Что такое водные растворы?

водные растворы это те решения, которые используют воду для расщепления вещества. Например, грязь или сахарная вода.

Когда химическое вещество растворяется в воде, это обозначается буквой (aq) после названия химического вещества (Reid, S.F.).

Гидрофильные вещества (которые любят воду) и многие ионные соединения растворяются или диссоциируют в воде..

Например, когда поваренная соль или хлорид натрия растворяется в воде, он диссоциирует на ионы с образованием Na + (aq) и Cl- (aq).

Гидрофобные вещества (которые боятся воды) обычно не растворяются в воде и не образуют водных растворов. Например, смешивание масла и воды не приводит к растворению или диссоциации.

Многие органические соединения являются гидрофобными. Неэлектролиты могут растворяться в воде, но не распадаются на ионы и сохраняют свою целостность в виде молекул.

Примеры неэлектролитов включают сахар, глицерин, мочевину и метилсульфонилметан (МСМ) (Anne Marie Helmenstine, 2017).

Свойства водных растворов

Водные растворы обычно проводят электричество. Растворы, содержащие сильные электролиты, как правило, являются хорошими электрическими проводниками (например, морская вода), в то время как растворы, содержащие слабые электролиты, имеют тенденцию быть плохими проводниками (например, водопроводная вода)..

Причина в том, что сильные электролиты полностью диссоциируют в ионах в воде, в то время как слабые электролиты диссоциируют не полностью..

Когда химические реакции происходят между разновидностями в водном растворе, реакции обычно являются реакциями двойного смещения (также называемыми метатезисом или двойным замещением).

В этом типе реакции катион одного реагента занимает место катиона в другом реагенте, обычно образуя ионную связь. Другой способ мышления заключается в том, что реактивные ионы «меняют партнеров».

Реакции в водном растворе могут привести к продуктам, которые растворимы в воде или могут образовать осадок.

Осадок представляет собой соединение с низкой растворимостью, которое часто выпадает из раствора в виде твердого вещества (Awater Solutions, S.F.).

Термины кислота, основание и pH относятся только к водным растворам. Например, вы можете измерить pH лимонного сока или уксуса (два водных раствора), и они являются слабыми кислотами, но вы не можете получить какую-либо значимую информацию из теста на растительное масло с pH-бумагой (Anne Marie Helmenstine, Awater Definition, 2017).

Почему некоторые твердые вещества растворяются в воде?

Сахар, который мы используем для подслащивания кофе или чая, является молекулярным твердым веществом, в котором отдельные молекулы удерживаются вместе относительно слабыми межмолекулярными силами..

Когда сахар растворяется в воде, слабые связи между отдельными молекулами сахарозы разрушаются, и эти молекулы C12H22O11 высвобождаются в раствор..

Энергия необходима для разрыва связей между молекулами C12H22O11 в сахарозе. Также требуется энергия, чтобы разорвать водородные связи в воде, которые должны быть прерваны, чтобы вставить одну из этих молекул сахарозы в раствор..

Сахар растворяется в воде, потому что энергия высвобождается, когда слегка полярные молекулы сахарозы образуют межмолекулярные связи с полярными молекулами воды..

Слабые связи, которые образуются между растворенным веществом и растворителем, компенсируют энергию, необходимую для изменения структуры как чистого растворенного вещества, так и растворителя..

В случае с сахаром и водой этот процесс работает настолько хорошо, что до 1 800 г сахарозы можно растворить в одном литре воды..

Ионные твердые вещества (или соли) содержат положительные и отрицательные ионы, которые удерживаются вместе благодаря большой силе притяжения между частицами с противоположными зарядами.

Когда одно из этих твердых веществ растворяется в воде, ионы, которые образуют твердое вещество, высвобождаются в растворе, где они связаны с полярными молекулами растворителя (Berkey, 2011).

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

Обычно можно предположить, что соли растворяются в своих ионах, когда они растворяются в воде..

Ионные соединения растворяются в воде, если энергия, выделяемая при взаимодействии ионов с молекулами воды, компенсирует энергию, необходимую для разрыва ионных связей в твердом теле, и энергию, необходимую для разделения молекул воды, чтобы ионы могли быть введены в воду. решение (Растворимость, SF).

Правила растворимости

В зависимости от растворимости растворенного вещества возможны три результата:

1) если раствор имеет меньшее количество растворенного вещества, чем максимальное количество, которое способно раствориться (его растворимость), он представляет собой разбавленный раствор;

2) если количество растворенного вещества точно такое же, как его растворимость, оно является насыщенным;

3) если растворенного вещества больше, чем он способен растворить, избыток растворенного вещества отделяется от раствора.

Если этот процесс разделения включает кристаллизацию, он образует осадок. Выпадение осадка снижает концентрацию растворенного вещества до насыщения, чтобы повысить стабильность раствора..

Ниже приведены правила растворимости для общих ионных твердых тел. Если два правила противоречат друг другу, прецедент имеет приоритет (Antoinette Mursa, 2017).

