Kaj so vodne raztopine?

The vodne raztopine so tiste rešitve, ki uporabljajo vodo za razgradnjo snovi. Na primer, blato ali sladkorna voda.

Ko se kemična vrsta raztopi v vodi, je to označeno s pisanjem (aq) po kemijskem imenu (Reid, S.F.).

Hidrofilne snovi (ki imajo radi vodo) in številne ionske spojine se raztopijo ali disociirajo v vodi.

Na primer, ko se namizna sol ali natrijev klorid raztopi v vodi, se disociira v svoje ione, da nastane Na + (aq) in Cl- (aq).

Hidrofobne snovi (ki se bojijo vode) se običajno ne raztopijo v vodi ali tvorijo vodne raztopine. Na primer, mešanje olja in vode ne povzroči raztapljanja ali disociacije.

Številne organske spojine so hidrofobne. Neelektroliti se lahko raztopijo v vodi, vendar se ne razgradijo v ione in ohranijo njihovo integriteto kot molekule.

Primeri neelektrolitov vključujejo sladkor, glicerol, sečnino in metilsulfonilmetan (MSM) (Anne Marie Helmenstine, 2017)..

Lastnosti vodnih raztopin

Vodne raztopine običajno izvajajo elektriko. Raztopine, ki vsebujejo močne elektrolite, so dobri električni prevodniki (npr. Morska voda), medtem ko so raztopine, ki vsebujejo šibke elektrolite, slabi prevodniki (npr. Voda iz pipe).

Razlog za to je, da močni elektroliti popolnoma disociirajo v ionih v vodi, medtem ko se šibki elektroliti nepopolno disociirajo..

Kadar se pojavijo kemijske reakcije med vrstami v vodni raztopini, so reakcije ponavadi reakcije dvojne izpodriva (imenovane tudi metateza ali dvojna substitucija)..

Pri tej vrsti reakcije kation enega reagenta zavzame mesto za kation v drugem reagentu, običajno tvori ionsko vez. Drug način razmišljanja je, da reaktivni ioni "spremenijo partnerje".

Reakcije v vodni raztopini lahko povzročijo produkte, ki so topni v vodi ali lahko tvorijo oborino.

Oborina je spojina z nizko topnostjo, ki je pogosto zunaj raztopine kot trdna snov (vodna raztopina, S.F.).

Izrazi kislina, baza in pH veljajo samo za vodne raztopine. Na primer, lahko izmerite pH limoninega soka ali kisa (dve vodni raztopini) in so šibke kisline, vendar ne morete dobiti nobenih pomembnih informacij iz testa rastlinskega olja s pH papirjem (Anne Marie Helmenstine, vodna definicija, 2017).

Zakaj se nekaj trdnih snovi raztopi v vodi?

Sladkor, ki ga uporabljamo za sladkanje kave ali čaja, je molekularna trdna snov, v kateri so posamezne molekule združene s sorazmerno šibkimi medmolekularnimi silami..

Ko se sladkor raztopi v vodi, se šibke vezi med posameznimi molekulami saharoze razgradijo in te molekule C12H22O11 sprostijo v raztopino..

Energija je potrebna za prekinitev vezi med molekulami C12H22O11 v saharozi. Prav tako je potrebna energija za prekinitev vodikovih vezi v vodi, ki jih je treba prekiniti, da se v raztopino vstavi ena od teh saharoznih molekul.

Sladkor se raztopi v vodi, ker se energija sprosti, ko nekoliko polarne molekule saharoze tvorijo medmolekularne vezi s polarnimi molekulami vode.

Šibke vezi, ki se tvorijo med topnim sredstvom in topilom, kompenzirajo energijo, potrebno za spreminjanje strukture tako čiste raztopine kot topila.

Pri sladkorju in vodi ta postopek deluje tako dobro, da se lahko v enem litru vode raztopi do 1800 gramov saharoze..

Ionske trdne snovi (ali soli) vsebujejo pozitivne in negativne ione, ki se zadržujejo skupaj zaradi velike privlačnosti med delci z nasprotnimi naboji..

Ko se ena od teh trdnih snovi raztopi v vodi, se ioni, ki tvorijo trdno snov, sproščajo v raztopini, kjer so povezani s polarnimi molekulami topil (Berkey, 2011).

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

Na splošno lahko domnevamo, da se soli raztopijo v svojih ionih, ko se raztopijo v vodi.

Ionske spojine se raztopijo v vodi, če energija, ki se sprosti, ko ioni medsebojno delujejo z vodnimi molekulami, kompenzira energijo, potrebno za prekinitev ionskih vezi v trdni snovi in ​​energijo, potrebno za ločevanje vodnih molekul, tako da se lahko ioni vstavijo v vodo. raztopina (topnost, SF).

Pravila topnosti

Glede na topnost raztopine so možni trije rezultati:

1) če ima raztopina manj raztopine kot najvišja količina, ki se lahko raztopi (njena topnost), je razredčena raztopina;

2) če je količina topne snovi popolnoma enaka kot njena topnost, je nasičena;

3) če je več topne snovi, kot se lahko raztopi, se odvečna tekočina loči od raztopine.

Če ta proces ločevanja vključuje kristalizacijo, tvori oborino. Precipitacija zniža koncentracijo topila do nasičenja, da se poveča stabilnost raztopine.

