- Vesipitoisten liuosten ominaisuudet
- Miksi jotkut kiinteät aineet liukenevat veteen?
- Liukoisuutta koskevat säännöt
- Esimerkkejä liukoisuudesta vesiliuoksiin
- Esimerkki 1: Mitä tapahtuu, kun Ba (NO
- Esimerkki 2: Mitä tapahtuu, kun Pb (NO
- Viitteet
Vesiliuokset ovat ratkaisuja, jotka käyttävät vettä hajota aineen. Esimerkiksi muta tai sokerivesi. Kun kemiallinen laji on liuennut veteen, tämä merkitään kirjoittamalla (aq) kemiallisen nimen jälkeen.
Hydrofiiliset (vettä rakastavat) aineet ja monet ioniset yhdisteet liukenevat tai hajoavat vedessä. Esimerkiksi, kun ruokasuola tai natriumkloridi liukenee veteen, se dissosioituu ioneihinsa muodostaen Na + (aq) ja Cl- (aq).
Kuvio 1: kaliumdikromaatin vesiliuos.
Hydrofobiset (vettä pelkäävät) aineet eivät yleensä liukene veteen tai muodosta vesipitoisia liuoksia. Esimerkiksi öljyn ja veden sekoittaminen ei johda liukenemiseen tai dissosioitumiseen.
Monet orgaaniset yhdisteet ovat hydrofobisia. Ei-elektrolyytit voivat liueta veteen, mutta ne eivät hajoa ioneiksi ja ylläpitävät niiden eheyttä molekyyleinä. Esimerkkejä ei-elektrolyyteistä ovat sokeri, glyseroli, urea ja metyylisulfonyylimetaani (MSM).
Vesipitoisten liuosten ominaisuudet
Vesipitoiset liuokset johtavat usein sähköä. Vahvoja elektrolyyttejä sisältävillä ratkaisuilla on taipumus olla hyviä sähkönjohtajia (esim. Merivettä), kun taas heikot elektrolyyttejä sisältävät ratkaisut ovat yleensä huonoja johtimia (esim. Vesijohtovedet).
Syynä on, että vahvat elektrolyytit dissosioituvat kokonaan ioneiksi vedessä, kun taas heikot elektrolyytit dissosioituvat epätäydellisesti.
Kun vesiliuoksessa tapahtuu lajien välisiä kemiallisia reaktioita, reaktiot ovat yleensä kaksinkertaisia siirtymäreaktioita (joita kutsutaan myös metateesiksi tai kaksinkertaiseksi korvaamiseksi).
Tämän tyyppisessä reaktiossa kationi yhdessä reagenssissa korvaa kationin toisessa reagenssissa, muodostaen tyypillisesti ionisen sidoksen. Toinen tapa ajatella sitä on, että reaktiiviset ionit "vaihtavat kumppaneita".
Reaktiot vesiliuoksessa voivat johtaa tuotteisiin, jotka liukenevat veteen tai voivat tuottaa sakan.
Sakka on yhdiste, jolla on heikko liukoisuus ja joka putoaa usein liuoksesta kiinteänä aineena.
Termit happo, emäs ja pH koskevat vain vesiliuoksia. Voit esimerkiksi mitata sitruunamehun tai etikan (kaksi vesiliuosta) pH: ta ja ne ovat heikkoja happoja, mutta kasviöljytestistä ei voi saada mitään merkityksellistä tietoa pH-paperilla.
Miksi jotkut kiinteät aineet liukenevat veteen?
Sokeri, jota käytämme kahvin tai teen makeuttamiseen, on molekyylin kiinteä aine, jossa yksittäisiä molekyylejä pitää yhdessä suhteellisen heikot molekyylien väliset voimat.
Kun sokeri liukenee veteen, yksittäisten sakkaroosimolekyylien väliset heikot sidokset hajoavat ja nämä C12H22O11-molekyylit vapautuvat liuokseen.
Kuvio 1: sokerin liukeneminen veteen.
Sakkaroosissa olevien C12H22O11-molekyylien välisten sidosten rikkominen vie energiaa. Se vie myös energiaa vetysidosten hajottamiseen vedessä, jotka on hajotettava yhden näiden sakkaroosimolekyylien liittämiseksi liuokseen.
