- Egenskaper hos vattenlösningar
- Varför löses vissa fasta ämnen i vatten?
- Löslighetsregler
- Exempel på löslighet i vattenhaltiga lösningar
- Exempel 1: Vad händer när Ba (NO
- Exempel 2: Vad händer när Pb (NO
- referenser
De vattenhaltiga lösningarna är lösningar som använder vatten för att sönderdela ett ämne. Till exempel lera eller sockervatten. När en kemisk art har upplösts i vatten, betecknas detta genom att skriva (aq) efter det kemiska namnet.
Hydrofila (vattenälskande) ämnen och många joniska föreningar upplöses eller dissocieras i vatten. Till exempel, när bordsalt eller natriumklorid upplöses i vatten, dissocieras det i dess joner för att bilda Na + (aq) och Cl- (aq).
Figur 1: vattenlösning av kaliumdikromat.
Hydrofoba (vattenräkta) ämnen löses vanligtvis inte upp i vatten eller bildar vattenlösningar. Till exempel leder blandning av olja och vatten inte till upplösning eller dissociation.
Många organiska föreningar är hydrofoba. Icke-elektrolyter kan upplösas i vatten, men de dissocierar inte i joner och bibehåller sin integritet som molekyler. Exempel på icke-elektrolyter inkluderar socker, glycerol, urea och metylsulfonylmetan (MSM).
Egenskaper hos vattenlösningar
Vattenlösningar leder ofta elektricitet. Lösningar som innehåller starka elektrolyter tenderar att vara bra elektriska ledare (t.ex. havsvatten), medan lösningar som innehåller svaga elektrolyter tenderar att vara dåliga ledare (t.ex. kranvatten).
Anledningen är att starka elektrolyter dissocierar fullständigt till joner i vatten, medan svaga elektrolyter dissocierar ofullständigt.
När kemiska reaktioner mellan arter inträffar i en vattenlösning är reaktionerna vanligtvis dubbla förskjutningsreaktioner (även kallad metatese eller dubbel substitution).
Vid denna typ av reaktion tar katjonen i det ena reagenset platsen för katjonen i det andra reagenset och bildar vanligtvis en jonisk bindning. Ett annat sätt att tänka på det är att reaktiva joner "byter partner."
Reaktioner i vattenlösning kan resultera i produkter som är lösliga i vatten eller kan ge en fällning.
En fällning är en förening med låg löslighet som ofta faller ur lösningen som ett fast ämne.
Termerna syra, bas och pH gäller endast vattenhaltiga lösningar. Du kan till exempel mäta pH för citronsaft eller vinäger (två vattenhaltiga lösningar) och de är svaga syror, men du kan inte få någon meningsfull information från vegetabilisk oljetest med pH-papper.
Varför löses vissa fasta ämnen i vatten?
Det socker vi använder för att sötta kaffe eller te är ett molekylärt fast ämne, där enskilda molekyler hålls samman av relativt svaga intermolekylära krafter.
När socker upplöses i vatten bryts de svaga bindningarna mellan enskilda sackarosmolekyler och dessa C12H22O11-molekyler släpps till lösning.
Bild 1: upplösning av socker i vatten.
Det tar energi att bryta bindningarna mellan C12H22O11-molekylerna i sackaros. Det tar också energi att bryta vätebindningarna i vatten som måste brytas för att sätta en av dessa sackarosmolekyler i lösningen.
Socker upplöses i vatten eftersom energi frigörs när något polära sackarosmolekyler bildar intermolekylära bindningar med polära vattenmolekyler.
De svaga bindningarna som bildas mellan det lösta ämnet och lösningsmedlet kompenserar för energin som krävs för att förändra strukturen för både det rena lösta ämnet och lösningsmedlet.
När det gäller socker och vatten fungerar denna process så bra att upp till 1800 gram sackaros kan lösas i en liter vatten.
Joniska fasta ämnen (eller salter) innehåller positiva och negativa joner, som hålls samman tack vare den stora attraktionskraften mellan partiklar med motsatta laddningar.
När ett av dessa fasta ämnen upplöses i vatten, släpps jonerna som utgör det fasta ämnet till lösning, där de förknippas med de polära lösningsmedelmolekylerna.
Bild 2: Upplösning av natriumklorid i vatten.
NaCl (s) »Na + (aq) + Cl- (aq)
Vi kan generellt anta att salter dissocieras i sina joner när de upplöses i vatten.
Joniska föreningar upplöses i vatten om energin som frigörs när joner interagerar med vattenmolekyler uppväger den energi som krävs för att bryta joniska bindningar i det fasta ämnet och energin som krävs för att separera vattenmolekyler så att joner kan sättas in i lösningen.
Löslighetsregler
Beroende på lösligheten för ett löst ämne finns det tre möjliga resultat:
1) Om lösningen har mindre löst ämne än den maximala mängden som den kan lösa (dess löslighet), är den en utspädd lösning;
2) Om mängden löst ämne är exakt samma mängd som dess löslighet är det mättat;
3) Om det finns mer löst ämne än vad som kan upplösas, separeras överskottet av lösta ämnen från lösningen.
Om denna separationsprocess innefattar kristallisation bildar den en fällning. Utfällning minskar koncentrationen av det lösta ämnet till mättnad för att öka stabiliteten hos lösningen.
