- Vlastnosti vodných roztokov
- Prečo sa niektoré pevné látky rozpúšťajú vo vode?
- Pravidlá rozpustnosti
- Príklady rozpustnosti vo vodných roztokoch
- Príklad 1: Čo sa stane, keď Ba (NO
- Príklad 2: Čo sa stane, keď Pb (NO
- Referencie
Tieto vodné roztoky sú roztoky, ktoré používajú vodu, k rozkladu látky. Napríklad bahno alebo cukrová voda. Ak sa chemický druh rozpustí vo vode, označí sa to tak, že sa za chemický názov napíše (aq).
Hydrofilné látky (milujúce vodu) a veľa iónových zlúčenín sa rozpúšťajú alebo disociujú vo vode. Napríklad, keď sa stolová soľ alebo chlorid sodný rozpustí vo vode, disociuje sa na ióny za vzniku Na + (aq) a Cl- (aq).
Obrázok 1: vodný roztok dichrómanu draselného.
Hydrofóbne látky (látky, ktoré sa bojia vody) sa zvyčajne nerozpúšťajú vo vode ani nevytvárajú vodné roztoky. Napríklad zmiešanie oleja a vody nevedie k rozpusteniu alebo disociácii.
Mnoho organických zlúčenín je hydrofóbnych. Neelektrolyty sa môžu rozpúšťať vo vode, ale nedelegujú sa na ióny a udržiavajú si svoju integritu ako molekuly. Príklady neelektrolytov zahŕňajú cukor, glycerol, močovinu a metylsulfonylmetán (MSM).
Vlastnosti vodných roztokov
Vodné roztoky často vedú elektrinu. Roztoky obsahujúce silné elektrolyty majú tendenciu byť dobrými elektrickými vodičmi (napr. Morská voda), zatiaľ čo roztoky obsahujúce slabé elektrolyty majú tendenciu byť slabými vodičmi (napr. Vodovodná voda).
Dôvod je ten, že silné elektrolyty sa úplne disociujú na ióny vo vode, zatiaľ čo slabé elektrolyty sa disociujú neúplne.
Ak sa vo vodnom roztoku vyskytnú chemické reakcie medzi druhmi, zvyčajne ide o reakcie s dvojitým nahradením (nazývané tiež metatéza alebo dvojitá substitúcia).
Pri tomto type reakcie nahradí katión v jednom činidle miesto katiónu v druhom činidle, typicky za vzniku iónovej väzby. Ďalším spôsobom, ako si to predstaviť, je to, že reaktívne ióny „menia partnerov“.
Reakcie vo vodnom roztoku môžu viesť k produktom, ktoré sú rozpustné vo vode alebo môžu vytvárať zrazeniny.
Zrazenina je zlúčenina s nízkou rozpustnosťou, ktorá často vypadáva z roztoku ako pevná látka.
Výrazy kyselina, zásada a pH sa vzťahujú iba na vodné roztoky. Napríklad môžete zmerať pH citrónovej šťavy alebo octu (dva vodné roztoky) a sú to slabé kyseliny, ale nemôžete získať žiadne zmysluplné informácie z testu rastlinného oleja pomocou papiera pH.
Prečo sa niektoré pevné látky rozpúšťajú vo vode?
Cukor, ktorý používame na sladenie kávy alebo čaju, je molekulárna pevná látka, v ktorej sú jednotlivé molekuly držané pohromade relatívne slabými medzimolekulárnymi silami.
Keď sa cukor rozpustí vo vode, slabé väzby medzi jednotlivými molekulami sacharózy sa prerušia a tieto molekuly C12H22O11 sa uvoľnia do roztoku.
Obrázok 1: rozpustenie cukru vo vode.
Na prerušenie väzieb medzi molekulami C12H22O11 v sacharóze je potrebná energia. Tiež si vyžaduje energiu, aby rozbila vodíkové väzby vo vode, ktorá sa musí rozbiť, aby sa jedna z týchto molekúl sacharózy vložila do roztoku.
