Igapäevaelus puutuvad inimesed harva kokku puhaste ainetega. Enamik esemeid on ainete segud.
Lahus on homogeenne segu, milles komponendid on ühtlaselt segunenud. Osakeste suuruse järgi on mitut tüüpi: jämedad süsteemid, molekulaarlahused ja kolloidsüsteemid, mida sageli nimetatakse soolteks. See artikkel käsitleb molekulaarseid (või tõelisi) lahendusi. Ainete lahustuvus vees on üks peamisi tingimusi, mis mõjutab ühendite moodustumist.
Ainete lahustuvus: mis see on ja miks seda vaja on
Selle teema mõistmiseks peate teadma, mis on ainete lahused ja lahustuvus. Lihtsam alt öeldes on see aine võime ühineda teise ainega ja moodustada homogeenne segu. Teaduslikust vaatenurgast võib kaaluda keerukamat määratlust. Ainete lahustuvus on nende võime moodustada ühe või mitme ainega homogeenseid (või heterogeenseid) koostisi, mille koostisosad on hajutatud. Ainete ja ühendite klasse on mitu:
- kohe;
- halvasti lahustuv;
- lahustumatu.
Mida ütleb aine lahustuvuse mõõt
Aine sisaldus küllastunud segus on selle lahustuvuse mõõt. Nagu eespool mainitud, on see kõigi ainete puhul erinev. Lahustuvad on need, mis suudavad 100 g vees lahustada rohkem kui 10 g. Teine kategooria on samadel tingimustel alla 1 g. Praktiliselt lahustumatud on need, mille segust läbib vähem kui 0,01 g komponenti. Sel juhul ei saa aine oma molekule vette üle kanda.
Mis on lahustuvustegur
Lahustuvuse koefitsient (k) näitab aine maksimaalset massi (g), mida võib lahjendada 100 g vees või muus aines.
Laustid
See protsess hõlmab lahustit ja lahustunud ainet. Esimene erineb selle poolest, et algselt on see lõppseguga samas agregatsiooniseisundis. Reeglina võetakse seda suuremates kogustes.
Kuid paljud inimesed teavad, et vesi on keemias erilisel kohal. Selle jaoks on eraldi reeglid. Lahust, milles H2O esineb, nimetatakse vesilahuseks. Nendest rääkides on vedelik ekstraheeriv ka siis, kui seda on väiksemas koguses. Näiteks on 80% lämmastikhappe lahus vees. Proportsioonid ei ole siin võrdsed Kuigi vee osakaal on happest väiksem, on vale nimetada ainet 20% vee lahuseks lämmastikhappes.
On segusid, millel puudub H2O. Nad hakkavad seda nime kandmamittevesi. Sellised elektrolüütide lahused on ioonjuhid. Need sisaldavad ekstraheerivaid aineid või segusid. Need koosnevad ioonidest ja molekulidest. Neid kasutatakse sellistes tööstusharudes nagu meditsiin, kodukeemia tootmine, kosmeetika ja muud valdkonnad. Need võivad kombineerida mitut erineva lahustuvusega soovitud ainet. Paljude välispidiselt kasutatavate toodete komponendid on hüdrofoobsed. Teisisõnu, nad ei suhtle veega hästi. Sellistes segudes võivad lahustid olla lenduvad, mittelenduvad või kombineeritud. Orgaanilised ained lahustavad esimesel juhul rasvu hästi. Lenduvate ainete hulka kuuluvad alkoholid, süsivesinikud, aldehüüdid ja teised. Sageli sisalduvad need kodukeemia koostises. Mittelenduvaid salve kasutatakse kõige sagedamini salvide valmistamiseks. Need on rasvõlid, vedel parafiin, glütseriin ja teised. Kombineeritud on lenduvate ja mittelenduvate ainete segu, näiteks etanool glütseriiniga, glütseriin dimeksiidiga. Need võivad sisaldada ka vett.
Lahenduste tüübid küllastusastme järgi
Küllastunud lahus on kemikaalide segu, mis sisaldab kindlal temperatuuril ühe aine maksimaalset kontsentratsiooni lahustis. Edasi ei sigi. Tahke aine valmistamisel on märgatav sade, mis on sellega dünaamilises tasakaalus. See mõiste tähendab olekut, mis püsib ajas, kuna see voolab samaaegselt kahes vastassuunas (edasi- ja tagasireaktsioonid) sama kiirusega.
Kui ainekonstantsel temperatuuril võib siiski laguneda, siis on see lahus küllastumata. Need on stabiilsed. Kuid kui jätkate aine lisamist neile, lahjendatakse seda vees (või muus vedelikus), kuni see saavutab maksimaalse kontsentratsiooni.
