In het dagelijks leven komen mensen zelden pure stoffen tegen. De meeste items zijn mengsels van stoffen.
Een oplossing is een homogeen mengsel waarin de componenten gelijkmatig zijn gemengd. Er zijn verschillende soorten volgens deeltjesgrootte: grove systemen, moleculaire oplossingen en colloïdale systemen, die vaak sols worden genoemd. Dit artikel gaat over moleculaire (of echte) oplossingen. De oplosbaarheid van stoffen in water is een van de belangrijkste voorwaarden die de vorming van verbindingen beïnvloeden.
Oplosbaarheid van stoffen: wat is het en waarom is het nodig
Om dit onderwerp te begrijpen, moet je weten wat oplossingen en oplosbaarheid van stoffen zijn. In eenvoudige bewoordingen is dit het vermogen van een stof om te combineren met een andere en een homogeen mengsel te vormen. Vanuit wetenschappelijk oogpunt kan een meer complexe definitie worden overwogen. De oplosbaarheid van stoffen is hun vermogen om homogene (of heterogene) samenstellingen te vormen met een of meer stoffen met een gedispergeerde verdeling van componenten. Er zijn verschillende klassen van stoffen en verbindingen:
- instant;
- slecht oplosbaar;
- onoplosbaar.
Wat zegt de maatstaf van de oplosbaarheid van een stof
Het geh alte van een stof in een verzadigd mengsel is een maatstaf voor de oplosbaarheid ervan. Zoals hierboven vermeld, is het voor alle stoffen anders. Oplosbaar zijn die stoffen die meer dan 10 g van zichzelf kunnen verdunnen in 100 g water. De tweede categorie is minder dan 1 g onder dezelfde omstandigheden. Praktisch onoplosbaar zijn die in het mengsel waarvan minder dan 0,01 g van de component passeert. In dit geval kan de stof zijn moleculen niet overdragen aan water.
Wat is de oplosbaarheidscoëfficiënt
De oplosbaarheidscoëfficiënt (k) is een indicator van de maximale massa van een stof (g) die kan worden verdund in 100 g water of een andere stof.
Oplosmiddelen
Dit proces omvat een oplosmiddel en een opgeloste stof. De eerste verschilt doordat deze zich aanvankelijk in dezelfde staat van aggregatie bevindt als het uiteindelijke mengsel. In de regel wordt het in grotere hoeveelheden ingenomen.
Veel mensen weten echter dat water een speciale plaats inneemt in de chemie. Daar zijn aparte regels voor. Een oplossing waarin H2O aanwezig is, wordt een waterige oplossing genoemd. Als we het erover hebben, is de vloeistof een extractiemiddel, zelfs als het in een kleinere hoeveelheid is. Een voorbeeld is een 80% oplossing van salpeterzuur in water. De verhoudingen zijn hier niet gelijk Hoewel het aandeel water kleiner is dan het zuur, is het onjuist om de stof een 20% oplossing van water in salpeterzuur te noemen.
Er zijn mengsels die H2O missen. Ze zullen de naam dragenniet-waterig. Dergelijke elektrolytoplossingen zijn ionengeleiders. Ze bevatten enkelvoudige of mengsels van extractiemiddelen. Ze zijn samengesteld uit ionen en moleculen. Ze worden gebruikt in industrieën zoals de geneeskunde, de productie van huishoudelijke chemicaliën, cosmetica en andere gebieden. Ze kunnen verschillende gewenste stoffen combineren met verschillende oplosbaarheid. De componenten van veel producten die uitwendig worden toegepast, zijn hydrofoob. Met andere woorden, ze gaan niet goed om met water. In dergelijke mengsels kunnen de oplosmiddelen vluchtig, niet-vluchtig of gecombineerd zijn. Organische stoffen lossen in het eerste geval vetten goed op. De vluchtige stoffen omvatten alcoholen, koolwaterstoffen, aldehyden en andere. Ze zijn vaak opgenomen in huishoudelijke chemicaliën. Niet-vluchtige worden meestal gebruikt voor de vervaardiging van zalven. Dit zijn vette oliën, vloeibare paraffine, glycerine en andere. Gecombineerd is een mengsel van vluchtig en niet-vluchtig, bijvoorbeeld ethanol met glycerine, glycerine met dimexide. Ze kunnen ook water bevatten.
Soorten oplossingen naar mate van verzadiging
Een verzadigde oplossing is een mengsel van chemicaliën dat de maximale concentratie van één stof in een oplosmiddel bij een bepaalde temperatuur bevat. Het zal niet verder broeden. Bij de bereiding van een vaste stof is neerslag merkbaar, die daarmee in dynamisch evenwicht is. Dit concept betekent een toestand die in de tijd aanhoudt vanwege de gelijktijdige stroom in twee tegengestelde richtingen (voorwaartse en achterwaartse reacties) met dezelfde snelheid.
