Čo sú vodné roztoky?

vodné roztoky sú také riešenia, ktoré používajú vodu na rozklad látky. Napríklad bahno alebo cukrová voda.

Keď sa chemický druh rozpustil vo vode, označuje sa to písaním (aq) za chemickým názvom (Reid, S.F.)..

Hydrofilné látky (ktoré milujú vodu) a mnohé iónové zlúčeniny sa rozpúšťajú alebo disociujú vo vode.

Napríklad, keď sa stolová soľ alebo chlorid sodný rozpustí vo vode, disociuje sa na svoje ióny za vzniku Na + (aq) a Cl- (aq).

Hydrofóbne látky (ktoré sa obávajú vody) sa všeobecne nerozpúšťajú vo vode alebo tvoria vodné roztoky. Napríklad miešací olej a voda nevedie k rozpúšťaniu alebo disociácii.

Mnohé organické zlúčeniny sú hydrofóbne. Neelektrolyty sa môžu rozpustiť vo vode, ale nedisociujú na ióny a zachovávajú si svoju integritu ako molekuly.

Príklady neelektrolytov zahŕňajú cukor, glycerol, močovinu a metylsulfonylmetán (MSM) (Anne Marie Helmenstine, 2017).

Vlastnosti vodných roztokov

Vodné roztoky zvyčajne vedú elektrinu. Roztoky obsahujúce silné elektrolyty majú tendenciu byť dobrými elektrickými vodičmi (napr. Morská voda), zatiaľ čo roztoky obsahujúce slabé elektrolyty majú sklon byť slabými vodičmi (napr. Vodovodná voda)..

Dôvodom je, že silné elektrolyty sa úplne disociujú v iónoch vo vode, zatiaľ čo slabé elektrolyty sa disociujú neúplne..

Keď sa chemické reakcie vyskytujú medzi druhmi vo vodnom roztoku, reakcie sú zvyčajne reakcie s dvojitým vytesnením (tiež nazývané metatéza alebo dvojitá substitúcia)..

Pri tomto type reakcie preberá katión jedného činidla miesto pre katión v druhom činidle, pričom sa typicky vytvára iónová väzba. Ďalší spôsob myslenia je, že reaktívne ióny „menia partnerov“.

Reakcie vo vodnom roztoku môžu viesť k vzniku produktov, ktoré sú rozpustné vo vode alebo môžu vytvárať zrazeninu.

Zrazenina je zlúčenina s nízkou rozpustnosťou, ktorá často spadá mimo roztok ako pevná látka (A Vodné roztoky, S.F.)..

Termíny kyselina, báza a pH sa vzťahujú len na vodné roztoky. Napríklad môžete merať pH citrónovej šťavy alebo octu (dva vodné roztoky) a sú to slabé kyseliny, ale nemôžete získať žiadne významné informácie z testu rastlinného oleja s pH papierom (Anne Marie Helmenstine, Vodná definícia, 2017).

Prečo sa niektoré pevné látky rozpúšťajú vo vode?

Cukor, ktorý používame na osladenie kávy alebo čaju, je molekulárna pevná látka, v ktorej jednotlivé molekuly držia pohromade relatívne slabé medzimolekulové sily.

Keď sa cukor rozpustí vo vode, slabé väzby medzi jednotlivými molekulami sacharózy sa rozpadnú a tieto molekuly C12H22O11 sa uvoľnia do roztoku..

Energia je potrebná na rozbitie väzieb medzi molekulami C12H22O11 v sacharóze. To tiež berie energiu rozbiť vodíkové väzby vo vode, ktorá musí byť prerušená vložiť jednu z týchto molekúl sacharózy v roztoku.

Cukor sa rozpúšťa vo vode, pretože energia sa uvoľňuje, keď mierne polárne molekuly sacharózy vytvárajú intermolekulové väzby s molekulami polárnej vody..

