A la vida quotidiana, la gent poques vegades es troba amb substàncies pures. La majoria dels articles són mescles de substàncies.
Una solució és una mescla homogènia en què els components es barregen uniformement. N'hi ha de diversos tipus segons la mida de les partícules: sistemes gruixuts, solucions moleculars i sistemes col·loïdals, que sovint s'anomenen sols. Aquest article tracta sobre solucions moleculars (o veritables). La solubilitat de les substàncies a l'aigua és una de les principals condicions que afecten la formació de compostos.
Solubilitat de les substàncies: què és i per què es necessita
Per entendre aquest tema, cal saber quines són les solucions i la solubilitat de les substàncies. En termes simples, aquesta és la capacitat d'una substància per combinar-se amb una altra i formar una mescla homogènia. Des del punt de vista científic, es pot considerar una definició més complexa. La solubilitat de les substàncies és la seva capacitat per formar composicions homogènies (o heterogènies) amb una o més substàncies amb una distribució dispersa de components. Hi ha diverses classes de substàncies i compostos:
- instant;
- poc soluble;
- insoluble.
Què diu la mesura de la solubilitat d'una substància
El contingut d'una substància en una mescla saturada és una mesura de la seva solubilitat. Com s'ha esmentat anteriorment, per a totes les substàncies és diferent. Solubles són aquells que poden diluir més de 10 g d'ells mateixos en 100 g d'aigua. La segona categoria és inferior a 1 g en les mateixes condicions. Pràcticament insolubles són aquells en la mescla dels quals passen menys de 0,01 g del component. En aquest cas, la substància no pot transferir les seves molècules a l'aigua.
Quin és el coeficient de solubilitat
El coeficient de solubilitat (k) és un indicador de la massa màxima d'una substància (g) que es pot diluir en 100 g d'aigua o una altra substància.
Dissolvents
Aquest procés implica un dissolvent i un solut. El primer es diferencia perquè inicialment es troba en el mateix estat d'agregació que la mescla final. Per regla general, es pren en quantitats més grans.
No obstant això, molta gent sap que l'aigua ocupa un lloc especial en la química. Hi ha regles separades per això. Una solució en la qual hi ha H2O s'anomena solució aquosa. Quan es parla d'ells, el líquid és un extractor encara que sigui en menor quantitat. Un exemple és una solució al 80% d'àcid nítric en aigua. Les proporcions aquí no són iguals Tot i que la proporció d'aigua és menor que l'àcid, és incorrecte anomenar la substància una solució al 20% d'aigua en àcid nítric.
Hi ha mescles que no tenen H2O. Portaran el nomno aquosa. Aquestes solucions d'electròlits són conductors iònics. Contenen extractants sols o mescles d'extractants. Estan formats per ions i molècules. S'utilitzen en indústries com la medicina, la producció de productes químics per a la llar, la cosmètica i altres àrees. Poden combinar diverses substàncies desitjades amb diferent solubilitat. Els components de molts productes que s'apliquen externament són hidrofòbics. En altres paraules, no interactuen bé amb l'aigua. En aquestes mescles, els dissolvents poden ser volàtils, no volàtils o combinats. Les substàncies orgàniques en el primer cas dissolen bé els greixos. Els volàtils inclouen alcohols, hidrocarburs, aldehids i altres. Sovint s'inclouen en productes químics domèstics. Els no volàtils s'utilitzen amb més freqüència per a la fabricació d'ungüents. Es tracta d'olis grassos, parafina líquida, glicerina i altres. Es combina una barreja de volàtils i no volàtils, per exemple, etanol amb glicerina, glicerina amb dimexide. També poden contenir aigua.
Tipus de solucions per grau de saturació
Una solució saturada és una barreja de productes químics que conté la màxima concentració d'una substància en un dissolvent a una temperatura determinada. No es reproduirà més. En la preparació d'una substància sòlida, es nota la precipitació, que es troba en equilibri dinàmic amb ella. Aquest concepte significa un estat que persisteix en el temps a causa del seu flux simultàniament en dues direccions oposades (reaccions directes i inverses) a la mateixa velocitat.
