- Egenskaber ved vandige opløsninger
- Hvorfor opløses nogle faste stoffer i vand?
- Regler for opløselighed
- Eksempler på opløselighed i vandige opløsninger
- Eksempel 1: Hvad sker der når Ba (NO
- Eksempel 2: Hvad sker der, når Pb (NO
- Referencer
De vandige opløsninger er opløsninger, der bruger vand til at nedbryde et stof. For eksempel mudder eller sukkervand. Når en kemisk art er opløst i vand, betegnes dette ved at skrive (aq) efter det kemiske navn.
Hydrofile (vandelskende) stoffer og mange ioniske forbindelser opløses eller dissocieres i vand. For eksempel, når bordsalt eller natriumchlorid opløses i vand, dissocieres det i dets ioner for at danne Na + (aq) og Cl- (aq).
Figur 1: vandig opløsning af kaliumdichromat.
Hydrofobe (vand-bange) stoffer opløses generelt ikke i vand eller danner vandige opløsninger. F.eks. Fører blanding af olie og vand ikke til opløsning eller dissociation.
Mange organiske forbindelser er hydrofobe. Ikke-elektrolytter kan opløses i vand, men de dissocieres ikke i ioner og opretholder deres integritet som molekyler. Eksempler på ikke-elektrolytter inkluderer sukker, glycerol, urinstof og methylsulfonylmethan (MSM).
Egenskaber ved vandige opløsninger
Vandige løsninger leder ofte elektricitet. Opløsninger, der indeholder stærke elektrolytter, har en tendens til at være gode elektriske ledere (f.eks. Havvand), mens opløsninger, der indeholder svage elektrolytter, har en tendens til at være dårlige ledere (f.eks. Vandvand).
Årsagen er, at stærke elektrolytter dissocieres fuldstændigt i ioner i vand, mens svage elektrolytter dissocieres ufuldstændigt.
Når kemiske reaktioner mellem arter forekommer i en vandig opløsning, er reaktionerne normalt dobbeltforskydningsreaktioner (også kaldet metathese eller dobbelt substitution).
I denne reaktionstype indtager kationen i det ene reagens stedet for kationen i det andet reagens og danner typisk en ionisk binding. En anden måde at tænke på det er, at reaktive ioner "skifter partnere."
Reaktioner i vandig opløsning kan resultere i produkter, der er opløselige i vand eller kan producere et bundfald.
Et bundfald er en forbindelse med lav opløselighed, der ofte falder ud af opløsningen som et fast stof.
Udtrykkene syre, base og pH gælder kun vandige opløsninger. For eksempel kan du måle pH i citronsaft eller eddike (to vandige opløsninger), og de er svage syrer, men du kan ikke få nogen meningsfuld information fra vegetabilsk olietest med pH-papir.
Hvorfor opløses nogle faste stoffer i vand?
Sukkeret, vi bruger til at sødme kaffe eller te, er et molekylært fast stof, hvori individuelle molekyler holdes sammen af relativt svage intermolekylære kræfter.
Når sukker opløses i vand, brydes de svage bindinger mellem individuelle saccharosemolekyler, og disse C12H22O11-molekyler frigøres til opløsning.
Figur 1: opløsning af sukker i vand.
Det tager energi at bryde bindingerne mellem C12H22O11-molekylerne i saccharose. Det tager også energi at bryde hydrogenbindingerne i vand, som skal bruges for at indsætte et af disse saccharosemolekyler i opløsning.
Sukker opløses i vand, fordi energi frigøres, når let polære saccharosemolekyler danner intermolekylære bindinger med polære vandmolekyler.
De svage bindinger, der dannes mellem opløsningen og opløsningsmidlet, kompenserer for den energi, der kræves for at ændre strukturen i både det rene opløst stof og opløsningsmidlet.
I tilfælde af sukker og vand fungerer denne proces så godt, at der kan opløses op til 1800 gram saccharose i en liter vand.
Ioniske faste stoffer (eller salte) indeholder positive og negative ioner, som holdes sammen takket være den store tiltrækningskraft mellem partikler med modsatte ladninger.
Når et af disse faste stoffer opløses i vand, frigives ionerne, der udgør det faste stof, til opløsning, hvor de forbindes med de polære opløsningsmiddelmolekyler.
Figur 2: Opløsning af natriumchlorid i vand.
NaCl (s) »Na + (aq) + Cl- (aq)
Vi kan generelt antage, at salte dissocieres i deres ioner, når de opløses i vand.
Ioniske forbindelser opløses i vand, hvis den energi, der frigøres, når ioner interagerer med vandmolekyler, opvejer den energi, der kræves for at bryde ioniske bindinger i det faste stof, og den energi, der kræves for at adskille vandmolekylerne, så ionerne kan indsættes i løsningen.
Regler for opløselighed
Afhængig af opløseligheden af et opløst stof er der tre mulige resultater:
1) Hvis opløsningen har mindre opløst stof end den maksimale mængde, den er i stand til at opløse (dens opløselighed), er den en fortyndet opløsning;
2) Hvis mængden af opløst stof er nøjagtigt den samme mængde som dens opløselighed, er den mættet;
3) Hvis der er mere opløst stof, end det er i stand til at opløse, adskiller det overskydende opløst stof fra opløsningen.