Slabé väzby, ktoré sa tvoria medzi rozpustenou látkou a rozpúšťadlom, kompenzujú energiu potrebnú na zmenu štruktúry tak čistej rozpustenej látky, ako aj rozpúšťadla..

V prípade cukru a vody tento proces funguje tak dobre, že až 1 800 gramov sacharózy sa môže rozpustiť v jednom litri vody..

Iónové tuhé látky (alebo soli) obsahujú pozitívne a negatívne ióny, ktoré sa držia pohromade vďaka veľkej príťažlivosti medzi časticami s opačnými nábojmi.

Keď sa jedna z týchto tuhých látok rozpustí vo vode, ióny, ktoré tvoria pevnú látku, sa uvoľňujú v roztoku, kde sú spojené s polárnymi molekulami rozpúšťadla (Berkey, 2011).

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

Všeobecne sa dá predpokladať, že soli sa disociujú vo svojich iónoch, keď sa rozpúšťajú vo vode.

Iónové zlúčeniny sa rozpúšťajú vo vode, ak energia uvoľnená, keď ióny interagujú s molekulami vody, kompenzuje energiu potrebnú na rozbitie iónových väzieb v pevnej látke a energiu potrebnú na oddelenie molekúl vody tak, že ióny môžu byť vložené do vody. roztok (rozpustnosť, SF).

Pravidlá rozpustnosti

V závislosti od rozpustnosti rozpustenej látky existujú tri možné výsledky:

1) ak má roztok menej rozpustnej látky ako je maximálne množstvo, ktoré je schopné rozpustiť sa (jeho rozpustnosť), ide o zriedený roztok;

2) ak je množstvo rozpustenej látky presne rovnaké ako jej rozpustnosť, je nasýtené;

3) ak je viac rozpustnej látky, než je schopná rozpustiť, prebytok rozpustenej látky sa oddelí od roztoku.

Ak tento separačný proces zahŕňa kryštalizáciu, tvorí zrazeninu. Zrážanie znižuje koncentráciu rozpustenej látky na nasýtenie, aby sa zvýšila stabilita roztoku.

Ďalej sú uvedené pravidlá rozpustnosti pre bežné iónové tuhé látky. Ak sa zdá, že dve pravidlá si navzájom odporujú, precedens má prioritu (Antoinette Mursa, 2017).

1 - soli obsahujúce prvky skupiny I (Li⁺, na⁺, K⁺, sk⁺, rb⁺) sú rozpustné. Existuje niekoľko výnimiek z tohto pravidla. Soli obsahujúce amónny ión (NH₄⁺) sú tiež rozpustné.

2 - Soli obsahujúce dusičnany (NO₃^-) sú všeobecne rozpustné.

3- Soli obsahujúce Cl-, Br- alebo I- sú všeobecne rozpustné. Dôležitými výnimkami z tohto pravidla sú halogenidové soli Ag⁺, PB2⁺ a (Hg2)²⁺. Takže, AgCl, PbBr₂ a Hg₂cl₂ sú nerozpustné.

Väčšina solí striebra je nerozpustná. AgNO₃ a Ag (C₂H₃O₂) sú bežné rozpustné soli striebra; Prakticky všetky ostatné sú nerozpustné.

5 - Väčšina sulfátových solí je rozpustná. Dôležité výnimky z tohto pravidla zahŕňajú CaSO₄, BaSO₄, PbSO₄, ag₂SO4 a SrSO₄.

Väčšina hydroxidových solí je len mierne rozpustná. Hydroxidové soli prvkov skupiny I sú rozpustné. Hydroxidové soli prvkov skupiny II (Ca, Sr a Ba) sú slabo rozpustné.

Soli hydroxidu prechodného kovu a Al₃⁺ Sú nerozpustné. Takže, Fe (OH)₃, Al (OH)₃, Co (OH)₂ nie sú rozpustné.