Teine välimus – üleküllastunud. See sisaldab rohkem lahustunud aineid kui konstantsel temperatuuril olla. Kuna need on ebastabiilses tasakaalus, põhjustab füüsiline mõju neile kristalliseerumist.
Kuidas eristada küllastunud lahust küllastumata lahusest?
Seda on piisav alt lihtne teha. Kui aine on tahke aine, võib küllastunud lahuses näha sadet. Sel juhul võib ekstraktant pakseneda, nagu näiteks küllastunud koostises vesi, millele on lisatud suhkrut.
Aga kui muudate tingimusi, tõstate temperatuuri, siis seda enam ei arvestata. küllastunud, kuna kõrgemal temperatuuril on selle aine maksimaalne kontsentratsioon erinev.
Lahenduste komponentide interaktsiooni teooriad
Segus sisalduvate elementide vastasmõju kohta on kolm teooriat: füüsikaline, keemiline ja kaasaegne. Esimese autorid on Svante August Arrhenius ja Wilhelm Friedrich Ostwald. Nad eeldasid, et difusiooni tõttu jaotusid lahusti ja lahustunud aine osakesed ühtlaselt kogu segu mahus, kuid nende vahel ei esinenud vastasmõju. Dmitri Ivanovitš Mendelejevi esitatud keemiateooria on selle vastand. Selle kohaselt on nendevahelise keemilise interaktsiooni tulemusena ebastabiilnepüsiva või muutuva koostisega ühendid, mida nimetatakse solvaatideks.
Praegu kasutatakse Vladimir Aleksandrovitš Kistjakovski ja Ivan Aleksejevitš Kablukovi ühtset teooriat. See ühendab füüsikalise ja keemilise. Kaasaegne teooria ütleb, et lahuses on nii interakteeruvad ainete osakesed kui ka nende vastasmõju produktid – solvaadid, mille olemasolu Mendelejev tõestas. Kui ekstraheerijaks on vesi, nimetatakse neid hüdraatideks. Nähtust, mille käigus tekivad solvaadid (hüdraadid), nimetatakse solvatsiooniks (hüdratatsiooniks). See mõjutab kõiki füüsikalisi ja keemilisi protsesse ning muudab segus olevate molekulide omadusi. Solvatatsioon toimub seetõttu, et solvatatsioonikest, mis koosneb sellega tihed alt seotud ekstraktandi molekulidest, ümbritseb lahustunud aine molekuli.
Ainete lahustuvust mõjutavad tegurid
Ainete keemiline koostis. Reegel "sarnane tõmbab sarnast" kehtib ka reaktiivide kohta. Füüsikaliste ja keemiliste omaduste poolest sarnased ained võivad vastastikku kiiremini lahustuda. Näiteks mittepolaarsed ühendid interakteeruvad hästi mittepolaarsetega. Polaarsete molekulide või ioonse struktuuriga aineid lahjendatakse polaarsetes, näiteks vees. Soolad, leelised ja muud komponendid lagunevad selles, mittepolaarsed aga vastupidi. Võib tuua lihtsa näite. Suhkru küllastunud veelahuse valmistamiseks on vaja suuremat kogust ainet kui soola puhul. Mida see tähendab? Lihtsam alt öeldes saate palju rohkem aretadasuhkur vees kui sool.
Temperatuur. Tahkete ainete lahustuvuse suurendamiseks vedelikes peate tõstma ekstraheerija temperatuuri (toimib enamikul juhtudel). Näide võib tuua. Kui paned näpuotsatäie naatriumkloriidi (soola) külma vette, võtab see protsess kaua aega. Kui teete sama kuuma kandjaga, on lahustumine palju kiirem. Seda seletatakse asjaoluga, et temperatuuri tõusu tagajärjel suureneb kineetiline energia, millest märkimisväärne osa kulub sageli tahke aine molekulide ja ioonide vaheliste sidemete hävitamiseks. Kui aga liitiumi-, magneesiumi-, alumiiniumi- ja leelissoolade temperatuur tõuseb, väheneb nende lahustuvus.
Rõhk. See tegur mõjutab ainult gaase. Nende lahustuvus suureneb rõhu suurenedes. Lõppude lõpuks väheneb gaaside maht.
Muutke lahustumiskiirust
Ärge ajage seda indikaatorit lahustuvusega segi. Lõppude lõpuks mõjutavad nende kahe näitaja muutumist erinevad tegurid.
Lahustunud aine killustatuse määr. See tegur mõjutab tahkete ainete lahustuvust vedelikes. Terves (tükilises) olekus lahjendatakse kompositsiooni kauem kui väikesteks tükkideks purustatud. Võtame näite. Tahke soolaploki lahustumine vees võtab palju kauem aega kui liiva kujul olev sool.
