Що таке водні розчини?

The водних розчинів це ті рішення, які використовують воду для руйнування речовини. Наприклад, грязьові або цукрові води.

Коли хімічна речовина розчиняється у воді, це позначається написанням (aq) за хімічною назвою (Reid, S.F.).

Гідрофільні речовини (які люблять воду) і багато іонні сполуки розчиняються або дисоціюють у воді.

Наприклад, коли кухонна сіль або хлорид натрію розчиняється у воді, вона дисоціює на свої іони, утворюючи Na + (aq) і Cl- (водн.).

Гідрофобні речовини (які бояться води) зазвичай не розчиняються у воді або утворюють водні розчини. Наприклад, змішування масла і води не призводить до розчинення або дисоціації.

Багато органічні сполуки є гідрофобними. Неелектроліти можуть розчинятися у воді, але не дисоціюються на іони і зберігають їх цілісність як молекули.

Приклади неелектролітів включають цукор, гліцерин, сечовину і метилсульфонілметан (МСМ) (Anne Marie Helmenstine, 2017).

Властивості водних розчинів

Водні розчини зазвичай проводять електрикою. Розчини, що містять сильні електроліти, як правило, є хорошими електричними провідниками (наприклад, морська вода), тоді як розчини, що містять слабкі електроліти, мають тенденцію бути бідними провідниками (наприклад, водопровідною водою).

Причина полягає в тому, що сильні електроліти повністю дисоціюють іони у воді, а слабкі електроліти не повністю диссоціюють..

Коли хімічні реакції відбуваються між різними видами у водному розчині, реакції зазвичай є реакціями подвійного витіснення (їх ще називають метатезисом або подвійним заміщенням)..

У цьому типі реакції катіон одного реагенту займає місце для катіона в іншому реагенті, зазвичай утворюючи іонний зв'язок. Іншим способом мислення є те, що реактивні іони "змінюють партнерів".

Реакції у водному розчині можуть призводити до утворення продуктів, які розчиняються у воді або можуть утворювати осад.

Осад є сполукою з низькою розчинністю, яка часто виходить за межі розчину у вигляді твердої речовини (Водні розчини, S.F.).

Терміни кислота, основа і рН відносяться тільки до водних розчинів. Наприклад, можна виміряти рН лимонного соку або оцту (два водні розчини), і вони є слабкими кислотами, але не можна отримати будь-яку важливу інформацію з тесту на рослинні масла з папером рН (Anne Marie Helmenstine, Водне визначення, 2017).

Чому деякі тверді речовини розчиняються у воді?

Цукор, який ми використовуємо для підсолодження кави або чаю, є молекулярним твердим речовиною, в якому окремі молекули утримуються відносно слабкими міжмолекулярними силами.

Коли цукор розчиняється у воді, слабкі зв'язки між окремими молекулами сахарози руйнуються, і ці молекули C12H22O11 вивільняються в розчин.

Необхідна енергія для розриву зв'язків між молекулами C12H22O11 у сахарозі. Це також вимагає енергії для розриву водневих зв'язків у воді, які повинні бути перервані, щоб вставити одну з цих молекул сахарози в розчин.

Цукор розчиняється у воді, оскільки виділяється енергія, коли злегка полярні молекули сахарози утворюють міжмолекулярні зв'язки з полярними молекулами води.

Слабкі зв'язки, що утворюються між розчиненою речовиною і розчинником, компенсують енергію, необхідну для зміни структури як чистого розчиненої речовини, так і розчинника.

У випадку цукру та води цей процес працює настільки добре, що до 1800 грамів сахарози можна розчиняти в одному літрі води.

Іонні тверді речовини (або солі) містять позитивні і негативні іони, які утримуються разом завдяки великій силі тяжіння між частинками з протилежними зарядами.

Коли одне з цих твердих речовин розчиняється у воді, іони, які утворюють тверде речовина, вивільняються в розчині, де вони пов'язані з молекулами полярних розчинників (Berkey, 2011).

NaCl (s) "Na + (aq) + Cl- (водн.)

Зазвичай можна припустити, що солі дисоціюють у своїх іонах, коли вони розчиняються у воді.

Іонні сполуки розчиняються у воді, якщо енергія, що вивільняється при взаємодії іонів з молекулами води, компенсує енергію, необхідну для розриву зв'язків іонів у твердому тілі, та енергії, необхідної для відділення молекул води, щоб іони могли бути вставлені у воду. розчин (розчинність, SF).

Правила розчинності

Залежно від розчинності розчиненої речовини, можливі три результати:

1) якщо розчин має меншу розчинену речовину, ніж максимальна кількість, здатна розчинятися (його розчинність), вона є розведеним розчином;

2) якщо кількість розчиненої речовини має таку ж кількість, як її розчинність, вона є насиченою;

3) якщо є більше розчиненої речовини, ніж вона здатна розчинятися, то надлишок розчиненої речовини відокремлюється від розчину.

Якщо цей процес поділу включає кристалізацію, він утворює осад. Осадження знижує концентрацію розчиненої речовини до насичення з метою підвищення стабільності розчину.