Följande är löslighetsreglerna för vanliga joniska fasta ämnen. Om två regler verkar motsäga varandra har den föregående en företräde.
1- Salterna som innehåller grupp I-element (Li + , Na + , K + , Cs + , Rb + ) är lösliga. Det finns få undantag från denna regel. De salter innehållande ammoniumjonen (NH 4 + ) är också lösliga.
2- Salter innehållande nitrat (NO 3 - ) är i allmänhet lösliga.
3- Salterna som innehåller Cl -, Br - eller I - är i allmänhet lösliga. Viktiga undantag från denna regel är halidsalterna av Ag + , Pb2 + och (Hg2) 2+ . Sålunda, AgCl, PbBr 2 och Hg 2 Cl 2 är olösliga.
4- De flesta silversalter är olösliga. AgNOs 3 och Ag (C 2 H 3 O 2 ) är vanliga lösliga salter av silver; Praktiskt taget alla de andra är olösliga.
5- De flesta sulfatsalter är lösliga. De stora undantag från denna regel inkluderar CaSO 4 , Baso 4 , PbSO 4 , Ag 2 SO 4 och SrSO 4 .
6- De flesta hydroxidsalter är endast svagt lösliga. Hydroxidsalterna från grupp I-element är lösliga. Hydroxidsalterna från grupp II-elementen (Ca, Sr och Ba) är något lösliga.
Hydroxidsalterna av övergångsmetaller och Al 3 + är olösliga. Således är Fe (OH) 3 , Al (OH) 3 , Co (OH) 2 inte lösliga.
7- flesta övergångs metallsulfider är mycket olösliga, inklusive CdS, FeS, ZnS, och Ag 2 S. Arsenik, antimon, vismut och bly sulfider är också olösliga.
8- Karbonater är ofta olösliga. Grupp II karbonater (CaCO 3 , SrCO 3 och BaCOs 3 ) är olösliga, som är FeCO 3 och PbCO 3 .
9- Kromater är ofta olösliga. Exempel innefattar PbCrO 4 och BaCrO 4 .
10- Fosfater såsom Ca 3 (PO 4 ) 2 och Ag 3 PO 4 är ofta olösliga.
11- Fluorider såsom BaF 2 , MgF 2 och PbF 2 är ofta olösliga.
Exempel på löslighet i vattenhaltiga lösningar
Cola, saltvatten, regn, syralösningar, baslösningar och saltlösningar är exempel på vattenhaltiga lösningar. När du har en vattenlösning kan du inducera en fällning genom utfällningsreaktioner.
Utfällningsreaktioner kallas ibland för "dubbla förskjutningsreaktioner". För att bestämma om en fällning kommer att bildas när vattenhaltiga lösningar av två föreningar blandas:
- Registrera alla joner i lösning.
- Kombinera dem (katjon och anjon) för att få alla potentiella fällningar.
- Använd löslighetsreglerna för att bestämma vilken (om någon) kombination (er) som är olöslig och kommer att fälla ut.
Exempel 1: Vad händer när Ba (NO
Joner närvarande i lösning: Ba 2+ , NO 3 - , Na + , CO 3 2-
Potentiella utfällningar: BaCOs 3 , NaNO3
Löslighetsregler: BaCO 3 är olöslig (regel 5), NaNO 3 är löslig (regel 1).
Komplett kemisk ekvation:
Ba (NO 3 ) 2 (aq) + Na 2 CO 3 (aq) »BaCO 3 (s) + 2NaNO 3 (aq)
Netto jonekvation:
Ba 2+ (aq) + CO 3 2- (aq) »BaCO 3 (s)
Exempel 2: Vad händer när Pb (NO
Joner närvarande i lösning: Pb 2+ , NO 3 - , NH 4 + , I -
Potentiella fällningar: PBI 2 , NH 4 NO 3
Löslighetsegenskaper regler: PBI 2 är olöslig (regel 3), NH 4 NO 3 är löslig (regel 1).
Komplett kemisk ekvation: Pb (NO 3 ) 2 (aq) + 2NH 4 I (aq) »PbI 2 (s) + 2NH 4 NO 3 (aq)
Nätjonisk ekvation: Pb 2+ (aq) + 2I - (aq) »PbI 2 (s).
referenser
- Anne Marie Helmenstine. (2017, 10 maj). Vattenhaltig definition (vattenhaltig lösning). Återställdes från thoughtco.com.
- Anne Marie Helmenstine. (2017, 14 maj). Vattenlösning Definition i kemi. Återställdes från thoughtco.com.
- Antoinette Mursa, KW (2017, 14 maj). Löslighetsregler. Återställs från chem.libretexts.org.
- Vattenlösningar. (SF). Återställdes från saylordotorg.github.io.
- Berkey, M. (2011, 11 november). Vattenlösningar: Definition och exempel. Återställs från youtube.com.
- Reaktioner i vattenlösning. (SF). Återställs från chemistry.bd.psu.edu.
- Reid, D. (SF). Vattenlösning: Definition, reaktion och exempel. Återställs från study.com.
- Löslighet. (SF). Återställdes från chemed.chem.purdue.edu.