Segamise kiirus. Nagu teada, saab seda protsessi katalüüsida segamisega. Selle kiirus on samuti oluline, sest mida suurem see on, seda kiiremini see lahustub.aine vedelikus.
Miks me peame teadma tahkete ainete lahustuvust vees?
Esiteks on selliseid skeeme vaja keemiliste võrrandite õigeks lahendamiseks. Lahustuvustabelis on kõikide ainete laengud. Neid tuleb teada, et reaktiive õigesti registreerida ja keemilise reaktsiooni võrrandit koostada. Vees lahustuvus näitab, kas sool või alus võivad dissotsieeruda. Voolu juhtivate vesiühendite koostises on tugevad elektrolüüdid. On veel üks tüüp. Neid, mis juhivad voolu halvasti, peetakse nõrkadeks elektrolüütideks. Esimesel juhul on komponendid ained, mis on vees täielikult ioniseeritud. Kui nõrgad elektrolüüdid näitavad seda indikaatorit vaid vähesel määral.
Keemiliste reaktsioonide võrrandid
Võrrandeid on mitut tüüpi: molekulaarne, täisioonne ja lühiioonne. Tegelikult on viimane võimalus molekulaarse lühendatud vorm. See on lõplik vastus. Täielik võrrand sisaldab reageerivaid aineid ja reaktsiooni saadusi. Nüüd tuleb ainete lahustuvuse tabeli kord. Kõigepe alt peate kontrollima, kas reaktsioon on teostatav, st kas üks reaktsiooni tingimustest on täidetud. Neid on ainult 3: vee teke, gaasi eraldumine, sademed. Kui kaks esimest tingimust ei ole täidetud, peate kontrollima viimast. Selleks tuleb vaadata lahustuvuse tabelit ja uurida, kas reaktsiooniproduktides on lahustumatut soola või alust. Kui on, siis on see sete. Lisaks on ioonvõrrandi kirjutamiseks vaja tabelit. Kuna kõik lahustuvad soolad ja alused on tugevad elektrolüüdid,siis nad lagunevad katioonideks ja anioonideks. Lisaks redutseeritakse sidumata ioonid ja võrrand kirjutatakse lühikeseks. Näide:
- K2SO4+BaCl2=BaSO4 ↓+2HCl,
- 2K+2SO4+Ba+2Cl=BaSO4↓+2K+2Cl,
- Ba+SO4=BaSO4↓.
Seega on ainete lahustuvuse tabel üks ioonvõrrandite lahendamise võtmetingimusi.
Üksikasjalik tabel aitab teil teada saada, kui palju komponente on vaja rikkaliku segu valmistamiseks.
Lahustuvuse tabel
See on tavaline mittetäielik tabel. On oluline, et siin oleks näidatud vee temperatuur, kuna see on üks teguritest, mida me eespool juba käsitlesime.
Kuidas kasutada lahustuvuse tabelit?
Ainete vees lahustuvuse tabel on keemiku üks peamisi abilisi. See näitab, kuidas erinevad ained ja ühendid veega suhtlevad. Tahkete ainete lahustuvus vedelikus on näitaja, ilma milleta on paljud keemilised manipulatsioonid võimatud.
Tabelit on väga lihtne kasutada. Esimesele reale kirjutatakse katioonid (positiivselt laetud osakesed), teisele reale anioonid (negatiivselt laetud osakesed). Suurema osa tabelist hõivab ruudustik, mille igas lahtris on teatud sümbolid. Need on tähed "P", "M", "H" ning märgid "-" ja "?".
- "P" - ühend lahustub;
- "M" - lahustub veidi;
- "H" - ei lahustu;
- "-" - ühendust pole olemas;
- "?" - ühenduse olemasolu kohta pole teavet.
Selles tabelis on üks tühi lahter – see on vesi.
Lihtne näide
Nüüd sellest, kuidas sellise materjaliga töötada. Oletame, et peate välja selgitama, kas sool on vees lahustuv - MgSo4 (magneesiumsulfaat). Selleks tuleb leida veerg Mg2+ ja minna alla reale SO42-. Nende ristumiskohas on täht P, mis tähendab, et ühend on lahustuv.
Järeldus
Niisiis oleme uurinud ainete lahustuvust vees ja mitte ainult. Kahtlemata on need teadmised kasulikud keemia edasisel uurimisel. Seal mängib ju olulist rolli ainete lahustuvus. See on kasulik keemiliste võrrandite ja erinevate probleemide lahendamisel.