Cukor sa rozpúšťa vo vode, pretože sa uvoľňuje energia, keď mierne polárne molekuly sacharózy tvoria intermolekulárne väzby s polárnymi molekulami vody.
Slabé väzby, ktoré sa tvoria medzi rozpustenou látkou a rozpúšťadlom, kompenzujú energiu potrebnú na zmenu štruktúry čistej rozpustenej látky a rozpúšťadla.
V prípade cukru a vody tento proces funguje tak dobre, že v jednom litri vody sa môže rozpustiť až 1800 gramov sacharózy.
Iónové pevné látky (alebo soli) obsahujú kladné a záporné ióny, ktoré sú držané pohromade vďaka veľkej príťažlivej sile medzi časticami s opačným nábojom.
Keď sa jedna z týchto tuhých látok rozpustí vo vode, ióny, ktoré tvoria tuhú látku, sa uvoľnia do roztoku, kde sa spájajú s molekulami polárneho rozpúšťadla.
Obrázok 2: Rozpustenie chloridu sodného vo vode.
NaCl (s) »Na + (aq) + Cl- (aq)
Všeobecne sa dá predpokladať, že soli sa po rozpustení vo vode disociujú na svoje ióny.
Iónové zlúčeniny sa rozpúšťajú vo vode, ak energia uvoľnená pri interakcii iónov s molekulami vody preváži energiu potrebnú na prerušenie iónových väzieb v tuhej látke a energiu potrebnú na oddelenie molekúl vody, aby sa ióny mohli vložiť do riešenie.
Pravidlá rozpustnosti
V závislosti od rozpustnosti rozpustenej látky existujú tri možné výsledky:
1) Ak má roztok menej rozpusteného množstva, ako je maximálne množstvo, ktoré je schopný rozpustiť (jeho rozpustnosť), je to zriedený roztok;
2) Ak je množstvo rozpustenej látky presne rovnaké ako jej rozpustnosť, je nasýtená;
3) Ak je viac rozpustenej látky, než je schopná rozpustiť, prebytok rozpustenej látky sa oddelí od roztoku.
Pokiaľ tento separačný proces zahŕňa kryštalizáciu, vytvára sa zrazenina. Zrážanie znižuje koncentráciu rozpustenej látky do nasýtenia, aby sa zvýšila stabilita roztoku.
Nasledujú pravidlá rozpustnosti bežných iónových tuhých látok. Ak sa zdá, že dve pravidlá si navzájom odporujú, má prednosť predchádzajúce.
1 - Soli, ktoré obsahujú prvky skupiny I (Li + , Na + , K + , Cs + , Rb + ) sú rozpustné. Z tohto pravidla existuje niekoľko výnimiek. Soli, ktoré obsahujú amoniakálny katión (NH 4 + ), sú tiež rozpustné.
2 - Soli obsahujúce dusičnany (NO 3 - ) sú všeobecne rozpustné.
3 - Soli, ktoré obsahujú Cl -, Br - alebo I - sú všeobecne rozpustné. Dôležitými výnimkami z tohto pravidla sú halogenidové soli Ag + , Pb2 + a (Hg2) 2+ . Tak AgCl, PbBr 2 a Hg 2 Cl 2 sú nerozpustné.
4 - Väčšina solí striebra je nerozpustná. AgNO 3 a Ag (C 2 H 3 O 2 ), sú bežné vo vode rozpustné soli striebra; Prakticky všetky ostatné sú nerozpustné.
5 - Väčšina sulfátových solí je rozpustných. Hlavné výnimky z tohto pravidla zahŕňajú CaSO 4 , BaSO 4 , PbSO 4 , Ag 2 SO 4 a SrSO 4 .
6 - Väčšina hydroxidových solí je iba slabo rozpustná. Hydroxidové soli prvkov skupiny I sú rozpustné. Hydroxidové soli prvkov skupiny II (Ca, Sr a Ba) sú mierne rozpustné.