Sledijo pravila topnosti za običajne ionske trdne snovi. Če se zdi, da sta dva pravila v nasprotju, ima prednost precedenčni primer (Antoinette Mursa, 2017).

1 - Soli, ki vsebujejo elemente skupine I (Li⁺, Na⁺, K⁺, Cs⁺, Rb⁺) so topne. Obstaja nekaj izjem od tega pravila. Soli, ki vsebujejo amonijev ion (NH₄⁺) so tudi topne.

2- Soli, ki vsebujejo nitrat (NO₃^-) so splošno topne.

3- Soli, ki vsebujejo Cl -, Br - ali I - so splošno topne. Pomembne izjeme pri tem pravilu so Ag halidne soli⁺, Pb2⁺ in (Hg2)²⁺. Torej, AgCl, PbBr₂ in Hg₂Cl₂ so netopne.

4. Večina srebrnih soli je netopna. AgNO₃ in Ag (C₂H₃O₂) so običajne topne soli srebra; Skoraj vsi drugi so netopljivi.

5. Večina sulfatnih soli je topnih. Pomembne izjeme od tega pravila so CaSO₄, BaSO₄, PbSO₄, Ag₂SO4 in SrSO₄.

6- Večina hidroksidnih soli je le malo topnih. Hidroksidne soli elementov skupine I so topne. Hidroksidne soli elementov II. Skupine (Ca, Sr in Ba) so rahlo topne.

Soli hidroksida prehodne kovine in Al₃⁺ So netopne. Torej, Fe (OH)₃, Al (OH)₃, Co (OH)₂ niso topne.

7. Večina sulfidov prehodnih kovin je zelo netopna, vključno s CdS, FeS, ZnS in Ag₂Arsen, antimon, bizmut in svinčev sulfid so prav tako netopni.

8- Karbonati so pogosto netopni. Karbonati skupine II (CaCO₃, SrCO₃ in BaCO₃) so netopne, kot je FeCO₃ in PbCO₃.

9- Kromati so pogosto netopni. Primeri vključujejo PbCrO₄ in BaCrO₄.

10 - fosfati, kot je Ca₃(PO₄)₂ in Ag₃PO₄ pogosto so netopne.

11 - Fluoridi, kot je BaF₂, MgF₂ in PbF₂ pogosto so netopne.

Primeri topnosti v vodnih raztopinah

Primeri vodnih raztopin so kola, slana voda, dež, kisle raztopine, bazične raztopine in solne raztopine.

Če imate vodno raztopino, lahko oborino povzročimo z reakcijami obarjanja (reakcije v vodni raztopini, S.F.).

Reakcije padavin se včasih imenujejo reakcije "dvojne izpodrivanja". Za določitev, ali se bo ob mešanju vodnih raztopin dveh spojin oblikovala oborina:

1. Zapišite vse ione v raztopini.
2. Združite jih (kation in anion), da dobite vse potencialne oborine.
3. Uporabite pravila za topnost, da določite, katera (-e) kombinacija (-e) je netopna in se bo oborila.

Primer 1: Kaj se zgodi, ko mešate Ba (NO)₃)_2(aq) in Na₂CO_{3 (aq)}?

Ioni v raztopini: Ba²⁺, Št₃^-, Na⁺, CO₃^2-

Potencialni izločki: BaCO₃, NaNO3

Pravila topnosti: BaCO₃ je netopen (pravilo 5), NaNO₃ je topen (pravilo 1).

Popolna kemijska enačba:

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

Netična ionska enačba:

Ba²⁺_(aq) + CO₃^2-_(aq) "BaCO_{3 (s)}

Primer 2: Kaj se zgodi, ko je Pb mešan (NO₃)₂ (aq) in NH₄I (aq)?

Ioni v raztopini: Pb²⁺, Št₃^-, NH₄⁺, I^-

Potencialni usedline: PbI₂, NH₄Št₃

Pravila topnosti: PbI₂ je netopen (pravilo 3), NH₄Št₃ je topen (pravilo 1).

Popolna kemijska enačba: Pb (NO₃)_{2 (aq)} + 2NH₄I_(aq) "PbI_{2 (s)} + 2NH₄Št_{3 (aq)}

Neto ionska enačba: Pb²⁺_(aq) + 2I^-_(aq) "PbI_{2 (s).}

Reference

1. Anne Marie Helmenstine. (2017, 10. maj). Vodna definicija (vodna raztopina). Vzpostavljeno iz thoughtco.com.
2. Anne Marie Helmenstine. (2017, 14. maj). Opredelitev vodne raztopine v kemiji. Vzpostavljeno iz thoughtco.com.
3. Antoinette Mursa, K. W. (2017, 14. maj). Pravila topnosti Vzpostavljeno iz chem.libretexts.org.
4. Vodne raztopine. (S.F.). Izterjal iz saylordotorg.github.io.
5. Berkey, M. (2011, 11. november). Vodne raztopine: definicija in primeri. Vzpostavljeno iz youtube.com.
6. Reakcije v vodni raztopini. (S.F.). Vzpostavljeno iz kemije.bd.psu.edu.
7. Reid, D. (S.F.). Vodna raztopina: definicija, reakcija in primer. Vzpostavljeno iz študije.com.
8. Topnost. (S.F.). Vzpostavljeno iz chemed.chem.purdue.edu.