Co jsou vodné roztoky?

vodné roztoky jsou taková řešení, která používají vodu k rozkladu látky. Například bláto nebo cukrová voda.

Když chemický druh se rozpustil ve vodě, toto je označeno psaním (aq) po chemickém názvu (Reid, S.F.).

Hydrofilní látky (které milují vodu) a mnoho iontových sloučenin se rozpouštějí nebo disociují ve vodě.

Například, když se stolní sůl nebo chlorid sodný rozpustí ve vodě, disociuje se na své ionty za vzniku Na + (aq) a Cl- (aq).

Hydrofobní látky (které se bojí vody) se obecně nerozpouští ve vodě nebo tvoří vodné roztoky. Například míchací olej a voda nevedou k rozpuštění nebo disociaci.

Mnoho organických sloučenin je hydrofobních. Neelektrolyty se mohou rozpustit ve vodě, ale nedisociují na ionty a udržují jejich integritu jako molekuly.

Příklady neelektrolytů zahrnují cukr, glycerol, močovinu a methylsulfonylmethan (MSM) (Anne Marie Helmenstine, 2017).

Vlastnosti vodných roztoků

Vodné roztoky obvykle vedou elektřinu. Roztoky obsahující silné elektrolyty mají tendenci být dobrými elektrickými vodiči (např. Mořskou vodou), zatímco roztoky obsahující slabé elektrolyty bývají špatné vodiče (např. Voda z vodovodu).

Důvodem je to, že silné elektrolyty se zcela disociují v iontech ve vodě, zatímco slabé elektrolyty se disociují neúplně..

Když se chemické reakce vyskytují mezi druhy ve vodném roztoku, reakce jsou obvykle reakce s dvojitým vytěsněním (také nazývané metathéza nebo dvojitá substituce)..

Při tomto typu reakce zaujímá kationt jednoho reakčního činidla místo pro kation v jiném činidle, které typicky tvoří iontovou vazbu. Dalším způsobem myšlení je, že reaktivní ionty „mění partnery“.

Reakce ve vodném roztoku mohou vést k produktům, které jsou rozpustné ve vodě nebo mohou produkovat sraženinu.

Sraženina je sloučenina s nízkou rozpustností, která často spadá mimo roztok jako pevná látka (A Vodné roztoky, S.F.)..

Termíny kyselina, báze a pH platí pouze pro vodné roztoky. Například můžete měřit pH citronové šťávy nebo octa (dva vodné roztoky) a jsou to slabé kyseliny, ale nemůžete získat žádné významné informace z testu rostlinného oleje s pH papírem (Anne Marie Helmenstine, vodná definice, 2017).

Proč se některé pevné látky rozpouštějí ve vodě?

Cukr, který používáme k oslazování kávy nebo čaje, je molekulární pevná látka, ve které jednotlivé molekuly drží pohromadě relativně slabé mezimolekulární síly.

Když se cukr rozpustí ve vodě, slabé vazby mezi jednotlivými molekulami sacharózy se rozpadnou a tyto molekuly C12H22O11 se uvolní do roztoku..

Energie je potřebná k rozbití vazeb mezi molekulami C12H22O11 v sacharóze. To také bere energii rozbít vodíkové vazby ve vodě, která musí být přerušena vložit jednu z těchto molekul sacharózy v roztoku.

Cukr se rozpouští ve vodě, protože energie se uvolňuje, když mírně polární molekuly sacharózy tvoří intermolekulární vazby s molekulami polární vody..

Slabé vazby, které se tvoří mezi rozpuštěnou látkou a rozpouštědlem, kompenzují energii nezbytnou ke změně struktury čisté čisté látky a rozpouštědla..

V případě cukru a vody tento proces funguje tak dobře, že až 1 800 gramů sacharózy může být rozpuštěno v jednom litru vody..

Ionické pevné látky (nebo soli) obsahují kladné a záporné ionty, které jsou drženy pohromadě díky velké přitažlivosti mezi částicemi s opačnými náboji.

Když se jedna z těchto pevných látek rozpouští ve vodě, ionty, které tvoří pevnou látku, se uvolňují v roztoku, kde jsou spojeny s molekulami polárního rozpouštědla (Berkey, 2011).

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

Obecně lze předpokládat, že se soli disociují ve svých iontech, když se rozpouštějí ve vodě.

Iontové sloučeniny se rozpouští ve vodě, pokud energie uvolněná, když ionty interagují s molekulami vody, kompenzuje energii potřebnou k rozbití iontových vazeb v pevné látce a energii potřebnou k oddělení molekul vody tak, že ionty mohou být vloženy do vody. roztok (rozpustnost, SF).

Pravidla rozpustnosti

V závislosti na rozpustnosti rozpuštěné látky existují tři možné výsledky:

1) má-li roztok méně rozpuštěné látky než maximální množství, které je schopno rozpouštět (rozpustnost), jedná se o zředěný roztok;

2) jestliže množství solutu je přesně stejné množství jako jeho rozpustnost, je nasycený;

3) pokud je více rozpuštěné látky, než je schopna rozpouštět, přebytek solutu se od roztoku oddělí.

