Što su vodena rješenja?

vodene otopine To su rješenja koja koriste vodu za razgradnju tvari. Na primjer, blato ili voda sa šećerom.

Kada se kemijska vrsta otopi u vodi, to se označava pisanjem (aq) iza kemijskog naziva (Reid, S.F.).

Hidrofilne tvari (koje vole vodu) i mnogi ionski spojevi otapaju se ili disociraju u vodi.

Na primjer, kada se stolna sol ili natrijev klorid otapaju u vodi, ona se disocira u svoje ione da bi nastala Na + (aq) i Cl- (aq).

Hidrofobne tvari (koje se boje vode) obično se ne otapaju u vodi i ne stvaraju vodene otopine. Na primjer, miješanje ulja i vode ne dovodi do otapanja ili disocijacije.

Mnogi organski spojevi su hidrofobni. Neelektroliti se mogu otopiti u vodi, ali se ne rastavljaju u ione i održavaju svoj integritet kao molekule.

Primjeri neelektrolita uključuju šećer, glicerol, ureu i metilsulfonilmetan (MSM) (Anne Marie Helmenstine, 2017.).

Svojstva vodenih otopina

Vodene otopine obično provode struju. Otopine koje sadrže jake elektrolite imaju tendenciju da budu dobri električni vodiči (npr. Morska voda), dok otopine koje sadrže slabe elektrolite imaju tendenciju da budu slabi vodiči (npr. Voda iz slavine).

Razlog tome je što se jaki elektroliti potpuno odvajaju u ionima u vodi, dok slabi elektroliti nepotpuno rastavljaju..

Kada se kemijske reakcije pojavljuju između vrsta u vodenoj otopini, reakcije su obično reakcije dvostruke zamjene (koje se nazivaju i metateza ili dvostruka supstitucija)..

U ovoj vrsti reakcije, kation jednog reagensa zauzima mjesto za kation u drugom reagensu, tipično formirajući ionsku vezu. Drugi način razmišljanja je da reaktivni ioni "mijenjaju partnere".

Reakcije u vodenoj otopini mogu dovesti do proizvoda koji su topljivi u vodi ili mogu proizvesti talog.

Precipitat je spoj niske topljivosti koji često pada izvan otopine kao kruta tvar (vodena otopina, S.F.).

Izrazi kiselina, baza i pH se primjenjuju samo na vodene otopine. Na primjer, možete mjeriti pH soka od limuna ili octa (dvije vodene otopine) i to su slabe kiseline, ali ne možete dobiti nikakve značajne informacije iz testa biljnog ulja s pH papirom (Anne Marie Helmenstine, vodena definicija, 2017).

Zašto se neke krutine rastvaraju u vodi?

Šećer koji koristimo za zaslađivanje kave ili čaja je molekularna krutina, u kojoj pojedinačne molekule drže zajedno relativno slabe međumolekularne sile.

Kada se šećer otapa u vodi, slabe veze između pojedinih molekula saharoze se raspadaju i te se molekule C12H22O11 ispuštaju u otopinu..

Energija je potrebna da se prekinu veze između molekula C12H22O11 u saharozi. Potrebna je i energija za razbijanje vodikovih veza u vodi koje se moraju prekinuti da bi se otopila jedna od tih molekula saharoze.

Šećer se otapa u vodi jer se oslobađa energija kada lagano polarne molekule saharoze formiraju međumolekularne veze s polarnim molekulama vode.

Slabe veze koje nastaju između otopljene tvari i otapala kompenziraju energiju potrebnu za promjenu strukture i čiste otopljene tvari i otapala.

U slučaju šećera i vode, ovaj proces funkcionira tako dobro da se do 1800 grama saharoze može otopiti u jednoj litri vode..

Ionske krutine (ili soli) sadrže pozitivne i negativne ione, koji se drže zajedno zahvaljujući velikoj privlačnosti između čestica s suprotnim nabojem..

Kada se jedna od tih krutina otopi u vodi, ioni koji tvore krutinu oslobađaju se u otopini, gdje su povezani s polarnim molekulama otapala (Berkey, 2011)..

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

Općenito možemo pretpostaviti da se soli disociraju u svojim ionima kada se otope u vodi.

Jonski spojevi se otapaju u vodi ako energija koja se oslobađa kad interakcije iona s molekulama vode kompenziraju energiju potrebnu za razbijanje ionskih veza u krutini i energiju potrebnu za odvajanje molekula vode tako da se ioni mogu umetnuti u vodu. otopina (topljivost, SF).

Pravila topivosti

Ovisno o topljivosti otopljene tvari, postoje tri moguća ishoda:

1) ako otopina ima manje otopljene tvari od maksimalne količine koja se može otopiti (njezina topljivost), ona je razrijeđena otopina;

2) ako je količina otopljene tvari jednaka količini topljivosti, zasićena je;

3) ako ima više otopljene tvari nego što se može otopiti, višak otopljene tvari se odvaja od otopine.

Ako taj proces odvajanja uključuje kristalizaciju, on tvori talog. Precipitacija smanjuje koncentraciju otopljene tvari do zasićenja kako bi se povećala stabilnost otopine.

Slijede pravila topivosti za uobičajene ionske krutine. Ako se čini da su dva pravila u suprotnosti jedan s drugim, presedan ima prioritet (Antoinette Mursa, 2017).