Väčšina sulfidov prechodných kovov je vysoko nerozpustných, vrátane CdS, FeS, ZnS a Ag₂Sulfidy arzénu, antimónu, bizmutu a olova sú tiež nerozpustné.

8- Karbonáty sú často nerozpustné. Uhličitany skupiny II (CaCO)₃, ÚOOZ₃ a BaCO₃) sú nerozpustné, ako je FeCO₃ a PbCO₃.

9- Chromáty sú často nerozpustné. Príklady zahŕňajú PbCrO₄ a BaCrO₄.

10- fosfáty, ako je Ca₃(PO₄)₂ a Ag₃PO₄ sú často nerozpustné.

11- Fluoridy, ako je BaF₂, mGF₂ a PbF₂ sú často nerozpustné.

Príklady rozpustnosti vo vodných roztokoch

Príkladmi vodných roztokov sú Cola, slaná voda, dážď, roztoky kyselín, zásadité roztoky a roztoky solí.

Keď máte vodný roztok, precipitát môže byť indukovaný zrážacími reakciami (Reakcie vo vodnom roztoku, S.F.).

Zrážacie reakcie sa niekedy označujú ako reakcie "dvojitého vytesnenia". Na stanovenie, či sa vytvorí zrazenina pri miešaní vodných roztokov dvoch zlúčenín: \ t

1. Zaznamenajte všetky ióny v roztoku.
2. Skombinujte ich (katión a anión), aby ste získali všetky potenciálne zrazeniny.
3. Použite pravidlá rozpustnosti, aby ste určili, ktorá kombinácia (ak vôbec) je nerozpustná a vyzráža sa.

Príklad 1: Čo sa stane, keď zmiešate Ba (NO)₃)_2(Aq) a Na₂CO_{3 (aq)}?

Ióny prítomné v roztoku: Ba²⁺, NO₃^-, na⁺, CO₃^2-

Potenciálne zrazeniny: BaCO₃, NaNO3

Pravidlá rozpustnosti: BaCO₃ je nerozpustný (pravidlo 5), NaNO₃ je rozpustný (pravidlo 1).

Úplná chemická rovnica:

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

Čistá iónová rovnica:

ba²⁺_(Aq) + CO₃^2-_(Aq) "Baco_{3 (s)}

Príklad 2: Čo sa stane, keď sa Pb zmieša (NO₃)₂ (aq) a NH₄I (aq)?

Ióny prítomné v roztoku: Pb²⁺, NO₃^-, NH₄⁺, ja^-

Potenciálne precipitáty: PbI₂, NH₄NO₃

Pravidlá rozpustnosti: PbI₂ je nerozpustný (pravidlo 3), NH₄NO₃ je rozpustný (pravidlo 1).

Úplná chemická rovnica: Pb (NO₃)_{2 (aq)} + 2NH₄ja_(Aq) "GDP_{2 (s)} + 2NH₄NO_{3 (aq)}

Čistá iónová rovnica: Pb²⁺_(Aq) + 2I^-_(Aq) "GDP_{2 (s).}

referencie

1. Anne Marie Helmenstine. (2017, 10. máj). Vodná definícia (vodný roztok). Zdroj: thinkco.com.
2. Anne Marie Helmenstine. (2017, 14. máj). Definícia vodného roztoku v chémii. Zdroj: thinkco.com.
3. Antoinette Mursa, K. W. (2017, 14. mája). Pravidlá rozpustnosti Zdroj: chem.libretexts.org.
4. Vodné roztoky. (S.F.). Získané z saylordotorg.github.io.
5. Berkey, M. (2011, 11. november). Vodné roztoky: Definícia a príklady. Zdroj: youtube.com.
6. Reakcie vo vodnom roztoku. (S.F.). Zdroj: chemistry.bd.psu.edu.
7. Reid, D. (S.F.). Vodný roztok: definícia, reakcia a príklad. Zdroj: study.com.
8. Rozpustnosť. (S.F.). Zdroj: chemed.chem.purdue.edu.