Soli hydroxid prechodných kovov a Al 3 + sú nerozpustné. Preto Fe (OH) 3 , Al (OH) 3 , Co (OH) 2 nie sú rozpustné.
7 Väčšina z prechodných kovov sulfidov sú vysoko nerozpustné, vrátane CD, Fes, ZnS a Ag 2 S. sulfidov arzénu, antimónu, bizmutu a olovo sú tiež nerozpustné.
8- Uhličitany sú často nerozpustné. Uhličitany Skupina II (CaCO 3 , ÚOOZ 3 a BACO 3 ) sú nerozpustné, ako sú Fečo 3 a PbCO 3 .
9 - Chrómy sú často nerozpustné. Príklady zahŕňajú PbCrO 4 a BaCrO 4 .
10- fosfáty, ako sú Ca 3 (PO 4 ) 2 a Ag 3 PO 4 sú často nerozpustné.
11- fluoridy, ako napríklad BAF 2 , mgf 2 a PBF 2 sú často nerozpustné.
Príklady rozpustnosti vo vodných roztokoch
Príkladmi vodných roztokov sú cola, slaná voda, dážď, kyslé roztoky, zásadité roztoky a soľné roztoky. Ak máte vodný roztok, môžete vyzrážať reakciu zrážaním.
Reakcie zrážok sa niekedy nazývajú reakcie „dvojitého vytlačenia“. Na určenie, či sa pri zmiešaní vodných roztokov dvoch zlúčenín vytvorí zrazenina:
- Zaznamenajte všetky ióny v roztoku.
- Skombinujte ich (katión a anión), aby ste získali všetky potenciálne zrazeniny.
- Použite pravidlá rozpustnosti na určenie, ktorá (ak existuje) kombinácia je nerozpustná a vyzráža sa.
Príklad 1: Čo sa stane, keď Ba (NO
Ióny prítomné v roztoku: Ba 2+ , NO 3 - , Na + , CO 3 2-
Potenciálne zrazeniny: Baco 3 , NaNO3
Pravidlá rozpustnosti: BaCO 3 je nerozpustný (pravidlo 5), NaNO 3 je rozpustný (pravidlo 1).
Kompletná chemická rovnica:
Ba (NO 3 ) 2 (aq) + Na 2 CO 3 (aq) »Baco 3 (y) + 2NaNO 3 (aq)
Čistá iónová rovnica:
Ba 2+ (aq) + CO 3 2- (aq) »Baco 3 (S)
Príklad 2: Čo sa stane, keď Pb (NO
Ióny prítomné v roztoku: Pb 2+ , NO 3 - , NH 4 + , I -
Potenciálne zrazeniny: PBI 2 , NH 4 NO 3
Pravidlá Rozpustnosť: PBI 2 je nerozpustný (R 3), NH 4 NO 3 je rozpustný (pravidlo 1).
Kompletná chemická rovnica: Pb (NO 3 ) 2 (aq) + 2NH 4 I (aq) »PBI 2 (s) + 2NH 4 NO 3 (aq)
Čistá iónová rovnica: Pb 2+ (aq) + 2I - (aq) »PbI2 (s).
Referencie
- Anne Marie Helmenstine. (2017, 10. mája). Vodná definícia (vodný roztok). Získané z webu thinkco.com.
- Anne Marie Helmenstine. (2017, 14. mája). Definícia vodného roztoku v chémii. Získané z webu thinkco.com.
- Antoinette Mursa, KW (2017, 14. mája). Pravidlá rozpustnosti. Získané z chem.libretexts.org.
- Vodné roztoky. (SF). Získané z saylordotorg.github.io.
- Berkey, M. (2011, 11. novembra). Vodné roztoky: definícia a príklady. Obnovené z youtube.com.
- Reakcie vo vodnom roztoku. (SF). Získané z chémie.bd.psu.edu.
- Reid, D. (SF). Vodný roztok: Definícia, reakcia a príklad. Obnovené zo štúdie.com.
- Rozpustnosť. (SF). Získané z chemed.chem.purdue.edu.