- Vandeninių tirpalų savybės
- Kodėl kai kurios kietos medžiagos ištirpsta vandenyje?
- Tirpumo taisyklės
- Tirpumo vandeniniuose tirpaluose pavyzdžiai
- 1 pavyzdys: Kas nutinka, kai Ba (NE
- 2 pavyzdys: Kas nutinka, kai Pb (NO
- Nuorodos
Kad vandeniniai tirpalai yra sprendimai, kad vandenį naudojantys suyra medžiagą. Pavyzdžiui, purvo ar cukraus vanduo. Kai cheminė rūšis ištirpsta vandenyje, tai žymima užrašant (aq) po cheminio pavadinimo.
Hidrofilinės (vandenį mylinčios) medžiagos ir daugelis joninių junginių ištirpsta arba išsisklaido vandenyje. Pvz., Kai stalo druska arba natrio chloridas ištirpsta vandenyje, jis išsiskiria į jo jonus ir sudaro Na + (aq) ir Cl- (aq).
1 paveikslas: kalio dichromato vandeninis tirpalas.
Hidrofobinės (bijo vandens) medžiagos paprastai netirpsta vandenyje ir nesudaro vandeninių tirpalų. Pavyzdžiui, aliejaus ir vandens sumaišymas nesukelia tirpumo ar disociacijos.
Daugelis organinių junginių yra hidrofobiniai. Neelektrolitai gali ištirpti vandenyje, tačiau jie neišsiskiria į jonus ir išlaiko jų vientisumą kaip molekulės. Neelektrolitų pavyzdžiai yra cukrus, glicerolis, karbamidas ir metilsulfonilmetanas (MSM).
Vandeninių tirpalų savybės
Vandeniniai tirpalai dažnai praleidžia elektrą. Tirpalai, kuriuose yra stiprių elektrolitų, paprastai yra geri elektros laidininkai (pvz., Jūros vanduo), tuo tarpu tirpalai, kuriuose yra silpnų elektrolitų, yra silpni laidininkai (pvz., Vandentiekio vanduo).
Priežastis ta, kad stiprūs elektrolitai vandenyje visiškai suskaidomi į jonus, o silpni - ne visiškai.
Kai cheminės reakcijos tarp rūšių vyksta vandeniniame tirpale, reakcijos paprastai yra dvigubos poslinkio reakcijos (dar vadinamos metateze arba dvigubu pakaitomis).
Tokio tipo reakcijose katijonas viename reagente užima katijono vietą kitame reagente, paprastai suformuodamas joninę jungtį. Kitas būdas galvoti apie tai yra tai, kad reaktyvieji jonai „keičia partnerius“.
Reakcijos vandeniniame tirpale gali sukelti produktus, kurie tirpsta vandenyje arba gali sudaryti nuosėdas.
Nuosėdos yra mažai tirpus junginys, kuris dažnai iškrenta iš tirpalo kaip kieta medžiaga.
Terminai rūgštis, bazė ir pH taikomi tik vandeniniams tirpalams. Pvz., Galite išmatuoti citrinų sulčių arba acto (dviejų vandeninių tirpalų) pH ir jie yra silpnos rūgštys, tačiau iš augalinio aliejaus bandymo naudodami pH popierių negalite gauti jokios reikšmingos informacijos.
Kodėl kai kurios kietos medžiagos ištirpsta vandenyje?
Cukrus, kurį naudojame kavai ar arbatai saldinti, yra molekulinė kieta medžiaga, kurioje atskiros molekulės yra laikomos kartu santykinai silpnomis tarpmolekulinėmis jėgomis.
Kai cukrus ištirpsta vandenyje, silpni ryšiai tarp atskirų sacharozės molekulių nutrūksta ir šios C12H22O11 molekulės išsiskiria į tirpalą.
1 paveikslas: cukraus ištirpinimas vandenyje.
Norint sunaikinti ryšius tarp C12H22O11 molekulių sacharozėje, reikia energijos. Taip pat reikia energijos, norint suskaidyti vandenilio ryšius vandenyje, kurie turi būti suskaidyti, norint įterpti vieną iš šių sacharozės molekulių į tirpalą.
