- Svojstva vodenih otopina
- Zašto se neke čvrste tvari rastvaraju u vodi?
- Pravila topljivosti
- Primjeri topljivosti u vodenim otopinama
- Primjer 1: Što se događa kada Ba (NE
- Primjer 2: Što se događa kad je Pb (NO
- Reference
Su vodene otopine su otopine koje koriste vodu za razgradnju tvar. Na primjer, voda od blata ili šećera. Kada se neka kemijska vrsta otopi u vodi, to se označava slovom (aq) iza naziva kemikalije.
Hidrofilne (vodene) tvari i mnogi ionski spojevi se rastvaraju ili disociraju u vodi. Na primjer, kad se stolna sol ili natrijev klorid otopi u vodi, disocira se na svoje ione kako bi tvorili Na + (aq) i Cl- (aq).
Slika 1: vodena otopina kalijevog dikromata.
Hidrofobne tvari (koje se boje vode) uglavnom se ne rastvaraju u vodi niti formiraju vodene otopine. Primjerice, miješanje ulja i vode ne dovodi do otapanja ili disocijacije.
Mnogi organski spojevi su hidrofobni. Neelektroliti se mogu otopiti u vodi, ali ne disociraju u ione i održavaju svoj integritet kao molekule. Primjeri neelektrolita uključuju šećer, glicerol, urea i metilsulfonilmetan (MSM).
Svojstva vodenih otopina
Vodene otopine često provode struju. Otopine koje sadrže jake elektrolite imaju dobre električne provodnike (npr. Morska voda), dok su otopine koje sadrže slabe elektrolite slabe vodiče (npr. Voda iz slavine).
Razlog je taj što snažni elektroliti potpuno disociraju na ione u vodi, dok slabi elektroliti disociraju nepotpuno.
Kada se kemijske reakcije između vrsta odvijaju u vodenoj otopini, reakcije su obično reakcije dvostrukog istiskivanja (također se naziva i metateza ili dvostruka supstitucija).
U ovoj vrsti reakcije, kation u jednom reagensu zauzima mjesto kationa u drugom reagensu, što obično tvori ionsku vezu. Drugi način razmišljanja je da reaktivni ioni "zamijene partnere".
Reakcije u vodenoj otopini mogu rezultirati proizvodima topljivim u vodi ili mogu stvoriti talog.
Talog je spoj male topljivosti koji često ispadne iz otopine kao kruta tvar.
Izrazi kiselina, baza i pH odnose se samo na vodene otopine. Na primjer, možete izmjeriti pH limunovog soka ili octa (dvije vodene otopine) i one su slabe kiseline, ali ne možete dobiti značajne podatke iz ispitivanja biljnog ulja s pH papirom.
Zašto se neke čvrste tvari rastvaraju u vodi?
Šećer koji koristimo za zaslađivanje kave ili čaja je molekularna kruta tvar u kojoj se pojedine molekule međusobno spajaju relativno slabe međuljukularne sile.
Kad se šećer otopi u vodi, slabe veze između pojedinih molekula saharoze se prekidaju i te se molekule C12H22O11 puštaju u otopinu.
Slika 1: otapanje šećera u vodi.
Potrebna je energija da bi se prekinule veze između molekula C12H22O11 u saharozi. Potrebna je i energija za razbijanje vodikovih veza u vodi koja se mora razbiti da bi se jedna od ovih molekula saharoze umetnula u otopinu.
Šećer se otapa u vodi jer se energija oslobađa kada blago polarne molekule saharoze tvore intermolekularne veze s molekulama polarne vode.
Slabe veze koje se formiraju između otapala i otapala nadoknađuju potrebnu energiju za promjenu strukture čistog topljenog i otapala.
U slučaju šećera i vode, taj postupak djeluje tako dobro da se do 1800 grama saharoze može otopiti u jednoj litri vode.
Ionska kruta tvar (ili soli) sadrže pozitivne i negativne ione koji se drže zajedno zahvaljujući velikoj sili privlačenja između čestica suprotnih naboja.
Kad se jedna od tih krutina otopi u vodi, ioni koji čine čvrstu tvar se oslobađaju u otopinu, gdje se udružuju s molekulama polarnog otapala.
Slika 2: Otapanje natrijevog klorida u vodi.
NaCl (i) »Na + (aq) + Cl- (aq)
Općenito možemo pretpostaviti da se soli disociraju na njihove ione kad se otope u vodi.
Ionski spojevi se rastvaraju u vodi ako energija oslobođena kada moioni djeluju s molekulama vode nadmašuje energiju potrebnu za razbijanje ionskih veza u krutini i energiju potrebnu za odvajanje molekula vode kako bi se ioni mogli umetnuti u rješenje.
Pravila topljivosti
Ovisno o topivosti rastvora, postoje tri moguća ishoda:
1) Ako otopina ima manje topljenog od maksimalne količine koju je sposobna otapati (topivost), to je razrijeđena otopina;
2) Ako je količina topljene tvari potpuno ista kao i njegova topljivost, to je zasićeno;
3) Ako postoji više rastvora nego što je sposobno za otapanje, suvišak rastvora se odvaja od otopine.
