Какво представляват водните разтвори?

Водните разтвори са тези разтвори, които използват вода за разграждане на вещество. Например, кал или захар вода.

Когато един химичен вид се разтвори във вода, това се обозначава чрез писане (aq) след химичното наименование (Reid, SF).

Хидрофилните вещества (които обичат водата) и много йонни съединения се разтварят или дисоциират във вода.

Например, когато готварската сол или натриевият хлорид се разтварят във вода, тя се дисоциира в своите йони, за да образува Na + (aq) и Cl- (aq).

Хидрофобните вещества (които се страхуват от вода) обикновено не се разтварят във вода или образуват водни разтвори. Например смесването на масло и вода не води до разтваряне или дисоциация.

Много органични съединения са хидрофобни. Неелектролитите могат да се разтварят във вода, но не се дисоциират в йони и запазват целостта си като молекули.

Примери за неелектролити включват захар, глицерол, карбамид и метилсулфонилметан (MSM) (Anne Marie Helmenstine, 2017).

Свойства на водните разтвори

Водните разтвори обикновено провеждат електричество. Разтвори, съдържащи силни електролити, са добри електрически проводници (например морска вода), докато разтвори, съдържащи слаби електролити, са склонни да бъдат лоши проводници (например, вода от чешмата).

Причината е, че силните електролити се разграждат напълно в йони във водата, докато слабите електролити се разделят непълно.

Когато се наблюдават химични реакции между видовете във воден разтвор, реакциите обикновено са реакции с двойно изместване (наричани още метатеза или двойно заместване).

В този тип реакция катионът на един реагент заема мястото на катиона в другия реагент, обикновено образувайки йонна връзка. Друг начин на мислене е, че реактивните йони „променят партньорите си”.

Реакциите във воден разтвор могат да доведат до продукти, които са разтворими във вода или могат да предизвикат утайка.

Утайката е съединение с ниска разтворимост, която често попада извън разтвора като твърдо вещество (Водни разтвори, SF).

Термините киселина, основа и рН се прилагат само за водни разтвори. Например, можете да измервате рН на лимонов сок или оцет (два водни разтвора) и те са слаби киселини, но не можете да получите никаква значима информация от теста за растителни масла с хартия за рН (Anne Marie Helmenstine, Водна дефиниция, 2017).

Защо някои твърди вещества се разтварят във вода?

Захарта, която използваме за подслаждане на кафе или чай, е молекулярно твърдо вещество, в което отделните молекули се задържат от относително слаби междумолекулни сили.

Когато захарта се разтвори във вода, слабите връзки между отделните захарозни молекули се разрушават и тези молекули C12H22O11 се освобождават в разтвора.

Необходима е енергия за разкъсване на връзките между молекулите С12Н22О11 в захарозата. Необходима е също енергия за разрушаване на водородните връзки във водата, която трябва да бъде прекъсната, за да се вкара една от тези захарозни молекули в разтвор.

Захарта се разтваря във вода, защото енергията се освобождава, когато леко полярните молекули на захарозата образуват междумолекулни връзки с полярни водни молекули.

Слабите връзки, които се образуват между разтвореното вещество и разтворителя компенсират енергията, необходима за промяна на структурата както на чистото, така и на разтворителя.

В случая на захар и вода, този процес работи толкова добре, че до 1800 грама захароза може да се разтвори в един литър вода.

Йонните твърди вещества (или соли) съдържат положителни и отрицателни йони, които се държат заедно благодарение на голямата сила на привличане между частици с противоположни заряди.

Когато едно от тези твърди вещества се разтвори във вода, йоните, които образуват твърдото вещество, се освобождават в разтвор, където се свързват с молекулите на полярните разтворители (Berkey, 2011).

NaCl (s) »Na + (aq) + Cl- (aq)

Обикновено можем да приемем, че солите дисоциират в техните йони, когато се разтварят във вода.

Йонните съединения се разтварят във вода, ако енергията, освободена, когато йони взаимодействат с водните молекули, компенсира енергията, необходима за разкъсване на йонните връзки в твърдото вещество и енергията, необходима за отделяне на водните молекули, така че йоните могат да бъдат вкарани във водата. разтвора (разтворимост, SF).

Правила за разтворимост

В зависимост от разтворимостта на разтвореното вещество има три възможни изхода:

1) ако разтворът има по-малко разтворимо вещество, отколкото максималното количество, което може да се разтвори (неговата разтворимост), то това е разреден разтвор;

2) ако количеството на разтвореното вещество е точно същото количество като неговата разтворимост, то е наситено;

3) ако има повече разтворимо вещество, отколкото може да се разтвори, излишното разтворено вещество се отделя от разтвора.

Ако този процес на разделяне включва кристализация, той образува утайка. Преципитацията намалява концентрацията на разтвореното вещество до насищане, за да се увеличи стабилността на разтвора.

По-долу са дадени правилата за разтворимост за общи йонни твърди вещества. Ако изглежда, че две правила си противоречат, прецедентът има приоритет (Antoinette Mursa, 2017).

1- Соли, съдържащи елементи от Група I (Li +, Na +, К +, Cs +, Rb +) са разтворими. Има няколко изключения от това правило. Солите, съдържащи амониевия йон (NH4 +), също са разтворими.

2- Солите, съдържащи нитрати (NO ₃ -) са обикновено разтворими.

3- Солите, съдържащи С1-, Br- или I-, са обикновено разтворими. Важните изключения от това правило са халогенидните соли на Ag +, Pb2 + и (Hg2) 2+. Така, AgCl, PbBr2 и Hg2CI2 са неразтворими.

4- Повечето сребърни соли са неразтворими. AgNO3 и Ag (C2H3O2) са общи разтворими соли на среброто; На практика всички останали са неразтворими.

5- Повечето сулфатни соли са разтворими. Важни изключения от това правило са CaSO ₄, BaSO ₄, PbSO ₄, Ag ₂ SO 4 и SrSO ₄ .

6- Повечето хидроксидни соли са слабо разтворими. Хидроксидните соли на елементите от група I са разтворими. Хидроксидните соли на елементите от група II (Са, Sr и Ва) са слабо разтворими.

Солите на хидроксида на преходните метали и А1 + са неразтворими. Така, Fe (OH) ₃, Al (OH) ₃, Co (OH) ₂ не са разтворими.

7- Повечето сулфиди на преходните метали са силно неразтворими, включително CdS, FeS, ZnS и Ag ₂ S. Сулфидите на арсен, антимон, бисмут и олово също са неразтворими.

8- Карбонатите често са неразтворими. Карбонатите от група II (СаСОз, SrC03 и ВаСОз) са неразтворими, както и FeCO3 и PbCO3.

Хроматите често са неразтворими. Примерите включват PbCrO4 и BaCrO4.

10 - Фосфати като Ca ₃ (PO ₄ ) ₂ и Ag ₃ PO ₄ често са неразтворими.

11 - Флуориди като BaF2, MgF2 и PbF2 често са неразтворими.

Примери за разтворимост във водни разтвори

Коли, солена вода, дъжд, киселинни разтвори, базични разтвори и солни разтвори са примери за водни разтвори.

Когато е наличен воден разтвор, може да се предизвика утайка от реакции на утаяване (Реакции в воден разтвор, SF).

Реакциите на утаяване понякога се наричат реакции "двойно изместване". За да се определи дали ще се образува утайка при смесване на водни разтвори на две съединения:

Запишете всички йони в разтвор.
Комбинирайте ги (катион и анион), за да получите всички потенциални утайки.
Използвайте правилата за разтворимост, за да определите коя (ако има такава) комбинация (и) е неразтворима и ще се утаи.