Kas yra vandeniniai tirpalai?

The vandeniniai tirpalai yra tie sprendimai, kurie naudoja vandenį, kad suskaidytų medžiagą. Pavyzdžiui, purvo ar cukraus vandens.

Kai cheminė medžiaga ištirpsta vandenyje, tai nurodoma raštu (aq) po cheminio pavadinimo (Reid, S.F.).

Hidrofilinės medžiagos (kurios mėgsta vandenį) ir daugelis jonų junginių ištirpsta arba susiskaldo vandenyje.

Pavyzdžiui, kai stalo druska arba natrio chloridas ištirpsta vandenyje, jis skaidosi į savo jonus, kad susidarytų Na + (aq) ir Cl- (aq)..

Hidrofobinės medžiagos (kurios bijo vandens) paprastai neištirpsta vandenyje ar formuoja vandeninius tirpalus. Pavyzdžiui, naftos ir vandens maišymas nesukelia tirpimo ar disociacijos.

Daugelis organinių junginių yra hidrofobiniai. Ne elektrolitai gali ištirpti vandenyje, bet nesiskiria į jonus ir išlaikyti jų vientisumą kaip molekules.

Ne elektrolitų pavyzdžiai yra cukrus, glicerolis, karbamidas ir metilsulfonilmetanas (MSM) (Anne Marie Helmenstine, 2017).

Vandeninių tirpalų savybės

Vandeniniai tirpalai paprastai vykdo elektros energiją. Tirpalai, kuriuose yra stiprių elektrolitų, paprastai yra geri elektros laidininkai (pvz., Jūros vanduo), o silpnai elektrolitų turintys sprendimai yra prastas laidininkas (pvz., Vandentiekio vanduo)..

Taip yra todėl, kad stiprūs elektrolitai visiškai išskiria jonus vandenyje, o silpni elektrolitai nesiskiria..

Kai cheminės reakcijos tarp rūšių yra vandeniniame tirpale, reakcijos paprastai yra dvigubos poslinkio reakcijos (dar vadinamos metateze arba dvigubu pakeitimu)..

Šios rūšies reakcijoje vieno reagento katijonas paima katijoną kitame reagente, paprastai formuojant joninę jungtį. Kitas mąstymo būdas yra tai, kad reaktyvūs jonai „keičia partnerius“.

Reakcijos vandeniniame tirpale gali sukelti produktus, kurie tirpsta vandenyje arba gali sukelti nuosėdas.

Nuosėdos yra mažai tirpūs junginiai, kurie dažnai nepatenka į tirpalą kaip kietą tirpalą (vandeniniai tirpalai, S.F.)..

Terminai rūgštis, bazė ir pH taikomi tik vandeniniams tirpalams. Pavyzdžiui, galite išmatuoti citrinų sulčių arba acto pH (du vandeniniai tirpalai) ir jie yra silpnos rūgštys, tačiau iš augalinio aliejaus testo su pH popieriumi negalima gauti jokios reikšmingos informacijos (Anne Marie Helmenstine, vandeninis apibrėžimas, 2017 m..

Kodėl kai kurios kietos medžiagos ištirpsta vandenyje?

Cukrus, kurį mes naudojame kavai ar arbatai saldinti, yra molekulinė kieta medžiaga, kurioje atskiros molekulės yra laikomos santykinai silpnomis tarpmolekulinėmis jėgomis.

Kai cukrus ištirpsta vandenyje, silpnos ryšiai tarp atskirų sacharozės molekulių suskaidomi ir šios C12H22O11 molekulės išsiskiria į tirpalą..

Energija reikalinga tam, kad sumuštų tarp C12H22O11 molekulių sacharozėje. Taip pat reikia energijos, kad pertrauktų vandenilio jungtis vandenyje, kuris turi būti nutrauktas, kad įterptų vieną iš šių sacharozės molekulių į tirpalą..

Cukrus ištirpsta vandenyje, nes energija išsiskiria, kai šiek tiek poliarinės sacharozės molekulės sudaro tarpmolekulines jungtis su poliarinėmis vandens molekulėmis.

