Какво представляват водните разтвори?

на водни разтвори са тези разтвори, които използват вода за разграждане на вещество. Например, кал или захар вода.

Когато химичен вид се разтвори във вода, това се обозначава чрез писане (aq) след химичното наименование (Reid, S.F.).

Хидрофилните вещества (които обичат водата) и много йонни съединения се разтварят или дисоциират във вода.

Например, когато готварската сол или натриевият хлорид се разтвори във вода, тя се дисоциира в своите йони, за да образува Na + (aq) и Cl- (aq).

Хидрофобните вещества (които се страхуват от вода) обикновено не се разтварят във вода или образуват водни разтвори. Например смесването на масло и вода не води до разтваряне или дисоциация.

Много органични съединения са хидрофобни. Неелектролитите могат да се разтварят във вода, но не се дисоциират в йони и запазват целостта си като молекули.

Примери за неелектролити включват захар, глицерол, карбамид и метилсулфонилметан (MSM) (Anne Marie Helmenstine, 2017).

Свойства на водни разтвори

Водните разтвори обикновено провеждат електричество. Разтвори, съдържащи силни електролити, обикновено са добри електрически проводници (например морска вода), докато разтвори, съдържащи слаби електролити, са склонни да бъдат лоши проводници (например, вода от чешмата).

Причината е, че силните електролити се разграждат напълно в йони във водата, докато слабите електролити се разделят непълно..

Когато се наблюдават химични реакции между видовете във воден разтвор, реакциите обикновено са реакции с двойно изместване (наричани още метатеза или двойно заместване)..

В този тип реакция катионът на един реагент заема мястото на катиона в другия реагент, обикновено образувайки йонна връзка. Друг начин на мислене е, че реактивните йони "променят партньорите си".

Реакциите във воден разтвор могат да доведат до продукти, които са разтворими във вода или могат да предизвикат утайка.

Преципитатът е съединение с ниска разтворимост, което често попада извън разтвора като твърдо вещество (Водни разтвори, S.F.).

Термините киселина, основа и рН се прилагат само за водни разтвори. Например, можете да измерите рН на лимонов сок или оцет (два водни разтвора) и те са слаби киселини, но не можете да получите никаква значима информация от теста за растителни масла с хартия за рН (Anne Marie Helmenstine, Водна дефиниция, 2017).

Защо някои твърди вещества се разтварят във вода?

Захарта, която използваме за подслаждане на кафе или чай, е молекулно твърдо вещество, в което отделните молекули се държат заедно от относително слаби междумолекулни сили..

Когато захарта се разтвори във вода, слабите връзки между отделните захарозни молекули се разрушават и тези молекули C12H22O11 се освобождават в разтвора..

Необходима е енергия за разкъсване на връзките между молекулите C12H22O11 в захарозата. Също така е необходима енергия за разрушаване на водородните връзки във водата, която трябва да бъде прекъсната, за да се вкара една от тези захарозни молекули в разтвор.

Захарта се разтваря във вода, тъй като енергията се освобождава, когато леко полярните молекули на захарозата образуват междумолекулни връзки с полярни водни молекули.

Слабите връзки, които се образуват между разтвореното вещество и разтворителя, компенсират енергията, необходима за промяна на структурата както на чистото, така и на разтворителя.

В случая на захар и вода този процес работи толкова добре, че до 1800 грама захароза може да се разтвори в един литър вода..

Йонните твърди вещества (или соли) съдържат положителни и отрицателни йони, които се държат заедно благодарение на голямата сила на привличане между частици с противоположни заряди..

Когато едно от тези твърди вещества се разтвори във вода, йоните, които образуват твърдото вещество, се освобождават в разтвор, където са свързани с молекули на полярните разтворители (Berkey, 2011)..

NaCl (s) "Na + (aq) + Cl- (aq)

Най-общо можем да приемем, че солите се дисоциират в техните йони, когато се разтварят във вода.

Йонните съединения се разтварят във вода, ако освободената енергия, когато йони взаимодействат с водните молекули, компенсира енергията, необходима за разкъсване на йонните връзки в твърдото вещество и енергията, необходима за отделяне на водните молекули, така че йоните да могат да се вкарат във водата. разтвора (разтворимост, SF).

Правила за разтворимост

В зависимост от разтворимостта на разтвореното вещество има три възможни изхода:

1) ако разтворът има по-малко разтворено вещество, отколкото максималното количество, което е способно да се разтвори (неговата разтворимост), то е разреден разтвор;

2) ако количеството разтворено вещество е точно същото количество като неговата разтворимост, то е наситено;

3) ако има повече разтворимо вещество, отколкото може да се разтвори, излишното разтворено вещество се отделя от разтвора.

Ако този процес на разделяне включва кристализация, той образува утайка. Преципитацията намалява концентрацията на разтвореното вещество до насищане, за да се увеличи стабилността на разтвора.

По-долу са дадени правилата за разтворимост за общи йонни твърди вещества. Ако изглежда, че две правила си противоречат, прецедентът има приоритет (Antoinette Mursa, 2017).