Sokeri liukenee veteen, koska energiaa vapautuu, kun hiukan pooliset sakkaroosimolekyylit muodostavat molekyylien välisiä sidoksia polaaristen vesimolekyylien kanssa.
Liukoisen ja liuottimen väliin muodostuvat heikot sidokset kompensoivat energian, jota tarvitaan sekä puhtaan liuenneen että liuottimen rakenteen muuttamiseen.
Sokerin ja veden tapauksessa tämä prosessi toimii niin hyvin, että jopa 1800 grammaa sakkaroosia voidaan liuottaa litraan vettä.
Ioniset kiinteät aineet (tai suolat) sisältävät positiivisia ja negatiivisia ioneja, jotka pidetään yhdessä ansiosta vastakkaisilla varauksilla olevien hiukkasten välisen suuren vetovoiman ansiosta.
Kun yksi näistä kiintoaineista liukenee veteen, kiinteät aineet muodostavat ionit vapautuvat liuokseen, missä ne liittyvät polaarisiin liuotinmolekyyleihin.
Kuvio 2: Natriumkloridin liukeneminen veteen.
NaCl (s) »Na + (aq) + Cl- (aq)
Voimme yleensä olettaa, että suolat dissosioituvat ioneihinsa, kun ne liuotetaan veteen.
Ioniyhdisteet liukenevat veteen, jos ionien vuorovaikutuksessa vesimolekyylien kanssa vapautuva energia on suurempi kuin energia, joka tarvitaan ionisidosten purkamiseen kiinteässä aineessa, ja energia, joka tarvitaan vesimolekyylien erottamiseen, jotta ioneja voidaan lisätä ratkaisu.
Liukoisuutta koskevat säännöt
Liukoisen aineen liukoisuudesta riippuen on kolme mahdollista tulosta:
1) Jos liuoksessa on vähemmän liukenevaa kuin maksimimäärä, jonka se kykenee liuottamaan (sen liukoisuus), se on laimennettu liuos;
2) Jos liuenneen aineen määrä on täsmälleen sama kuin sen liukoisuuden, se on kylläinen;
3) Jos liuotettua ainetta on enemmän kuin pystyy liuottamaan, liuennut ylimääräinen liuos erottuu liuoksesta.
Jos tämä erotusprosessi sisältää kiteytymisen, se muodostaa sakan. Saostus vähentää liuenneen aineen konsentraatiota kyllästymiseen liuoksen stabiilisuuden lisäämiseksi.
Seuraavat ovat tavallisten ionisten kiinteiden aineiden liukoisuussäännöt. Jos kaksi sääntöä näyttää olevan ristiriidassa keskenään, edellinen on etusijalla.
1- Suolat, jotka sisältävät ryhmän I alkuaineita (Li +, Na +, K +, Cs +, Rb +), ovat liukoisia. Tästä säännöstä on muutamia poikkeuksia. Suolat, jotka sisältävät ammoniumionin (NH 4 +), ovat myös liukoisia.
2- suolat, jotka sisältävät nitraatin (NO 3 -) ovat yleensä liukoisia.
3 - Suolat, jotka sisältävät Cl -, Br - tai I - ovat yleensä liukoisia. Tärkeitä poikkeuksia tästä säännöstä ovat Ag +: n, Pb2 +: n ja (Hg2) 2+: n halogenidisuolat. Siten, AgCl, PbBr 2 ja Hg 2 Cl 2 ovat liukenemattomia.
4 - Suurin osa hopeasuoloista on liukenemattomia. AgNO 3 ja Ag (C 2 H 3 O 2) on yhteinen vesiliukoiset suolat hopea; Lähes kaikki muut ovat liukenemattomia.
5- Suurin osa sulfaattisuoloista on liukoisia. Suuret poikkeuksia tähän sääntöön ovat CaSO 4, BaSO 4, PbSO 4, Ag 2 SO 4 ja SrSO 4.
6- Suurin osa hydroksidisuoloista on vain vähän liukoisia. Ryhmän I alkuaineiden hydroksidisuolat ovat liukoisia. Ryhmän II alkuaineiden (Ca, Sr ja Ba) hydroksidisuolat ovat vähän liukoisia.
Hydroksidin suolat siirtymämetallien ja Al 3 + ovat liukenemattomia. Siten Fe (OH) 3, Al (OH) 3, Co (OH) 2 eivät liukene.