1- Соли, содержащие элементы группы I (Li⁺, не доступно⁺, К⁺, Cs⁺, Rb⁺) растворимы. Есть несколько исключений из этого правила. Соли, содержащие ион аммония (NH₄⁺) также растворимы.

2- Соли, содержащие нитрат (NO₃^-) как правило, растворимы.

3- Соли, содержащие Cl-, Br- или I-, обычно растворимы. Важными исключениями из этого правила являются галогенидные соли Ag.⁺, PB2⁺ и (Hg2)²⁺. Итак, AgCl, PbBr₂ и рт₂Cl₂ они нерастворимы.

4- Большинство солей серебра нерастворимы. AgNO₃ и Ag (C₂H₃О₂) распространены растворимые соли серебра; Практически все остальные нерастворимы.

5- Большинство сульфатных солей растворимы. Важные исключения из этого правила включают CaSO₄, BaSO₄, PbSO₄, Ag₂SO4 и SrSO₄.

6- Большинство гидроксидных солей мало растворимы. Гидроксидные соли элементов группы I растворимы. Гидроксидные соли элементов группы II (Ca, Sr и Ba) слабо растворимы.

Соли гидроксида переходного металла и Al₃⁺ Они нерастворимы. Итак, Fe (OH)₃, Al (OH)₃, Co (OH)₂ они не растворимы.

7- Большинство сульфидов переходных металлов очень нерастворимы, включая CdS, FeS, ZnS и Ag₂S. Сульфиды мышьяка, сурьмы, висмута и свинца также нерастворимы.

8- Карбонаты часто нерастворимы. Карбонаты группы II (СаСО₃, SrCO₃ и BaCO₃) нерастворимы, как и FeCO₃ и PbCO₃.

9- Хроматы часто нерастворимы. Примеры включают PbCrO₄ и BaCrO₄.

10- Фосфаты, такие как Са₃(РО₄)₂ и Ag₃ПО₄ они часто нерастворимы.

11- Фториды, такие как BaF₂, MgF₂ и PbF₂ они часто нерастворимы.

Примеры растворимости в водных растворах

Кола, соленая вода, дождь, кислотные растворы, основные растворы и солевые растворы являются примерами водных растворов.

Когда у вас есть водный раствор, осадок может быть вызван реакциями осаждения (Реакции в водном растворе, S.F.).

Реакции осаждения иногда называют реакциями "двойного смещения". Чтобы определить, образуется ли осадок при смешивании водных растворов двух соединений:

1. Запишите все ионы в раствор.
2. Объедините их (катион и анион), чтобы получить все возможные осадки.
3. Используйте правила растворимости, чтобы определить, какая (если есть) комбинация (и) нерастворима и приведет к осаждению.

Пример 1. Что происходит, когда вы смешиваете Ba (НЕТ)₃)_2(Aq) и на₂Колорадо_{3 (вод)}?

Ионы, присутствующие в растворе: Ba²⁺, НЕТ₃^-, не доступно⁺, Колорадо₃^2-

Потенциальные осадки: BaCO₃, NaNO3

Правила растворимости: BaCO₃ нерастворим (правило 5), NaNO₃ растворим (правило 1).

Полное химическое уравнение:

Ба (НЕТ₃)₂(вод) + Na₂Колорадо₃(aq) "BaCO₃(s) + 2NaNO₃ (Aq)

Чистое ионное уравнение:

Ba²⁺_(Aq) + Колорадо₃^2-_(Aq) «BaCO_{3 (с)}

Пример 2. Что происходит, когда Pb смешан (НЕТ₃)₂ (aq) и NH₄Я (водный)?

Ионы, присутствующие в растворе: Pb²⁺, НЕТ₃^-, Нью-Гемпшир₄⁺, Я^-

Потенциальные осадки: PbI₂, Нью-Гемпшир₄НЕТ₃

Правила растворимости: PbI₂ нерастворим (правило 3), NH₄НЕТ₃ растворим (правило 1).

Полное химическое уравнение: Pb (НЕТ₃)_{2 (вод)} + 2NH₄Я_(Aq) «ВВП_{2 (s)} + 2NH₄НЕТ_{3 (вод)}

Чистое ионное уравнение: Pb²⁺_(Aq) + 2I^-_(Aq) «ВВП_{2 (s).}

ссылки

1. Энн Мари Хельменстин. (2017, 10 мая). Водное определение (водный раствор). Получено с мысли.
2. Энн Мари Хельменстин. (2017, 14 мая). Определение водного раствора в химии. Получено с мысли.
3. Антуанетта Мурса, К. В. (2017, 14 мая). Правила растворимости Получено с сайта chem.libretexts.org.
4. Водные растворы. (S.F.). Восстановлено с сайта saylordotorg.github.io.
5. Беркей, М. (2011, 11 ноября). Водные растворы: определение и примеры. Получено с youtube.com.
6. Реакции в водном растворе. (S.F.). Получено из химии.bd.psu.edu.
7. Рейд Д. (С.Ф.). Водный раствор: определение, реакция и пример. Получено с study.com.
8. Растворимость. (S.F.). Получено от chemed.chem.purdue.edu.