Als de stofbij constante temperatuur nog kan ontleden, dan is deze oplossing onverzadigd. Ze zijn stabiel. Maar als je doorgaat met het toevoegen van een stof, wordt deze verdund in water (of een andere vloeistof) totdat het zijn maximale concentratie bereikt.
Nog een look - oververzadigd. Het bevat meer opgeloste stof dan bij een constante temperatuur kan zijn. Omdat ze in onstabiel evenwicht zijn, veroorzaakt fysieke impact erop kristallisatie.
Hoe onderscheid je een verzadigde oplossing van een onverzadigde?
Dit is gemakkelijk genoeg om te doen. Als de stof een vaste stof is, is er een neerslag te zien in een verzadigde oplossing. In dit geval kan het extractiemiddel indikken, zoals bijvoorbeeld in een verzadigde samenstelling, water waaraan suiker is toegevoegd.
Maar als je de omstandigheden verandert, de temperatuur verhoogt, dan wordt het niet langer overwogen verzadigd, omdat bij een hogere temperatuur de maximale concentratie van deze stof anders zal zijn.
Theorieën van interactie van componenten van oplossingen
Er zijn drie theorieën over de interactie van elementen in een mengsel: fysisch, chemisch en modern. De auteurs van de eerste zijn Svante August Arrhenius en Wilhelm Friedrich Ostwald. Ze gingen ervan uit dat door diffusie de deeltjes van het oplosmiddel en de opgeloste stof gelijkmatig over het volume van het mengsel waren verdeeld, maar er was geen interactie tussen hen. De chemische theorie van Dmitri Ivanovitsj Mendelejev is het tegenovergestelde ervan. Volgens het, als gevolg van chemische interactie tussen hen, onstabielverbindingen met een constante of variabele samenstelling, die solvaten worden genoemd.
Momenteel wordt de verenigde theorie van Vladimir Aleksandrovich Kistyakovsky en Ivan Alekseevich Kablukov gebruikt. Het combineert fysiek en chemisch. De moderne theorie zegt dat er in de oplossing zowel niet-interagerende deeltjes van stoffen zijn als de producten van hun interactie - solvaten, waarvan Mendelejev het bestaan bewees. In het geval dat het extractiemiddel water is, worden ze hydraten genoemd. Het fenomeen waarbij solvaten (hydraten) worden gevormd, wordt solvatatie (hydratatie) genoemd. Het beïnvloedt alle fysische en chemische processen en verandert de eigenschappen van de moleculen in het mengsel. Solvatie vindt plaats vanwege het feit dat de solvatatieschil, bestaande uit moleculen van het extractiemiddel die er nauw mee verbonden zijn, het opgeloste molecuul omringt.
Factoren die de oplosbaarheid van stoffen beïnvloeden
Chemische samenstelling van stoffen. De regel "zoals trekt soort aan" geldt ook voor reagentia. Stoffen die qua fysische en chemische eigenschappen vergelijkbaar zijn, kunnen onderling sneller oplossen. Apolaire verbindingen gaan bijvoorbeeld goed samen met niet-polaire verbindingen. Stoffen met polaire moleculen of een ionische structuur worden verdund in polaire, bijvoorbeeld in water. Zouten, alkaliën en andere componenten worden daarin afgebroken, terwijl niet-polaire componenten het tegenovergestelde doen. Een eenvoudig voorbeeld kan worden gegeven. Voor het bereiden van een verzadigde oplossing van suiker in water is een grotere hoeveelheid stof nodig dan in het geval van zout. Wat betekent het? Simpel gezegd, je kunt veel meer fokkensuiker in water dan zout.
Temperatuur. Om de oplosbaarheid van vaste stoffen in vloeistoffen te vergroten, moet u de temperatuur van het extractiemiddel verhogen (werkt in de meeste gevallen). Er kan een voorbeeld getoond worden. Als je een snufje natriumchloride (zout) in koud water doet, duurt dit proces lang. Doe je hetzelfde met een heet medium, dan gaat het oplossen veel sneller. Dit wordt verklaard door het feit dat als gevolg van een temperatuurstijging de kinetische energie toeneemt, waarvan een aanzienlijk deel vaak wordt besteed aan de vernietiging van bindingen tussen moleculen en ionen van een vaste stof. Wanneer de temperatuur echter stijgt in het geval van lithium-, magnesium-, aluminium- en alkalizouten, neemt hun oplosbaarheid af.
Druk. Deze factor is alleen van invloed op gassen. Hun oplosbaarheid neemt toe met toenemende druk. Het gasvolume wordt immers verminderd.
Oplossnelheid wijzigen
Verwar deze indicator niet met oplosbaarheid. Verschillende factoren zijn immers van invloed op de verandering in deze twee indicatoren.
De mate van fragmentatie van de opgeloste stof. Deze factor beïnvloedt de oplosbaarheid van vaste stoffen in vloeistoffen. In de hele (klonterige) toestand is de samenstelling langer verdund dan degene die in kleine stukjes is gebroken. Laten we een voorbeeld nemen. Een vast blok zout heeft veel meer tijd nodig om op te lossen in water dan zout in de vorm van zand.