7- Useimmat siirtymämetalli sulfidit ovat erittäin liukenemattomia, kuten CdS, FeS, ZnS, ja Ag 2 S. Arseeni, antimoni, vismutti, ja lyijyn sulfidit ovat myös liukenemattomia.
8- Karbonaatit ovat usein liukenemattomia. Ryhmä II karbonaatit (CaCO 3, SrCO 3 ja BaCO 3) ovat liukenemattomia, kuten ovat Feco 3 ja PbCO 3.
9 - Kromaatit ovat usein liukenemattomia. Esimerkkejä ovat PbCrO 4 ja BaCrO 4.
10-fosfaatit, kuten Ca 3 (PO 4) 2 ja Ag 3 PO 4, ovat usein liukenemattomia.
11- fluoridit kuten BaF 2, MgF 2 ja Pbf 2 ovat usein liukenemattomia.
Esimerkkejä liukoisuudesta vesiliuoksiin
Kola, suolavesi, sade, happo-, emäs- ja suolaliuokset ovat esimerkkejä vesiliuoksista. Kun sinulla on vesiliuos, voit indusoida sakan saostusreaktioilla.
Sadereaktioita kutsutaan joskus "kaksinkertaisen siirtymisen" reaktioiksi. Sen määrittämiseksi, muodostuuko sakkaa, kun sekoitetaan kahden yhdisteen vesiliuoksia:
- Tallenna kaikki ionit liuoksessa.
- Yhdistä ne (kationi ja anioni) saadaksesi kaikki mahdolliset sakat.
- Liukoisuussääntöjen avulla määritetään, mikä (jos sellainen on) yhdistelmä (et) on liukenematon ja saostuu.
Esimerkki 1: Mitä tapahtuu, kun Ba (NO
Liuoksessa olevat ionit: Ba 2+, NO 3 -, Na +, CO 3 2
Mahdolliset sakat: BaCO 3, NaN03
Liukoisuus Säännöt: BaCO 3 on liukenematon (sääntö 5), NaNO 3 on liukoinen (sääntö 1).
Täydellinen kemiallinen yhtälö:
Ba (NO 3) 2 (aq) + Na 2 CO 3 (aq) »BaCO 3 (s) + 2NaNO 3 (aq)
Nettoioninen yhtälö:
Ba 2+ (aq) + CO 3 2- (aq) »BaCO 3 (s)
Esimerkki 2: Mitä tapahtuu, kun Pb (NO
Ionien läsnä liuoksessa: Pb 2 +, NO 3 -, NH 4 +, I -
Mahdolliset sakat: PBI 2, NH 4 NO 3
Liukoisuus säännöt: PBI 2 on liukenematon (sääntö 3), NH 4 NO 3 on liukoinen (sääntö 1).
Täydellinen kemiallinen yhtälö: Pb (NO 3) 2 (aq) + 2NH 4 I (aq) »PBI 2 (t) + 2NH 4 NO 3 (aq)
Nettoioninen yhtälö: Pb 2+ (aq) + 2I - (aq) »PbI 2 (s).
Viitteet
- Anne Marie Helmenstine. (2017, 10. toukokuuta). Vesipitoinen määritelmä (vesiliuos). Palautettu ajatuksiin.com.
- Anne Marie Helmenstine. (2017, 14. toukokuuta). Vesipitoisen liuoksen määritelmä kemiassa. Palautettu ajatuksiin.com.
- Antoinette Mursa, KW (2017, 14. toukokuuta). Liukoisuussäännöt. Palautettu osoitteesta chem.libretexts.org.
- Vesipitoiset liuokset. (SF). Palautettu sivustosta saylordotorg.github.io.
- Berkey, M. (2011, 11. marraskuuta). Vesipitoiset liuokset: Määritelmä ja esimerkit. Palautettu osoitteesta youtube.com.
- Reaktiot vesiliuoksessa. (SF). Palautettu kemikaalista.bd.psu.edu.
- Reid, D. (SF). Vesiliuos: määritelmä, reaktio ja esimerkki. Palautettu tutkimuksesta.com.
- Liukoisuus. (SF). Palautettu osoitteesta chemed.chem.purdue.edu.