Hvis denne separationsproces inkluderer krystallisation, danner den et bundfald. Udfældning reducerer koncentrationen af det opløste stof til mætning for at øge stabiliteten af opløsningen.
Følgende er opløselighedsreglerne for almindelige ioniske faste stoffer. Hvis to regler ser ud til at være i modstrid med hinanden, har den foregående en forrang.
1- Saltene, der indeholder gruppe I-elementer (Li +, Na +, K +, Cs +, Rb +) er opløselige. Der er få undtagelser fra denne regel. De salte, der indeholder ammoniumionen (NH 4 +) er også opløselige.
2- Salte indeholdende nitrat (NO 3 -) er generelt opløselige.
3- Saltene, der indeholder Cl -, Br - eller I - er generelt opløselige. Vigtige undtagelser fra denne regel er halogenidsalte af Ag +, Pb2 + og (Hg2) 2+. Således AgCl, PbBr 2 og Hg 2 Cl 2 er uopløselige.
4- De fleste af sølvsalte er uopløselige. AgNOs 3 og Ag (C 2 H 3 O 2) er fælles opløselige salte af sølv; Stort set alle de andre er uopløselige.
5- De fleste af sulfatsalte er opløselige. De vigtigste undtagelser fra denne regel omfatter CaSO 4, BaSO 4, PbSO 4, Ag 2 SO4 og SrSO 4.
6- De fleste hydroxidsalte er kun let opløselige. Hydroxidsalte af gruppe I-elementer er opløselige. Hydroxidsalte af gruppe II-elementerne (Ca, Sr og Ba) er let opløselige.
Hydroxidsalte af overgangsmetaller og Al 3 + er uopløselige. Fe (OH) 3, Al (OH) 3, Co (OH) 2 er således ikke opløselige.
7- De fleste af overgangsmetalsulfiderne er meget uopløselige, herunder CdS, FeS, ZnS og Ag 2 S. Sulfiderne af arsen, antimon, vismut og bly er også uopløselige.
8- Carbonater er ofte uopløselige. Gruppe II carbonater (CaCO 3, SrCO 3 og Baco 3) er uopløselige, som er FeCO 3 og PbCO 3.
9- Kromater er ofte uopløselige. Eksempler indbefatter PbCrO 4 og BaCrO 4.
10- Phosphater såsom Ca 3 (PO 4) 2 og Ag 3 PO 4 er ofte uopløselige.
11- Fluorider såsom BaF 2, MgF 2 og PBF 2 er ofte uopløselige.
Eksempler på opløselighed i vandige opløsninger
Cola, saltvand, regn, syreopløsninger, baseopløsninger og saltopløsninger er eksempler på vandige opløsninger. Når du har en vandig opløsning, kan du inducere et bundfald ved nedbørreaktioner.
Udfældningsreaktioner kaldes undertiden "dobbelt forskydning" -reaktioner. For at bestemme, om der dannes et bundfald, når vandige opløsninger af to forbindelser blandes:
- Registrer alle ioner i opløsning.
- Kombiner dem (kation og anion) for at få alle de potentielle bundfald.
- Brug opløselighedsreglerne til at bestemme, hvilken (hvis nogen) kombination (er) der er uopløselige og vil udfælde.
Eksempel 1: Hvad sker der når Ba (NO
Ioner til stede i opløsning: Ba 2+, NO 3 -, Na +, CO 3 2-
Potentielle bundfald: Baco 3, NaNO3
Opløselighedsregler: BaCO 3 er uopløselig (regel 5), NaNO 3 er opløselig (regel 1).
Komplet kemisk ligning:
Ba (NO 3) 2 (aq) + Na 2 CO 3 (aq) »BaCO 3 (s) + 2NaNO 3 (aq)
Net ionisk ligning:
Ba 2+ (aq) + CO 3 2- (aq) »BaCO 3 (s)
Eksempel 2: Hvad sker der, når Pb (NO
Ioner stede i opløsning: Pb 2+, NO 3 -, NH 4 +, I -
Potentielle bundfald: PBI 2, NH 4 NO 3
Opløselighedsegenskaber regler: PBI 2 er uopløseligt (regel 3), NH 4 NO 3 er opløselig (regel 1).
Komplet kemisk ligning: Pb (NO 3) 2 (aq) + 2NH 4 I (aq) »PbI 2 (s) + 2NH 4 NO 3 (aq)
Netionisk ligning: Pb 2+ (aq) + 2I - (aq) »PbI 2 (s).
Referencer
- Anne Marie Helmenstine. (2017, 10. maj). Vandig definition (vandig opløsning). Gendannes fra thoughtco.com.
- Anne Marie Helmenstine. (2017, 14. maj). Vandig opløsningsdefinition i kemi. Gendannes fra thoughtco.com.
- Antoinette Mursa, KW (2017, 14. maj). Opløselighedsregler. Gendannes fra chem.libretexts.org.
- Vandige løsninger. (SF). Gendannet fra saylordotorg.github.io.
- Berkey, M. (2011, 11. november). Vandige løsninger: Definition og eksempler. Gendannes fra youtube.com.
- Reaktioner i vandig opløsning. (SF). Gendannes fra chemistry.bd.psu.edu.
- Reid, D. (SF). Vandig opløsning: Definition, reaktion og eksempel. Gendannes fra study.com.
- Opløselighed. (SF). Gendannes fra chemed.chem.purdue.edu.