1 - Соли, съдържащи елементи от група I (Li⁺, Na⁺, K⁺, Cs⁺, Rb⁺) са разтворими. Има няколко изключения от това правило. Солите, съдържащи амониевия йон (NH₄⁺) също са разтворими.

2- Соли, съдържащи нитрати (NO₃^-) са обикновено разтворими.

3- Солите, съдържащи С1-, Br- или I-, са обикновено разтворими. Важните изключения от това правило са солите на агалогенидите⁺, PB2⁺ и (Hg2)²⁺. Така че, AgCl, PbBr₂ и Hg₂Cl₂ те са неразтворими.

4- Повечето сребърни соли са неразтворими. сребърен нитрат₃ и Ag (С₂Н₃О₂са общи разтворими соли на среброто; На практика всички останали са неразтворими.

5- Повечето сулфатни соли са разтворими. Важни изключения от това правило са CaSO₄, BaSO₄, PbSO₄, Ag₂SO4 и SrSO₄.

6- Повечето хидроксидни соли са слабо разтворими. Хидроксидните соли на елементите от група I са разтворими. Хидроксидните соли на елементите от група II (Са, Sr и Ва) са слабо разтворими.

Солите на хидроксида на преходния метал и Al₃⁺ Те са неразтворими. Така че, Fe (OH)₃, Al (OH)₃, Co (OH)₂ те не са разтворими.

7- Повечето сулфиди на преходните метали са силно неразтворими, включително CdS, FeS, ZnS и Ag₂Арсенът, антимонът, бисмутът и оловно сулфидите също са неразтворими.

8- Карбонатите често са неразтворими. Карбонатите от група II (СаСО₃, SrCO₃ и BaCO₃) са неразтворими, както и FeCO₃ и PbCO₃.

Хроматите често са неразтворими. Примерите включват PbCrO₄ и BaCrO₄.

10 - Фосфати като Ca₃(PO₄)₂ и Ag₃PO₄ те често са неразтворими.

11 - Флуориди като BaF₂, MGF₂ и PbF₂ те често са неразтворими.

Примери за разтворимост във водни разтвори

Коли, солена вода, дъжд, киселинни разтвори, базични разтвори и солни разтвори са примери за водни разтвори.

Когато имате воден разтвор, може да се предизвика утайка от реакции на утаяване (Реакции в Воден разтвор, S.F.).

Реакциите на утаяване понякога се наричат ​​реакции "двойно изместване". За да се определи дали ще се образува утайка при смесване на водни разтвори на две съединения:

1. Запишете всички йони в разтвора.
2. Комбинирайте ги (катион и анион), за да получите всички потенциални утайки.
3. Използвайте правилата за разтворимост, за да определите коя (ако има такава) комбинация (и) е неразтворима и ще се утаи.

Пример 1: Какво се случва, когато смесите Ba (NO)₃)_{2(Воден)} и Na₂CO_{3 (aq)}?

Йони, присъстващи в разтвор: Ба²⁺, NO₃^-, Na⁺, CO₃^2-

Потенциални утайки: BaCO₃, NaNO3

Правила за разтворимост: BaCO₃ е неразтворим (правило 5), NaNO₃ тя е разтворима (правило 1).

Цялостно химическо уравнение:

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

Нетно йонно уравнение:

Ба²⁺_(Воден) + CO₃^2-_(Воден) "Baco_{3 (s)}

Пример 2: Какво се случва, когато Pb е смесен (NO₃)₂ (aq) и NH₄I (aq)?

Йони, присъстващи в разтвор: Pb²⁺, NO₃^-, NH₄⁺, аз^-

Потенциални утайки: PbI₂, NH₄NO₃

Правила за разтворимост: PbI₂ е неразтворим (правило 3), NH₄NO₃ тя е разтворима (правило 1).

Пълно химическо уравнение: Pb (NO₃)_{2 (aq)} + 2NH₄аз_(Воден) "БВП_{2 (s)} + 2NH₄NO_{3 (aq)}

Нетно йонно уравнение: Pb²⁺_(Воден) + 2и^-_(Воден) "БВП_{2 (s).}

препратки

1. Anne Marie Helmenstine. (2017, 10 май). Водно определение (воден разтвор). Взето от thoughtco.com.
2. Anne Marie Helmenstine. (2017, 14 май). Определение на воден разтвор в химията. Взето от thoughtco.com.
3. Antoinette Mursa, К. W. (2017, 14 май). Правила за разтворимост Взето от chem.libretexts.org.
4. Водни разтвори. (S.F.). Възстановен от saylordotorg.github.io.
5. Berkey, M. (2011, 11 ноември). Водни разтвори: определение и примери. Извлечено от youtube.com.
6. Реакции в воден разтвор. (S.F.). Изтеглено от chemistry.bd.psu.edu.
7. Reid, D. (S.F.). Воден разтвор: Определение, реакция и пример. Взето от study.com.
8. Разтворимост. (S.F.). Изтеглено от chemed.chem.purdue.edu.