Cukrus ištirpsta vandenyje, nes energija išsiskiria, kai šiek tiek polinės sacharozės molekulės sudaro tarpmolekulinius ryšius su polinėmis vandens molekulėmis.
Silpni ryšiai, susidarantys tarp ištirpintos medžiagos ir tirpiklio, kompensuoja energiją, reikalingą tiek grynos, tiek tirpiklio struktūrai pakeisti.
Cukraus ir vandens atveju šis procesas veikia taip gerai, kad viename litre vandens galima ištirpinti iki 1800 gramų sacharozės.
Joninėse kietose medžiagose (arba druskose) yra teigiamų ir neigiamų jonų, kurie laikomi kartu dėl didelės traukos jėgos tarp dalelių, turinčių priešingų krūvių.
Kai viena iš šių kietųjų medžiagų ištirpsta vandenyje, jonai, iš kurių susidaro kieta medžiaga, išleidžiami į tirpalą, kur jie susijungia su polinėmis tirpiklio molekulėmis.
2 paveikslas: Natrio chlorido ištirpimas vandenyje.
NaCl (-iai) »Na + (aq) + Cl- (aq)
Paprastai galime manyti, kad druskos, išsiskyrusios vandenyje, išsiskiria į jų jonus.
Joniniai junginiai ištirpsta vandenyje, jei energija, išsiskirianti, kai jonai sąveikauja su vandens molekulėmis, viršija energiją, reikalingą joniniams ryšiams kietoje medžiagoje nutraukti, ir energiją, reikalingą vandens molekulėms atskirti, kad jonus būtų galima įterpti į sprendimas.
Tirpumo taisyklės
Atsižvelgiant į tirpios medžiagos tirpumą, yra trys galimi rezultatai:
1) Jei tirpale yra mažiau tirpaus nei maksimalus kiekis, kurį jis gali ištirpinti (jo tirpumas), tai yra praskiestas tirpalas;
2) Jei tirpios medžiagos kiekis yra lygiai toks pats kaip jos tirpumo, jis yra prisotintas;
3) Jei yra daugiau tirpios medžiagos nei įmanoma ištirpinti, tirpiklio perteklius atsiskiria nuo tirpalo.
Jei šis atskyrimo procesas apima kristalizaciją, susidaro nuosėdos. Krituliai sumažina tirpios medžiagos koncentraciją iki soties, kad padidėtų tirpalo stabilumas.
Toliau pateikiamos įprastų joninių kietųjų medžiagų tirpumo taisyklės. Jei atrodo, kad dvi taisyklės prieštarauja viena kitai, pirmenybė teikiama ankstesnei.
1- Tirpsta druskos, kuriose yra I grupės elementų (Li + , Na + , K + , Cs + , Rb + ). Yra keletas šios taisyklės išimčių. Druskos, kurių sudėtyje yra amonio jonų (NH 4 + ) taip pat yra tirpus.
2- Druskos, kuriose yra nitrato (NO 3 - ), paprastai tirpsta.
3- Druskos, kuriose yra Cl -, Br - arba I - paprastai tirpsta. Svarbios šios taisyklės išimtys yra Ag + , Pb2 + ir (Hg2) 2+ halogenidų druskos . Tokiu būdu, AgCl, PbBr 2 ir Hg 2 Cl 2 netirpsta.
4- Dauguma sidabro druskų yra netirpios. AgNO 3 ir Ag (C 2 H 3 O 2 ) yra bendros tirpios druskos sidabro; Beveik visi kiti yra neišsprendžiami.
5- Dauguma sulfato druskų yra tirpios. Pagrindinės šios taisyklės išimtys yra CaSO 4 , BaSO 4 , PbSO 4 , Ag 2 SO 4 ir SrSO 4 .
6- Dauguma hidroksido druskų tirpsta mažai. I grupės elementų hidroksido druskos yra tirpios. II grupės elementų (Ca, Sr ir Ba) hidroksido druskos mažai tirpsta.
Pereinamųjų metalų ir Al 3 + hidroksido druskos netirpsta. Taigi, Fe (OH) 3 , Al (OH) 3 , Co (OH) 2 netirpsta.