Si la substànciaa una temperatura constant encara es pot descompondre, llavors aquesta solució és insaturada. Són estables. Però si continueu afegint-hi una substància, aleshores es diluirà en aigua (o un altre líquid) fins que assoleixi la seva màxima concentració.
Una altra mirada - sobresaturada. Conté més solut del que pot tenir a temperatura constant. A causa del fet que estan en equilibri inestable, l'impacte físic sobre ells provoca la cristal·lització.
Com es diferencia una solució saturada d'una insaturada?
Això és prou fàcil de fer. Si la substància és sòlida, es pot veure un precipitat en una solució saturada. En aquest cas, l'extractant pot espessir, com, per exemple, en una composició saturada, l'aigua a la qual s'ha afegit sucre.
Però si canvies les condicions, augmenta la temperatura, ja no es tindrà en compte. saturat, ja que a una temperatura més alta la concentració màxima d'aquesta substància serà una altra.
Teories de la interacció de components de solucions
Hi ha tres teories sobre la interacció dels elements en una mescla: física, química i moderna. Els autors del primer són Svante August Arrhenius i Wilhelm Friedrich Ostwald. Van suposar que, a causa de la difusió, les partícules del dissolvent i el solut estaven distribuïdes uniformement per tot el volum de la mescla, però no hi havia interacció entre ells. La teoria química proposada per Dmitri Ivanovich Mendeleiev és el contrari. Segons ell, com a resultat de la interacció química entre ells, inestablecompostos de composició constant o variable, que s'anomenen solvats.
Actualment, s'utilitza la teoria unificada de Vladimir Aleksandrovich Kistyakovsky i Ivan Alekseevich Kablukov. Combina física i química. La teoria moderna diu que a la solució hi ha partícules de substàncies que no interaccionen i els productes de la seva interacció - solvats, l'existència dels quals Mendeleiev va demostrar. En el cas que l'extractant sigui aigua, s'anomenen hidrats. El fenomen en què es formen els solvats (hidrats) s'anomena solvació (hidratació). Afecta a tots els processos físics i químics i modifica les propietats de les molècules de la mescla. La solvació es produeix pel fet que la capa de solvació, formada per molècules de l'extractant estretament associades a ella, envolta la molècula de solut.
Factors que afecten la solubilitat de les substàncies
Composició química de les substàncies. La regla "el semblant atreu el semblant" també s'aplica als reactius. Les substàncies que són similars en propietats físiques i químiques es poden dissoldre mútuament més ràpidament. Per exemple, els compostos no polars interactuen bé amb els no polars. Les substàncies amb molècules polars o una estructura iònica es dilueixen en les polars, per exemple, a l'aigua. Les sals, els àlcalis i altres components s'hi descomponen, mentre que els no polars fan el contrari. Es pot posar un exemple senzill. Per preparar una solució saturada de sucre en aigua, cal una quantitat més gran de substància que en el cas de la sal. Què vol dir? En poques paraules, podeu criar molt méssucre a l'aigua que sal.
Temperatura. Per augmentar la solubilitat dels sòlids en líquids, cal augmentar la temperatura de l'extractant (funciona en la majoria dels casos). Es pot mostrar un exemple. Si poseu una mica de clorur de sodi (sal) en aigua freda, aquest procés trigarà molt de temps. Si feu el mateix amb un medi calent, la dissolució serà molt més ràpida. Això s'explica pel fet que, com a resultat de l'augment de la temperatura, augmenta l'energia cinètica, una quantitat important de la qual sovint es gasta en la destrucció dels enllaços entre molècules i ions d'un sòlid. Tanmateix, quan la temperatura augmenta en el cas de les sals de liti, magnesi, alumini i àlcalis, la seva solubilitat disminueix.
Pressió. Aquest factor només afecta els gasos. La seva solubilitat augmenta amb l'augment de la pressió. Després de tot, el volum de gasos es redueix.
Canvia la taxa de dissolució
No confongueu aquest indicador amb la solubilitat. Després de tot, diferents factors influeixen en el canvi d'aquests dos indicadors.
El grau de fragmentació de la substància dissolta. Aquest factor afecta la solubilitat dels sòlids en líquids. En estat sencer (grumosós), la composició es dilueix més temps que la que es trenca en trossos petits. Prenguem un exemple. Un bloc sòlid de sal trigarà molt més a dissoldre's a l'aigua que la sal en forma de sorra.