Silpnos jungiamosios linijos, susidarančios tarp tirpiklio ir tirpiklio, kompensuoja energiją, reikalingą tiek gryno tirpalo, tiek tirpiklio struktūrai pakeisti..

Cukraus ir vandens atveju šis procesas veikia taip gerai, kad iki 1 000 gramų sacharozės gali būti ištirpintas viename litre vandens..

Joninės kietosios medžiagos (arba druskos) turi teigiamus ir neigiamus jonus, kurie yra laikomi kartu, nes didžioji traukos jėga tarp dalelių su priešingais įkrovimais.

Kai viena iš šių kietųjų medžiagų ištirpsta vandenyje, jonai, kurie sudaro kietą medžiagą, išsiskiria tirpale, kur jie yra susiję su poliariniais tirpikliais (Berkey, 2011).

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

Paprastai mes galime manyti, kad druskos ištirpsta jonuose, kai jie ištirpsta vandenyje.

Jonų junginiai ištirpsta vandenyje, jei energija, išlaisvinta, kai jonai sąveikauja su vandens molekulėmis, kompensuoja energiją, reikalingą kietųjų medžiagų jonų jungtims ir vandens molekulių atskyrimui, kad jonai galėtų būti įterpti į vandenį. tirpalas (tirpumas, SF).

Tirpumo taisyklės

Priklausomai nuo tirpios medžiagos tirpumo, yra trys galimi rezultatai:

1) jei tirpalo tirpumas yra mažesnis nei maksimalus tirpumo kiekis (tirpumas), tai yra atskiestas tirpalas;

2) jei tirpių medžiagų kiekis yra toks pats kaip jo tirpumas, jis yra prisotintas;

3) jei yra daugiau tirpių nei gali ištirpinti, perteklinis tirpalas yra atskiriamas nuo tirpalo.

Jei šis atskyrimo procesas apima kristalizaciją, jis sudaro nuosėdas. Nuosėdos sumažina tirpalo koncentraciją, kad padidintų tirpalo stabilumą.

Toliau pateikiamos įprastinių jonų kietumo tirpumo taisyklės. Jei atrodo, kad dvi taisyklės prieštarauja viena kitai, precedentas turi pirmenybę (Antoinette Mursa, 2017).

1- druskos, turinčios I grupės elementų (Li⁺, Na⁺, K⁺, Cs⁺, Rb⁺) yra tirpūs. Yra keletas šios taisyklės išimčių. Druskos, turinčios amonio joną (NH₄⁺) taip pat tirpsta.

2- druskos, turinčios nitratą (NO₃^-) paprastai tirpsta.

3- Druskos, turinčios Cl-, Br- arba I-grupę, paprastai yra tirpios. Svarbios šios taisyklės išimtys yra Ag halogenidų druskos⁺, Pb2⁺ ir (Hg2)²⁺. Taigi, AgCl, PbBr₂ ir Hg₂Cl₂ jie yra netirpūs.

4- Dauguma sidabro druskų yra netirpios. AgNO₃ ir Ag (C₂H₃O₂) yra įprastos tirpios sidabro druskos; Beveik visi kiti yra netirpūs.

5- Dauguma sulfato druskų yra tirpios. Svarbios šios taisyklės išimtys yra „CaSO“₄, BaSO₄, PbSO₄, Ag₂SO4 ir SrSO₄.

6- Dauguma hidroksido druskų yra tik šiek tiek tirpios. I grupės elementų hidroksido druskos yra tirpios. II grupės elementų (Ca, Sr ir Ba) hidroksido druskos yra šiek tiek tirpios.

Pereinamojo metalo hidroksido ir Al druskos₃⁺ Jie yra netirpūs. Taigi, Fe (OH)₃, Al (OH)₃, Co (OH)₂ jie nėra tirpūs.

7- Dauguma pereinamojo metalo sulfidų yra labai netirpūs, įskaitant CdS, FeS, ZnS ir Ag₂S. Arsenas, antimonas, bismutas ir švino sulfidai taip pat netirpūs.