7- Dauguma pereinamųjų metalų sulfidų yra labai netirpūs, įskaitant CdS, FeS, ZnS ir Ag 2 S. Taip pat netirpsta ir arseno, stibio, bismuto ir švino sulfidai.
8- Karbonatai dažnai netirpsta. II grupės karbonatai (CaCO 3 , SrCO 3 ir BaCO 3 ) yra netirpūs, kaip ir FeCO 3 ir PbCO 3 .
9 - Chromatai dažnai netirpsta. Pavyzdžiai yra PbCrO 4 ir BaCrO 4 .
10- fosfatai, tokie kaip Ca 3 (PO 4 ) 2 ir Ag 3 PO 4 , dažnai netirpsta.
11- Fluoridai, pavyzdžiui, Baf 2 , MgF 2 ir Pbf 2 yra dažnai netirpi.
Tirpumo vandeniniuose tirpaluose pavyzdžiai
Kola, druskos vanduo, lietus, rūgštiniai tirpalai, baziniai tirpalai ir druskos tirpalai yra vandeninių tirpalų pavyzdžiai. Turėdami vandeninį tirpalą, jūs galite sukelti nuosėdas dėl kritimo reakcijų.
Kritulių reakcijos kartais vadinamos „dvigubo poslinkio“ reakcijomis. Norėdami nustatyti, ar nesimaišys nuosėdos, sumaišius dviejų junginių vandeninius tirpalus:
- Užrašykite visus jonus tirpale.
- Sujunkite juos (katijoną ir anijoną), kad gautumėte visas galimas nuosėdas.
- Remdamiesi tirpumo taisyklėmis nustatykite, kuris (jei yra) derinys (-iai) netirpus ir nusodinamas.
1 pavyzdys: Kas nutinka, kai Ba (NE
Tirpale esantys jonai: Ba 2+ , NO 3 - , Na + , CO 3 2-
Galimi krituliai: BaCO 3 , NaNO3
Tirpumo taisyklės: BaCO 3 netirpus (5 taisyklė), NaNO 3 tirpsta (1 taisyklė).
Pilna cheminė lygtis:
Ba (NO 3 ) 2 (aq) + Na 2 CO 3 (aq) »BaCO 3 (s) + 2NaNO 3 (aq)
Grynoji joninė lygtis:
Ba 2+ (aq) + CO 3 2- (aq) »BaCO 3 (-ai)
2 pavyzdys: Kas nutinka, kai Pb (NO
Tirpale esantys jonai: Pb 2+ , NO 3 - , NH 4 + , I -
Galimi krituliai: PbI 2 , NH 4 NO 3
Tirpumo taisyklės: PbI 2 netirpsta (3 taisyklė), NH 4 NO 3 tirpsta (1 taisyklė).
Pilna cheminė lygtis: Pb (NO 3 ) 2 (aq) + 2NH 4 I (aq) »PbI 2 (s) + 2NH 4 NO 3 (aq)
Grynoji joninė lygtis: Pb 2+ (aq) + 2I - (aq) »PbI 2 (s).
Nuorodos
- Anne Marie Helmenstine. (2017 m. Gegužės 10 d.). Vandeninis apibrėžimas (vandeninis tirpalas). Atkurta iš „thinkco.com“.
- Anne Marie Helmenstine. (2017 m. Gegužės 14 d.). Vandeninio tirpalo apibrėžimas chemijoje. Atkurta iš „thinkco.com“.
- Antuanetė Mursa, KW (2017 m., Gegužės 14 d.). Tirpumo taisyklės. Atkurta iš chem.libretexts.org.
- Vandeniniai tirpalai. (SF). Atkurta iš saylordotorg.github.io.
- Berkey, M. (2011 m. Lapkričio 11 d.). Vandeniniai tirpalai: apibrėžimas ir pavyzdžiai. Atgauta iš youtube.com.
- Reakcijos vandeniniame tirpale. (SF). Atgautas iš chemijos.bd.psu.edu.
- Reidas, D. (SF). Vandeninis tirpalas: apibrėžimas, reakcija ir pavyzdys. Atkurta iš study.com.
- Tirpumas. (SF). Atgautas iš chemed.chem.purdue.edu.