Roer snelheid. Zoals bekend kan dit proces door roeren worden gekatalyseerd. De snelheid is ook belangrijk, want hoe groter het is, hoe sneller het zal oplossen.stof in vloeistof.
Waarom moeten we de oplosbaarheid van vaste stoffen in water weten?
Allereerst zijn dergelijke schema's nodig om chemische vergelijkingen correct op te lossen. In de oplosbaarheidstabel staan ladingen van alle stoffen. Ze moeten bekend zijn om de reagentia correct te registreren en de vergelijking van een chemische reactie op te stellen. Oplosbaarheid in water geeft aan of het zout of de base kan dissociëren. Waterige verbindingen die stroom geleiden hebben sterke elektrolyten in hun samenstelling. Er is nog een soort. Degenen die de stroom slecht geleiden, worden als zwakke elektrolyten beschouwd. In het eerste geval zijn de componenten stoffen die volledig geïoniseerd zijn in water. Terwijl zwakke elektrolyten deze indicator slechts in geringe mate vertonen.
Chemische reactievergelijkingen
Er zijn verschillende soorten vergelijkingen: moleculair, volledig ionisch en kort ionisch. In feite is de laatste optie een verkorte vorm van moleculair. Dit is het definitieve antwoord. De volledige vergelijking bevat de reactanten en producten van de reactie. Nu komt de oplosbaarheidstabel van stoffen aan de beurt. Eerst moet je controleren of de reactie haalbaar is, dat wil zeggen of aan een van de voorwaarden voor de reactie is voldaan. Er zijn er maar 3: de vorming van water, het vrijkomen van gas, neerslag. Als niet aan de eerste twee voorwaarden is voldaan, moet u de laatste controleren. Om dit te doen, moet u naar de oplosbaarheidstabel kijken en uitzoeken of er een onoplosbaar zout of een onoplosbare base in de reactieproducten zit. Als dat zo is, dan is dit het sediment. Verder is de tabel nodig om de ionische vergelijking te schrijven. Aangezien alle oplosbare zouten en basen sterke elektrolyten zijn,dan zullen ze ontleden in kationen en anionen. Verder worden ongebonden ionen gereduceerd en wordt de vergelijking in een korte vorm geschreven. Voorbeeld:
- K2SO4+BaCl2=BaSO4 ↓+2HCl,
- 2K+2SO4+Ba+2Cl=BaSO4↓+2K+2Cl,
- Ba+SO4=BaSO4↓.
De oplosbaarheidstabel van stoffen is dus een van de belangrijkste voorwaarden voor het oplossen van ionische vergelijkingen.
Gedetailleerde tabel helpt u erachter te komen hoeveel component u moet nemen om een rijk mengsel te bereiden.
Oplosbaarheidstabel
Dit is de gebruikelijke onvolledige tabel. Het is belangrijk dat de watertemperatuur hier wordt aangegeven, aangezien dit een van de factoren is die we hierboven al hebben besproken.
Hoe de oplosbaarheidstabel te gebruiken?
De tabel met de oplosbaarheid van stoffen in water is een van de belangrijkste assistenten van een chemicus. Het laat zien hoe verschillende stoffen en verbindingen met water omgaan. De oplosbaarheid van vaste stoffen in een vloeistof is een indicator, zonder welke veel chemische manipulaties onmogelijk zijn.
De tafel is heel gemakkelijk te gebruiken. Kationen (positief geladen deeltjes) worden op de eerste regel geschreven, anionen (negatief geladen deeltjes) op de tweede regel. Het grootste deel van de tafel wordt ingenomen door een raster met bepaalde symbolen in elke cel. Dit zijn de letters "P", "M", "H" en de tekens "-" en "?".
- "P" - verbinding lost op;
- "M" - lost een beetje op;
- "H" - lost niet op;
- "-" - er bestaat geen verbinding;
- "?" - er is geen informatie over het bestaan van de verbinding.
Er is één lege cel in deze tabel - dit is water.
Eenvoudig voorbeeld
Nu over hoe je met dergelijk materiaal kunt werken. Stel dat u wilt weten of zout oplosbaar is in water - MgSo4 (magnesiumsulfaat). Om dit te doen, moet je de kolom Mg2+ zoeken en naar beneden gaan naar de regel SO42-. Op hun kruispunt staat de letter P, wat betekent dat de verbinding oplosbaar is.
Conclusie
Dus we hebben de kwestie van de oplosbaarheid van stoffen in water bestudeerd en niet alleen. Deze kennis zal ongetwijfeld nuttig zijn bij de verdere studie van de chemie. De oplosbaarheid van stoffen speelt daar immers een belangrijke rol. Het is handig voor het oplossen van chemische vergelijkingen en verschillende problemen.