Ako ovaj postupak razdvajanja uključuje kristalizaciju, stvara se talog. Precipitacijom se smanjuje koncentracija otopljene tvari do zasićenja radi povećanja stabilnosti otopine.
Slijede pravila topljivosti za uobičajene ionske krute tvari. Ako se čini da se dva pravila međusobno suprotstavljaju, prednost ima prethodno.
1- Soli koji sadrže elemente grupe I (Li +, Na +, K +, Cs +, Rb +) su topljivi. Nekoliko je izuzetaka od ovog pravila. Soli sadrže amonijev ion (NH 4 +) su također topivi.
2 - soli koje sadrže nitrate (NO 3 -) uglavnom su topljive.
3- Soli koji sadrže Cl -, Br - ili I - općenito su topljive. Važne iznimke od ovog pravila su halogene soli Ag +, Pb2 + i (Hg2) 2+. Tako, AgCl, PbBr 2 i Hg 2 Cl 2 su netopivi.
4- Većina srebrnih soli je netopljiva. Agno 3 i Ag (C 2 H 3 O 2) su uobičajene topljive soli srebra Gotovo svi ostali su netopljivi.
5- Većina sulfatnih soli je topiva. Glavne iznimke od ovog pravila uključuju CaSO 4, BaSO 4, PbSO 4, Ag 2 SO 4 i SrSO 4.
6- Većina hidroksidnih soli je tek malo topljiva. Hidroksidne soli elemenata skupine I su topive. Hidroksidne soli elemenata skupine II (Ca, Sr i Ba) su malo topive.
Hidroksid soli prijelaznih metala i Al 3 + netopljivi. Dakle, Fe (OH) 3, Al (OH) 3, Co (OH) 2 nisu topljivi.
7- Većina prijelaznih metala sulfida vrlo netopljiv, uključujući CD, Fes, ZnS i Ag 2 S. sulfida arsena, antimona, bizmut i glavni su netopivi.
8- Karbonati su često netopljivi. Karbonati skupina II (CaCO 3, SrCO 3 i Baco 3) su netopljivi, kao što su FeCO 3 i PbCO 3.
9- Kromati su često netopljivi. Primjeri uključuju PbCrO 4 i BaCrO 4.
Fosfati 10- kao što je Ca 3 (PO 4) 2 i Ag 3 PO 4 često netopljivi.
11- fluoridi kao BAF 2, MGF 2 i Pbf 2 često netopljivi.
Primjeri topljivosti u vodenim otopinama
Kola, slana voda, kiša, kisele otopine, bazne otopine i otopine soli su primjeri vodenih otopina. Kad imate vodenu otopinu, možete izazvati talog reakcijama taloženja.
Reakcije oborina ponekad se nazivaju i reakcijama "dvostrukog pomaka". Da bi se utvrdilo nastaje li talog kada se miješaju vodene otopine dva spoja:
- Zabilježite sve ione u otopini.
- Kombinirajte ih (kation i anion) da biste dobili sve potencijalne precipitate.
- Koristite pravila topljivosti da odredite koja (ako postoji) kombinacija je netopljiva i taložiće se.
Primjer 1: Što se događa kada Ba (NE
Ioni u otopini: Ba 2+, NO 3 -, Na +, CO 3 2-
Potencijalni talog: BaCO 3, NaNO3
Topljivost pravila: Baco 3 netopljiv (pravilo 5), nano 3 topiv (pravilo 1).
Kompletna kemijska jednadžba:
Ba (NO 3) 2 (aq) + Na 2 CO 3 (aq) »BaCO 3 (s) + 2NaNO 3 (aq)
Neto ionska jednadžba:
Ba 2+ (aq) + CO 3 2- (aq) »BaCO 3
Primjer 2: Što se događa kad je Pb (NO
Ioni prisutni u otopini: Pb 2+, NO 3 - NH 4 +, I -
Potencijalne talozi: pBI 2, NH 4 NO 3
Topljivost pravila: pBI 2 netopljiv (pravilo 3) NH 4 NO 3 topljiv (pravilo 1).
Kompletna kemijska jednadžba: Pb (NO 3) 2 (aq) + 2NH 4 I (aq) »PbI 2 (s) + 2NH 4 NO 3 (aq)
Neto ionska jednadžba: Pb 2+ (aq) + 2I - (aq) »PbI 2 (s).
Reference
- Anne Marie Helmenstine. (2017., 10. svibnja). Vodena definicija (vodena otopina). Oporavak od thinkco.com.
- Anne Marie Helmenstine. (2017., 14. svibnja). Definicija vodene otopine u kemiji. Oporavak od thinkco.com.
- Antoinette Mursa, KW (2017, 14. svibnja). Pravila topljivosti. Oporavak s chem.libretexts.org.
- Vodene otopine. (SF). Oporavak od saylordotorg.github.io.
- Berkey, M. (2011, 11. studenog). Vodene otopine: Definicija i primjeri. Oporavilo s youtube.com.
- Reakcije u vodenoj otopini. (SF). Oporavak od kemije.bd.psu.edu.
- Reid, D. (SF). Vodena otopina: definicija, reakcija i primjer. Oporavak sa studija.com.
- Topljivost. (SF). Oporavak od chemed.chem.purdue.edu.