Mitkä ovat vesiliuokset?

vesiliuokset ovat ne ratkaisut, jotka käyttävät vettä aineen hajottamiseksi. Esimerkiksi mutaa tai sokeria.

Kun kemiallinen aine on liuotettu veteen, tämä merkitään kirjoittamalla (aq) kemiallisen nimen jälkeen (Reid, S.F.).

Hydrofiiliset aineet (jotka rakastavat vettä) ja monet ioniset yhdisteet liukenevat tai hajoavat vedessä.

Esimerkiksi kun pöytäsuola tai natriumkloridi liukenee veteen, se hajoaa ioneiksi muodostaen Na + (aq) ja Cl- (aq).

Hydrofobiset aineet (jotka pelkäävät vettä) eivät yleensä liukene veteen tai muodostavat vesiliuoksia. Esimerkiksi öljyn ja veden sekoittaminen ei johda liukenemiseen tai dissosioitumiseen.

Monet orgaaniset yhdisteet ovat hydrofobisia. Ei-elektrolyytit voivat liuottaa veteen, mutta eivät hajoa ioneiksi ja säilyttää niiden eheys molekyyleinä.

Esimerkkejä ei-elektrolyytteistä ovat sokeri, glyseroli, urea ja metyylisulfonyylimetaani (MSM) (Anne Marie Helmenstine, 2017).

Vesiliuosten ominaisuudet

Vesiliuokset johtavat yleensä sähköä. Voimakkaita elektrolyyttejä sisältävät ratkaisut ovat yleensä hyviä sähköjohtimia (esim. Merivesi), kun taas heikkoja elektrolyyttejä sisältävät liuokset ovat yleensä huonoja johtimia (esim. Vesijohtovesi)..

Syynä on se, että voimakkaat elektrolyytit hajoavat täysin ioneissa vedessä, kun taas heikot elektrolyytit hajoavat epätäydellisesti..

Kun kemiallisia reaktioita esiintyy lajien välillä vesiliuoksessa, reaktiot ovat tavallisesti kaksinkertaisia ​​siirtymisreaktioita (joita kutsutaan myös metateesiksi tai kaksinkertaiseksi korvaamiseksi)..

Tämän tyyppisessä reaktiossa yhden reagenssin kationi ottaa paikan kationille toisessa reagenssissa, tyypillisesti muodostaen ionisidoksen. Toinen ajattelutapa on, että reaktiiviset ionit "muuttavat kumppaneita".

Reaktiot vesiliuoksessa voivat aiheuttaa tuotteita, jotka liukenevat veteen tai voivat tuottaa sakkaa.

Sakka on yhdiste, jolla on alhainen liukoisuus, joka usein jää liuoksen ulkopuolelle kiinteänä aineena (vesipitoiset liuokset, S.F.)..

Termit happo, emäs ja pH koskevat vain vesiliuoksia. Voit esimerkiksi mitata sitruunamehun tai etikan pH: ta (kaksi vesiliuosta) ja ne ovat heikkoja happoja, mutta et voi saada merkittävää tietoa kasviöljykokeesta pH-paperilla (Anne Marie Helmenstine, vesipitoinen määritelmä, 2017).

Miksi jotkut kiinteät aineet liukenevat veteen?

Sokerin, jota käytämme kahvin tai teen makeuttamiseksi, on molekyylimainen kiinteä aine, jossa yksittäiset molekyylit ovat yhdessä suhteellisen heikkoja intermolekulaarisia voimia.

Kun sokeri liukenee veteen, yksittäisten sakkaroosimolekyylien väliset heikot sidokset hajoavat, ja nämä C12H22O11-molekyylit vapautuvat liuokseen.

Energiaa tarvitaan sakkaroosissa olevien C12H22O11-molekyylien välisten sidosten rikkomiseksi. Se vie myös energiaa veteen sitoutumisen rikkomiseksi vedessä, joka on keskeytettävä lisäämällä yksi näistä sakkaroosimolekyyleistä liuokseen.

Sokeri liukenee veteen, koska energia vapautuu, kun sakkaroosin hieman polaariset molekyylit muodostavat molekyylien välisiä sidoksia polaaristen vesimolekyylien kanssa.

