В ежедневието хората рядко срещат чисти вещества. Повечето артикули са смеси от вещества.
Разтворът е хомогенна смес, в която компонентите са равномерно смесени. Има няколко вида според размера на частиците: груби системи, молекулярни разтвори и колоидни системи, които често се наричат золи. Тази статия се занимава с молекулярни (или истински) разтвори. Разтворимостта на веществата във вода е едно от основните условия, влияещи върху образуването на съединения.
Разтворимост на вещества: какво е това и защо е необходимо
За да разберете тази тема, трябва да знаете какви са разтворите и разтворимостта на веществата. Казано по-просто, това е способността на дадено вещество да се комбинира с друго и да образува хомогенна смес. От научна гледна точка може да се разглежда по-сложна дефиниция. Разтворимостта на веществата е способността им да образуват хомогенни (или хетерогенни) състави с едно или повече вещества с дисперсно разпределение на компонентите. Има няколко класа вещества и съединения:
- незабавно;
- слабо разтворим;
- неразтворим.
Какво казва мярката за разтворимост на вещество
Съдържанието на вещество в наситена смес е мярка за неговата разтворимост. Както бе споменато по-горе, за всички вещества е различно. Разтворими са тези, които могат да разредят повече от 10 g от себе си в 100 g вода. Втората категория е по-малко от 1 g при същите условия. Практически неразтворими са тези, в чиято смес преминава по-малко от 0,01 g от компонента. В този случай веществото не може да прехвърли молекулите си във вода.
Какъв е коефициентът на разтворимост
Коефициентът на разтворимост (k) е индикатор 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.
Въпреки това, много хора знаят, че водата заема специално място в химията. Има отделни правила за това. Разтвор, в който присъства H2O, се нарича воден разтвор. Когато говорим за тях, течността е екстрагент дори когато е в по-малко количество. Пример за това е 80% разтвор на азотна киселина във вода. Пропорциите тук не са равни Въпреки че съотношението на водата е по-малко от киселината, неправилно е веществото да се нарича 20% разтвор на вода в азотна киселина.
Има смеси, на които липсва H2O. Те ще носят иметоневоден. Такива електролитни разтвори са йонни проводници. Те съдържат единични или смеси от екстрагенти. Те са съставени от йони и молекули. Използват се 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 прилагат външно, са хидрофобни. С други думи, те не взаимодействат добре с водата. В такива смеси разтворителите могат да бъдат летливи, нелетливи или комбинирани. Органичните вещества в първия случай разтварят добре мазнините. Летливите вещества включват алкохоли, въглеводороди, алдехиди и други. Те често се включват в домакинските химикали. Най-често за производството на мехлеми се използват нелетливи. Това са мастни масла, течен парафин, глицерин и др. Комбинирана е смес от летливи и нелетливи, например етанол с глицерин, глицерин с димексид. Те също могат да съдържат вода.
Видове решения по степен на насищане
Наситен разтвор е смес от химикали, съдържащи максималната концентрация на едно вещество в разтворител при определена температура. Няма да се размножава повече. При приготвянето на твърдо вещество се забелязва утаяване, което е в динамично равновесие с него. Тази концепция означава състояние, което продължава във времето поради протичането му едновременно в две противоположни посоки (предна и обратна реакция) с една и съща скорост.
Ако веществотопри постоянна температура все още може да се разложи, тогава този разтвор е ненаситен. Те са стабилни. Но ако продължите да добавяте вещество към тях, то ще бъде разредено във вода (или друга течност), докато достигне максималната си концентрация.
Друг поглед - пренаситен. Той съдържа повече разтворено вещество, отколкото може да бъде при постоянна температура. Поради факта, че те са в нестабилно равновесие, физическото въздействие върху тях предизвиква кристализация.
Как да различавате наситен разтвор от ненаситен?
Това е достатъчно 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, както например в наситен състав, водата, към която е добавена захар.
Но ако промените условията, увеличите температурата, тогава вече няма да се счита наситен, тъй като при по-висока температура максималната концентрация на това вещество ще бъде друга.
Теории за взаимодействие на компонентите на решенията
Има три теории относно взаимодействието на елементите в смес: физическа, химична и съвременна. Автори на първия са Сванте Аугуст Арениус и Вилхелм Фридрих Оствалд. Те предполагат, че поради дифузията частиците на разтворителя и разтвореното вещество са равномерно разпределени в обема на сместа, но няма взаимодействие между тях. Химическата теория, изложена от Дмитрий Иванович Менделеев, е противоположна на нея. Според него, в резултат на химическо взаимодействие между тях, нестабилнисъединения с постоянен или променлив състав, които се наричат солвати.
В момента се използва единната теория на Владимир Александрович Кистяковски и Иван Алексеевич Каблуков. Той съчетава физични и химически. Съвременната теория казва, че в разтвора има както невзаимодействащи частици от вещества, така и продуктите от тяхното взаимодействие - солвати, чието съществуване доказа Менделеев. В случай, че 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 молекули на екстрагента, тясно свързани с него, заобикаля молекулата на разтвореното вещество.