Velocitat d'agitació. Com és sabut, aquest procés es pot catalitzar mitjançant l'agitació. La seva velocitat també és important, ja que com més gran sigui, més ràpid es dissolrà.substància en líquid.
Per què hem de conèixer la solubilitat dels sòlids a l'aigua?
En primer lloc, aquests esquemes són necessaris per resoldre correctament les equacions químiques. A la taula de solubilitat hi ha càrregues de totes les substàncies. Cal conèixer-los per registrar correctament els reactius i elaborar l'equació d'una reacció química. La solubilitat en aigua indica si la sal o la base es poden dissociar. Els compostos aquosos que condueixen el corrent tenen electròlits forts en la seva composició. Hi ha un altre tipus. Els que condueixen malament el corrent es consideren electròlits febles. En el primer cas, els components són substàncies que estan completament ionitzades a l'aigua. Mentre que els electròlits febles mostren aquest indicador només en petita mesura.
Equacions de reaccions químiques
Hi ha diversos tipus d'equacions: molecular, iònica completa i iònica curta. De fet, l'última opció és una forma escurçada de molecular. Aquesta és la resposta final. L'equació completa conté els reactius i els productes de la reacció. Ara ve el torn de la taula de solubilitat de les substàncies. Primer cal comprovar si la reacció és factible, és a dir, si es compleix una de les condicions per a la reacció. Només n'hi ha 3: formació d'aigua, alliberament de gas, precipitació. Si no es compleixen les dues primeres condicions, cal comprovar l'última. Per fer-ho, cal mirar la taula de solubilitat i esbrinar si hi ha una sal o base insoluble en els productes de reacció. Si és així, aquest serà el sediment. A més, caldrà la taula per escriure l'equació iònica. Com que totes les sals i bases solubles són electròlits forts,després es descompondran en cations i anions. A més, els ions no units es redueixen i l'equació s'escriu en forma curta. Exemple:
- K2SO4+BaCl2=BaSO4 ↓+2HCl,
- 2K+2SO4+Ba+2Cl=BaSO4↓+2K+2Cl,
- Ba+SO4=BaSO4↓.
Així, la taula de solubilitat de les substàncies és una de les condicions clau per resoldre equacions iòniques.
La taula detallada t'ajuda a esbrinar la quantitat de component que necessites per preparar una barreja rica.
Taula de solubilitat
Aquesta és la taula incompleta habitual. És important que aquí s'indiqui la temperatura de l'aigua, ja que és un dels factors que ja hem comentat anteriorment.
Com utilitzar la taula de solubilitat?
La taula de solubilitat de les substàncies en aigua és un dels principals ajudants d'un químic. Mostra com diverses substàncies i compostos interaccionen amb l'aigua. La solubilitat dels sòlids en un líquid és un indicador sense el qual moltes manipulacions químiques són impossibles.
La taula és molt fàcil d'utilitzar. Els cations (partícules carregades positivament) s'escriuen a la primera línia, els anions (partícules carregades negativament) a la segona. La major part de la taula està ocupada per una graella amb certs símbols a cada cel·la. Aquestes són les lletres "P", "M", "H" i els signes "-" i "?".
- "P" - el compost es dissol;
- "M" - es dissol una mica;
- "H" - no es dissol;
- "-" - no hi ha connexió;
- "?" - no hi ha informació sobre l'existència de la connexió.
Hi ha una cel·la buida en aquesta taula: aquesta és l'aigua.
Exemple senzill
Ara sobre com treballar amb aquest material. Suposem que necessiteu esbrinar si la sal és soluble en aigua: MgSo4 (sulfat de magnesi). Per fer-ho, heu de trobar la columna Mg2+ i baixar a la línia SO42-. A la seva intersecció hi ha la lletra P, que significa que el compost és soluble.
Conclusió
Per tant, hem estudiat la qüestió de la solubilitat de les substàncies a l'aigua i no només. Sens dubte, aquests coneixements seran útils en l'estudi posterior de la química. Després de tot, la solubilitat de les substàncies hi juga un paper important. Serà útil per resoldre equacions químiques i problemes diversos.