Heikot sidokset, jotka muodostavat liuenneen aineen ja liuottimen välillä, kompensoivat energiaa, joka on tarpeen sekä puhtaan liuoksen että liuottimen rakenteen muuttamiseksi..

Sokerin ja veden tapauksessa tämä prosessi toimii niin hyvin, että jopa 1 800 grammaa sakkaroosia voidaan liuottaa yhteen litraan vettä.

Ioniset kiinteät aineet (tai suolat) sisältävät positiivisia ja negatiivisia ioneja, joita pidetään yhdessä kiitosvoimien suuren voiman ansiosta, joissa on vastakkaisia ​​varauksia.

Kun yksi näistä kiinteistä aineista liukenee veteen, kiinteät aineet muodostuvat ionit vapautuvat liuoksessa, jossa ne liittyvät polaarisiin liuotinmolekyyleihin (Berkey, 2011).

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

Voimme yleensä olettaa, että suolat erittyvät ioneissaan, kun ne liukenevat veteen.

Ioniset yhdisteet liukenevat veteen, jos energia vapautuu, kun ionit vuorovaikutuksessa vesimolekyylien kanssa kompensoivat energian, joka tarvitaan kiinteän aineen ionisidosten rikkoutumiseen ja vesimolekyylien erottamiseen tarvittavaan energiaan niin, että ionit voidaan lisätä veteen. liuos (liukoisuus, SF).

Liukoisuusvaatimukset

Liuoksen liukoisuudesta riippuen on kolme mahdollista lopputulosta:

1) jos liuoksella on vähemmän liuennut kuin suurin liukeneva määrä (sen liukoisuus), se on laimennettu liuos;

2) jos liuenneen aineen määrä on täsmälleen sama kuin sen liukoisuus, se on tyydyttynyt;

3) jos liuennut aine on enemmän kuin liukenee, ylimääräinen liukoisuus erotetaan liuoksesta.

Jos tämä erotusprosessi sisältää kiteytymisen, se muodostaa sakan. Saostuminen vähentää liuoksen konsentraatiota kyllästykseen liuoksen stabiilisuuden lisäämiseksi.

Seuraavat ovat yleisten ionisten kiintoaineiden liukoisuussäännöt. Jos kaksi sääntöä näyttävät olevan ristiriidassa keskenään, on ennakkotapauksessa etusijalla (Antoinette Mursa, 2017).

1- Suolat, jotka sisältävät ryhmän I elementtejä (Li⁺, na⁺, K⁺, cs⁺, rb⁺) ovat liukoisia. Tästä säännöstä on muutamia poikkeuksia. Suolat, jotka sisältävät ammoniumionin (NH₄⁺) ovat myös liukoisia.

2 - Nitraattia sisältävät suolat (NO₃^-) ovat yleensä liukoisia.

3- Suolat, jotka sisältävät Cl -, Br - tai I -, ovat yleensä liukoisia. Tärkeitä poikkeuksia tähän sääntöön ovat Ag-halogenidisuolat⁺, PB2⁺ ja (Hg2)²⁺. Niin, AgCl, PbBr₂ ja Hg₂cl₂ ne ovat liukenemattomia.

4- Useimmat hopeasuolat ovat liukenemattomia. AgNO₃ ja Ag (C₂H₃O₂) ovat tavallisia liukenevia hopean suoloja; Lähes kaikki muut ovat liukenemattomia.

5- Useimmat sulfaattisuolat ovat liukoisia. Tärkeitä poikkeuksia tähän sääntöön ovat CaSO₄, BaSO₄, PbSO₄, Ag₂SO4 ja SrSO₄.

6- Useimmat hydroksidisuolat liukenevat vain vähän. Ryhmän I elementtien hydroksidisuolat ovat liukoisia. Ryhmän II elementtien (Ca, Sr ja Ba) hydroksidisuolat ovat liukenevia lievästi.

Siirtymämetallihydroksidin ja Al: n suolat₃⁺ Ne ovat liukenemattomia. Niin, Fe (OH)₃, Al (OH)₃, Co (OH)₂ ne eivät liukene.

7- Useimmat siirtymämetalli- sulfidit ovat erittäin liukenemattomia, mukaan lukien CdS, FeS, ZnS ja Ag₂S. Arseeni, antimoni, vismutti ja lyijysulfidit ovat myös liukenemattomia.