8- Karbonatai dažnai yra netirpūs. II grupės (CaCO) karbonatai₃, SrCO₃ ir BaCO₃) yra netirpūs, kaip ir FeCO₃ ir PbCO₃.

9-Chromatai dažnai yra netirpūs. Pavyzdžiai apima PbCrO₄ ir BaCrO₄.

10-Fosfatai, tokie kaip Ca₃(PO₄)₂ ir Ag₃PO₄ jie dažnai yra netirpūs.

11-Fluoridai, tokie kaip BaF₂, MgF₂ ir PbF₂ jie dažnai yra netirpūs.

Tirpumo vandeniniuose tirpaluose pavyzdžiai

Vandens tirpalų pavyzdžiai yra kolas, druskos vanduo, lietus, rūgštiniai tirpalai, baziniai tirpalai ir druskos tirpalai.

Kai turite vandeninį tirpalą, nusodinimo reakcijos gali sukelti nuosėdas (reakcijos vandeniniame tirpale, S.F.)..

Kritulių reakcijos kartais vadinamos „dvigubo poslinkio“ reakcijomis. Nustatyti, ar maišant dviejų junginių vandeninius tirpalus susidarys nuosėdos:

1. Įrašykite visus tirpalo jonus.
2. Sujunkite juos (katijoną ir anijoną), kad gautumėte visus galimus nuosėdas.
3. Naudokite tirpumo taisykles, kad nustatytumėte, kuris (-i) derinys (-ai) yra netirpus ir susikaupia.

1 pavyzdys: Kas atsitinka, kai maišote Ba (NO)₃)_2(aq) ir Na₂CO_{3 (aq)}?

Jonų, esančių tirpale: Ba²⁺, NE₃^-, Na⁺, CO₃^2-

Galimi nuosėdos: BaCO₃, NaNO3

Tirpumo taisyklės: BaCO₃ yra netirpus (5 taisyklė), NaNO₃ tai tirpsta (1 taisyklė).

Visiška cheminė lygtis:

Ba (NO₃)₂(aq) + Na₂CO₃(aq) „BaCO₃(s) + 2NaNO₃ (aq)

Grynoji joninė lygtis:

Ba²⁺_(aq) + CO₃^2-_(aq) "BaCO_{3 (s)}

2 pavyzdys: Kas atsitinka, kai Pb yra sumaišytas (NO₃)₂ (aq) ir NH₄I (aq)?

Jonų, esančių tirpale: Pb²⁺, NE₃^-, NH₄⁺, I^-

Galimi nuosėdos: PbI₂, NH₄NE₃

Tirpumo taisyklės: PbI₂ yra netirpus (3 taisyklė), NH₄NE₃ tai tirpsta (1 taisyklė).

Visiška cheminė lygtis: Pb (NO₃)_{2 (aq)} + 2NH₄I_(aq) "PbI_{2 (s)} + 2NH₄NE_{3 (aq)}

Grynoji joninė lygtis: Pb²⁺_(aq) + 2I^-_(aq) "PbI_{2 (s).}

Nuorodos

1. Anne Marie Helmenstine. (2017 m. Gegužės 10 d.). Vandeninis apibrėžimas (vandeninis tirpalas). Gauta iš thinkco.com.
2. Anne Marie Helmenstine. (2017 m. Gegužės 14 d.). Vandeninio tirpalo apibrėžimas chemijoje. Gauta iš thinkco.com.
3. Antoinette Mursa, K. W. (2017 m. Gegužės 14 d.). Tirpumo taisyklės Gauta iš chem.libretexts.org.
4. Vandeniniai tirpalai. (S.F.). Susigrąžinta iš saylordotorg.github.io.
5. Berkey, M. (2011 m. Lapkričio 11 d.). Vandeniniai tirpalai: apibrėžimas ir pavyzdžiai. Gauta iš „youtube.com“.
6. Reakcijos vandeniniame tirpale. (S.F.). Gauta iš chemistry.bd.psu.edu.
7. Reid, D. (S.F.). Vandeninis tirpalas: apibrėžimas, reakcija ir pavyzdys. Gauta iš studijų.com.
8. Tirpumas. (S.F.). Gauta iš chemed.chem.purdue.edu.