Фактори, влияещи върху разтворимостта на веществата
Химичен състав на веществата. Правилото „подобното привлича подобно“важи и за реагентите. Вещества, които са сходни по физични и химични свойства, могат взаимно 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, основи и други компоненти, а неполярните правят обратното. Може да се даде прост пример. За приготвяне на наситен разтвор на захар във вода е необходимо по-голямо количество вещество, отколкото при солта. Какво означава? Просто казано, можете да отглеждате много повечезахар във вода, отколкото сол.
Температура. За да увеличите разтворимостта на твърдите вещества в течности, трябва да увеличите температурата на екстрагента (работи в повечето случаи). Може да се покаже пример. Ако поставите щипка натриев хлорид (сол) в студена вода, този процес ще отнеме много време. Ако направите същото с гореща среда, тогава разтварянето ще бъде много по-бързо. Това се обяснява с факта, че в резултат на повишаване на температурата се увеличава кинетичната енергия, значително количество от която често се изразходва за разрушаване на връзките между молекули и йони 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 газове. Тяхната разтворимост се увеличава с увеличаване на налягането. В крайна сметка обемът на газовете се намалява.
Промяна на степента на разтваряне
Не бъркайте този индикатор с разтворимост. В крайна сметка различни фактори влияят върху промяната на тези два показателя.
Степента на фрагментация на разтвореното вещество. Този фактор влияе върху разтворимостта на твърдите вещества в течности. В цялостно (бучки) състояние съставът се разрежда по-дълго от този, който е натрошен на малки парченца. Да вземем пример. Твърдият блок сол ще отнеме много повече време 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. Скоростта му също е важна, защото колкото по-голям е, толкова по-бързо ще се разтвори.вещество в течност.
Защо трябва да знаем разтворимостта на твърдите вещества във вода?
На първо място, такива схеми са необходими за правилното решаване на химически уравнения. В таблицата на разтворимостта има заряди на всички вещества. Те трябва да бъдат известни, за да се регистрират правилно реагентите и да се състави уравнението на химичната реакция. Разтворимостта във вода показва дали солта или основата могат да се дисоциират. Водните съединения, които провеждат ток, имат в състава си силни електролити. Има и друг вид. Тези, които провеждат лошо тока, се считат за слаби електролити. В първия случай компонентите са вещества, които са напълно йонизирани във вода. Докато слабите електролити показват този индикатор само в малка степен.
Уравнения на химични реакции
Има няколко вида уравнения: молекулярни, напълно йонни и къси йонни. Всъщност последният вариант е съкратена форма на молекулярна. Това е окончателният отговор. Пълното уравнение съдържа 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, валежи. 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 в реакционните продукти има неразтворима сол или основа. Ако е, тогава това ще бъде утайката. Освен това таблицата ще бъде необходима за написване на йонното уравнение. Тъй като всички разтворими соли и основи са силни електролити,след това те ще се разлагат на катиони и аниони. Освен това несвързаните йони се редуцират и уравнението се записва в кратка форма. Пример:
- K2SO4+BaCl2=BaSO4 ↓+2HCl,
- 2K+2SO4+Ba+2Cl=BaSO4↓+2K+2Cl,
- Ba+SO4=BaSO4↓.
По този начин таблицата на разтворимостта на веществата е едно от ключовите условия за решаване на йонни уравнения.
Подробната таблица ви помага да разберете колко компонент трябва да вземете, за да приготвите богата смес.
Таблица на разтворимост
Това е обичайната непълна таблица. Важно е температурата на водата да е посочена тук, тъй като тя е един от факторите, които вече обсъдихме по-горе.
Как да използвам таблицата за разтворимост?
Таблицата за разтворимост на веществата във вода е един от основните помощници на химика. Показва как различни вещества и съединения взаимодействат с водата. Разтворимостта на твърдите вещества в течност е индикатор, без който много химически манипулации са невъзможни.
Таблицата е много лесна за използване. Катиони (положително заредени частици) са записани на първия ред, аниони (отрицателно заредени частици) са записани на втория ред. По-голямата част от таблицата е заета от мрежа с определени символи във всяка клетка. Това са буквите "P", "M", "H" и знаците "-" и "?".
- "P" - съединението се разтваря;
- "M" - разтваря се малко;
- "H" - не се разтваря;
- "-" - не съществува връзка;
- "?" - няма информация за съществуването на връзката.
В тази таблица има една празна клетка - това е вода.
Прост пример
Сега за това как се работи с такъв материал. Да предположим, че трябва да разберете дали солта е разтворима във вода - MgSo4 (магнезиев сулфат). За да направите това, трябва да намерите колоната Mg2+ и да отидете надолу до реда SO42-. В пресечната точка е буквата P, което означава, че съединението е разтворимо.
Заключение
И така, проучихме въпроса за разтворимостта на веществата във вода и не само. 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 за решаване на химически уравнения и различни задачи.