8- Karbonaatit ovat usein liukenemattomia. Ryhmän II karbonaatit (CaCO₃, SrCO₃ ja BaCO₃) ovat liukenemattomia, kuten FeCO₃ ja PbCO₃.

9-kromaatit ovat usein liukenemattomia. Esimerkkejä ovat PbCrO₄ ja BaCrO₄.

10-fosfaatit, kuten Ca₃(PO₄)₂ ja Ag₃PO₄ ne ovat usein liukenemattomia.

11-fluoridit, kuten BaF₂, MgF₂ ja PbF₂ ne ovat usein liukenemattomia.

Esimerkkejä liukoisuudesta vesiliuoksiin

Cola, suolavesi, sade, happoliuokset, emäsliuokset ja suolaliuokset ovat esimerkkejä vesiliuoksista.

Kun sinulla on vesiliuos, saostumisreaktiot voivat aiheuttaa saostuman (reaktiot vesiliuoksessa, S.F.).

Saostusreaktioita kutsutaan toisinaan "kaksinkertaisen syrjäytymisen" reaktioiksi. Määritetään, muodostuuko sakka kahden yhdisteen vesiliuoksia sekoitettaessa:

1. Merkitse kaikki ionit liuokseen.
2. Yhdistä ne (kationi ja anioni) kaikkien mahdollisten saostumien saamiseksi.
3. Käytä liukoisuussääntöjä sen määrittämiseksi, mikä (mikäli) yhdistelmä (t) on liukenematon ja saostuu.

Esimerkki 1: Mitä tapahtuu, kun sekoitat Ba (NO)₃)_2(Aq) ja Na₂CO_{3 (aq)}?

Liuoksessa läsnä olevat ionit: Ba²⁺, NO₃^-, na⁺, CO₃^2-

Mahdolliset saostumat: BaCO₃, NaNO3

Liukoisuusvaatimukset: BaCO₃ on liukenematon (sääntö 5), NaNO₃ se on liukeneva (sääntö 1).

Täydellinen kemiallinen yhtälö:

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

Netioniyhtälö:

ba²⁺_(Aq) + CO₃^2-_(Aq) "BaCO_{3 (s)}

Esimerkki 2: Mitä tapahtuu, kun Pb sekoitetaan (NO₃)₂ (aq) ja NH₄I (aq)?

Ionit liuoksessa: Pb²⁺, NO₃^-, NH₄⁺, minä^-

Mahdolliset saostumat: PbI₂, NH₄NO₃

Liukoisuusvaatimukset: PbI₂ on liukenematon (sääntö 3), NH₄NO₃ se on liukeneva (sääntö 1).

Täydellinen kemiallinen yhtälö: Pb (NO₃)_{2 (aq)} + 2NH₄minä_(Aq) "BKT_{2 (s)} + 2NH₄NO_{3 (aq)}

Netioniyhtälö: Pb²⁺_(Aq) + 2I^-_(Aq) "BKT_{2 (s).}

viittaukset

1. Anne Marie Helmenstine. (2017, 10. toukokuuta). Vesipitoinen määritelmä (vesiliuos). Haettu osoitteesta thinkco.com.
2. Anne Marie Helmenstine. (2017, 14. toukokuuta). Vesiliuoksen määritelmä kemiassa. Haettu osoitteesta thinkco.com.
3. Antoinette Mursa, K. W. (2017, 14. toukokuuta). Liukoisuusvaatimukset Haettu osoitteesta chem.libretexts.org.
4. Vesiliuokset. (S.F.). Palautettu saylordotorg.github.io.
5. Berkey, M. (2011, marraskuu 11). Vesiliuokset: Määritelmä ja esimerkit. Haettu osoitteesta youtube.com.
6. Reaktiot vesiliuoksessa. (S.F.). Haettu osoitteesta chemistry.bd.psu.edu.
7. Reid, D. (S.F.). Vesiliuos: Määritelmä, reaktio ja esimerkki. Haettu osoitteesta study.com.
8. Liukoisuutta. (S.F.). Haettu osoitteesta chemed.chem.purdue.edu.