1 - Soli koje sadrže elemente I. skupine (Li⁺, na⁺, K⁺, cs⁺, Rb⁺) su topljivi. Postoji nekoliko iznimaka od ovog pravila. Soli koje sadrže amonijev ion (NH₄⁺) također su topljivi.

2 - Soli koje sadrže nitrat (NO₃^-) su općenito topljivi.

3- Soli koje sadrže Cl, Br ili I su općenito topljive. Važni izuzeci od ovog pravila su soli soli soli⁺, PB2⁺ i (Hg2)²⁺. Dakle, AgCl, PbBr₂ i Hg₂cl₂ oni su netopivi.

4. Većina soli srebra je netopiva. Agno₃ i Ag (C₂H₃O₂su uobičajene topljive soli srebra; Gotovo svi drugi su nerješivi.

5. Većina sulfatnih soli je topiva. Važni izuzeci od ovog pravila uključuju CaSO₄, BaSO₄, PbSO₄, Ag₂SO4 i SrSO₄.

6 - Većina hidroksidnih soli je slabo topljiva. Hidroksidne soli elemenata Grupe I su topljive. Hidroksidne soli elemenata grupe II (Ca, Sr i Ba) su slabo topljive.

Soli hidroksida prijelaznog metala i Al₃⁺ Oni su nerješivi. Dakle, Fe (OH)₃, Al (OH)₃, Co (OH)₂ nisu topljivi.

7. Većina sulfida prijelaznih metala je visoko netopljiva, uključujući CdS, FeS, ZnS i Ag₂S. Arsen, antimon, bizmut i olovo sulfidi su također netopljivi.

8 - Karbonati su često nerješivi. Karbonati skupine II (CaCO₃, SrCO₃ i BaCO₃) su netopljivi, kao i FeCO₃ i PbCO₃.

9- Kromati su često netopljivi. Primjeri uključuju PbCrO₄ i BaCrO₄.

10 - Fosfati kao što je Ca₃(PO₄)₂ i Ag₃PO₄ često su nerješivi.

11 - Fluoridi kao što je BaF₂, MGF₂ i PbF₂ često su nerješivi.

Primjeri topljivosti u vodenim otopinama

Kola, slana voda, kiša, otopine kiselina, bazne otopine i otopine soli primjeri su vodenih otopina.

Kada imate vodenu otopinu, talog se može inducirati reakcijama taloženja (Reakcije u vodenoj otopini, S.F.).

Reakcije taloženja ponekad se nazivaju reakcijama "dvostrukog pomaka". Da bi se utvrdilo stvara li se talog kod miješanja vodenih otopina dvaju spojeva:

1. Zabilježite sve ione u otopini.
2. Kombinirajte ih (kation i anion) kako biste dobili sve potencijalne precipitate.
3. Koristite pravila topljivosti kako biste odredili koja je (ako postoje) kombinacija (ili više njih) netopiva i taložit će se.

Primjer 1: Što se događa kada pomiješate Ba (NO)₃)_2(Aq) i Na₂CO_{3 (aq)}?

Ioni prisutni u otopini: Ba²⁺, NE₃^-, na⁺, CO₃^2-

Potencijalni talozi: BaCO₃, NaNO3

Pravila topljivosti: BaCO₃ je nerastvorljiv (pravilo 5), NaNO₃ topiv je (pravilo 1).

Kompletna kemijska jednadžba:

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

Neto ionska jednadžba:

ba²⁺_(Aq) + CO₃^2-_(Aq) „Baco_{3 (s)}

Primjer 2: Što se događa kada se Pb miješa (br₃)₂ (aq) i NH₄I (aq)?

Ioni prisutni u otopini: Pb²⁺, NE₃^-, NH₄⁺, ja^-

Potencijalni talozi: PbI₂, NH₄NE₃

Pravila topljivosti: PbI₂ je netopiv (pravilo 3), NH₄NE₃ topiv je (pravilo 1).

Cjelovita kemijska jednadžba: Pb (NO₃)_{2 (aq)} + 2NH₄ja_(Aq) „BDP_{2 (s)} + 2NH₄NE_{3 (aq)}

Neto ionska jednadžba: Pb²⁺_(Aq) + 2I^-_(Aq) „BDP_{2 (s).}

reference

1. Anne Marie Helmenstine. (2017., 10. svibnja). Vodena definicija (vodena otopina). Preuzeto s thoughtco.com.
2. Anne Marie Helmenstine. (2017., 14. svibnja). Definicija vodene otopine u kemiji. Preuzeto s thoughtco.com.
3. Antoinette Mursa, K. W. (2017., 14. svibnja). Pravila topljivosti Preuzeto s chem.libretexts.org.
4. Vodena otopina. (S.F.). Oporavio se od saylordotorg.github.io.
5. Berkey, M. (2011., 11. studenog). Vodene otopine: Definicija i primjeri. Preuzeto s youtube.com.
6. Reakcije u vodenoj otopini. (S.F.). Preuzeto iz kemije.bd.psu.edu.
7. Reid, D. (S.F.). Vodena otopina: definicija, reakcija i primjer. Preuzeto s stranice study.com.
8. Topivost. (S.F.). Dobavljeno iz chemed.chem.purdue.edu.