili zgoraj.
Kako uporabiti tabelo topnosti?
Tabela topnosti snovi v vodi je eden od 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 zapisani kationi (pozitivno nabiti delci), v drugi vrstici so zapisani anioni (negativno nabiti delci). Večino tabele zavzema mreža z določenimi simboli v vsaki celici. To so črke "P", "M", "H" in znaki "-" in "?".
- "P" - spojina se raztopi;
- "M" - se malo raztopi;
- "H" - se ne raztopi;
- "-" - povezava ne obstaja;
- "?" - ni podatkov o obstoju povezave.
V tej tabeli je ena prazna celica - to je voda.
Preprost primer
Zdaj o tem, kako delati s takšnim materialom. Recimo, da morate ugotoviti, ali je sol topna v vodi - MgSo4 (magnezijev sulfat). Če želite to narediti, morate najti stolpec Mg2+ in se spustiti do vrstice SO42-. Na njunem presečišču je črka P, kar pomeni, da je spojina topna.
Sklep
Torej, preučili smo vprašanje topnosti snovi v vodi in ne samo. Brez dvoma bo to znanje koristno pri nadaljnjem študiju kemije. Konec koncev ima topnost snovi pomembno vlogo. Uporabno bo pri reševanju kemičnih enačb in različnih problemov.