Далі наведено правила розчинності для загальних іонних твердих речовин. Якщо два правила, здається, суперечать один одному, прецедент має пріоритет (Антуанетта Мурса, 2017).

1- Солі, що містять елементи I групи (Li⁺, Na⁺, K⁺, Cs⁺, Rb⁺) є розчинними. Є кілька винятків з цього правила. Солі, що містять іон амонію (NH₄⁺) також розчинні.

2- Солі, що містять нітрат (NO₃^-) зазвичай розчинні.

3- Солі, що містять Cl -, Br - або I -, як правило, розчинні. Важливими винятками з цього правила є солі агалогенідів⁺, Pb2⁺ та (Hg2)²⁺. Так, AgCl, PbBr₂ і Hg₂Cl₂ вони нерозчинні.

4- Більшість солей срібла нерозчинні. AgNO₃ і Ag (C₂H₃O₂) є загальними розчинними солями срібла; Практично всі інші нерозчинні.

5- Більшість сульфатних солей є розчинними. Важливими винятками з цього правила є CaSO₄, BaSO₄, PbSO₄, Ag₂SO4 та SrSO₄.

6- Більшість солей гідроксиду є лише мало розчинними. Гідроксидні солі елементів I групи є розчинними. Гідроксидні солі елементів II групи (Ca, Sr і Ba) малорозчинні.

Солі гідроксиду перехідного металу і Al₃⁺ Вони нерозчинні. Отже, Fe (OH)₃, Al (OH)₃, Co (OH)₂ вони не розчинні.

7- Більшість сульфідів перехідних металів є високорозчинними, включаючи CdS, FeS, ZnS і Ag₂Арсен, сурма, сульфіди вісмуту і свинцю також нерозчинні.

8- Карбонати часто нерозчинні. Карбонати групи II (CaCO₃, SrCO₃ і BaCO₃) є нерозчинними, як і FeCO₃ і PbCO₃.

Хромати часто нерозчинні. Приклади включають PbCrO₄ і BaCrO₄.

10- фосфати, такі як Ca₃(PO₄)₂ і Ag₃PO₄ вони часто нерозчинні.

11 - фториди, такі як BaF₂, MgF₂ і PbF₂ вони часто нерозчинні.

Приклади розчинності у водних розчинах

Кола, солоні води, дощі, кислотні розчини, основні розчини і сольові розчини є прикладами водних розчинів.

Коли маєте водний розчин, осад може бути індукований реакціями осадження (Реакції у Водному розчині, S.F.).

Реакції опадів іноді називають реакціями "подвійного зміщення". Для визначення, чи буде утворюватися осад при змішуванні водних розчинів двох сполук: \ t

1. Реєструють всі іони в розчині.
2. Об'єднують їх (катіон і аніон) для отримання всіх потенційних преципітатів.
3. Використовують правила розчинності, щоб визначити, які (якщо такі є) комбінації (і) нерозчинні і будуть осаджуватися.

Приклад 1: Що відбувається, коли ви змішуєте Ba (NO)₃)_2(aq) і Na₂CO_{3 (aq)}?

Іони, присутні в розчині: Ба²⁺, NO₃^-, Na⁺, CO₃^2-

Потенційні преципітати: BaCO₃, NaNO3

Правила розчинності: BaCO₃ є нерозчинним (правило 5), NaNO₃ він розчинний (правило 1).

Повне хімічне рівняння:

Ba (NO₃)₂(aq) + Na₂CO₃(aq) "BaCO₃(s) + 2NaNO₃ (aq)

Чисте іонне рівняння:

Ba²⁺_(aq) + CO₃^2-_(aq) "BaCO_{3 (с)}

Приклад 2: Що відбувається, коли Pb змішується (NO₃)₂ (водн.) і NH₄I (aq)?

Іони, присутні в розчині: Pb²⁺, NO₃^-, NH₄⁺, I^-

Потенційні преципітати: PbI₂, NH₄NO₃

Правила розчинності: PbI₂ є нерозчинним (правило 3), NH₄NO₃ він розчинний (правило 1).

Повне хімічне рівняння: Pb (NO₃)_{2 (aq)} + 2NH₄I_(aq) "PbI_{2 (з)} + 2NH₄NO_{3 (aq)}

Чисте іонне рівняння: Pb²⁺_(aq) + 2I^-_(aq) "PbI_{2 (з).}

Список літератури

1. Anne Marie Helmenstine. (2017, 10 травня). Водне визначення (водний розчин). Отримано з thoughtco.com.
2. Anne Marie Helmenstine. (2017, 14 травня). Визначення водного розчину в хімії. Отримано з thoughtco.com.
3. Antoinette Mursa, К. W. (2017, 14 травня). Правила розчинності Отримано з chem.libretexts.org.
4. Водні розчини. (S.F.). Відібраний з сайлодоторгог.
5. Berkey, М. (2011, 11 листопада). Водні розчини: визначення і приклади. Отримано з youtube.com.
6. Реакції у водному розчині. (S.F.). Отримано з chemistry.bd.psu.edu.
7. Reid, D. (S.F.). Водний розчин: визначення, реакція і приклад. Отримано з study.com.
8. Розчинність. (S.F.). Отримано з chemed.chem.purdue.edu.