Pokud tento separační proces zahrnuje krystalizaci, tvoří sraženinu. Srážení snižuje koncentraci rozpuštěné látky na saturaci, aby se zvýšila stabilita roztoku.

Dále jsou uvedena pravidla rozpustnosti pro běžné iontové pevné látky. Pokud se zdá, že dvě pravidla si odporují, má prioritu přednost (Antoinette Mursa, 2017).

1 - Soli obsahující prvky skupiny I (Li⁺, Na⁺, K⁺, Cs⁺, Rb⁺) jsou rozpustné. Existuje několik výjimek z tohoto pravidla. Soli obsahující amonný ion (NH₄⁺) jsou také rozpustné.

2 - Soli obsahující dusičnany (NO₃^-) jsou obecně rozpustné.

3- Soli obsahující Cl-, Br- nebo I- jsou obecně rozpustné. Důležité výjimky z tohoto pravidla jsou Ag halogenidové soli⁺, Pb2⁺ a (Hg2)²⁺. Takže, AgCl, PbBr₂ a Hg₂Cl₂ jsou nerozpustné.

Většina solí stříbra je nerozpustná. AgNO₃ a Ag (C₂H₃O₂) jsou běžné rozpustné soli stříbra; Prakticky všechny ostatní jsou nerozpustné.

5 - Většina sulfátových solí je rozpustná. Důležité výjimky z tohoto pravidla zahrnují CaSO₄, BaSO₄, PbSO₄, Ag₂SO4 a SrSO₄.

Většina hydroxidových solí je jen málo rozpustná. Hydroxidové soli prvků skupiny I jsou rozpustné. Hydroxidové soli prvků skupiny II (Ca, Sr a Ba) jsou mírně rozpustné.

Soli hydroxidu přechodného kovu a Al₃⁺ Jsou nerozpustné. Takže, Fe (OH)₃, Al (OH)₃, Co (OH)₂ nejsou rozpustné.

Většina sulfidů přechodných kovů je vysoce nerozpustná, včetně CdS, FeS, ZnS a Ag₂S. Arsen, antimon, bismut a sulfidy olova jsou také nerozpustné.

8- Uhličitany jsou často nerozpustné. Uhličitany skupiny II (CaCO)₃, SrCO₃ a BaCO₃) jsou nerozpustné, stejně jako FeCO₃ a PbCO₃.

9- Chromáty jsou často nerozpustné. Příklady zahrnují PbCrO₄ a BaCrO₄.

10- fosfáty, jako je Ca₃(PO₄)₂ a Ag₃PO₄ jsou často nerozpustné.

11- Fluoridy jako BaF₂, MgF₂ a PbF₂ jsou často nerozpustné.

Příklady rozpustnosti ve vodných roztocích

Příkladem vodných roztoků jsou roztoky Cola, slaná voda, deště, kyselé roztoky, bazické roztoky a roztoky solí.

Pokud máte vodný roztok, sraženina může být indukována precipitačními reakcemi (Reakce ve vodném roztoku, S.F.).

Reakce srážení jsou někdy odkazoval se na jak “dvojité vytěsnění” reakce. Stanovení, zda se vytvoří sraženina při smíchání vodných roztoků dvou sloučenin:

1. Všechny ionty se zaznamenají v roztoku.
2. Zkombinujte je (kation a anion), abyste získali všechny potenciální precipitáty.
3. Použijte pravidla pro stanovení rozpustnosti, abyste určili, která kombinace (je-li nějaká) je nerozpustná a precipituje.

Příklad 1: Co se stane, když mixujete Ba (NO)₃)_2(aq) a Na₂CO_{3 (aq)}?

Iony přítomné v roztoku: Ba²⁺, NE₃^-, Na⁺, CO₃^2-

Potenciální precipitáty: BaCO₃, NaNO3

Pravidla rozpustnosti: BaCO₃ je nerozpustný (pravidlo 5), NaNO₃ je rozpustný (pravidlo 1).

Úplná chemická rovnice:

Ba (NO₃)₂(aq) + Na₂CO₃(aq) "BaCO."₃(s) + 2NaNO₃ (aq)

Čistá iontová rovnice:

Ba²⁺_(aq) + CO₃^2-_(aq) "BaCO."_{3 (s)}

Příklad 2: Co se stane, když se Pb smísí (NO₃)₂ (aq) a NH₄I (aq)?

Iony přítomné v roztoku: Pb²⁺, NE₃^-, NH₄⁺, Já^-

Potenciální precipitáty: PbI₂, NH₄NE₃

Pravidla rozpustnosti: PbI₂ je nerozpustný (pravidlo 3), NH₄NE₃ je rozpustný (pravidlo 1).

Úplná chemická rovnice: Pb (NO₃)_{2 (aq)} + 2NH₄Já_(aq) "PbI_{2 (s)} + 2NH₄NE_{3 (aq)}

Čistá iontová rovnice: Pb²⁺_(aq) + 2I^-_(aq) "PbI_{2 (s).}

Odkazy

1. Anne Marie Helmenstine. (2017, 10. května). Vodná definice (vodný roztok). Zdroj: thinkco.com.
2. Anne Marie Helmenstine. (2017, 14. května). Definice vodného roztoku v chemii. Zdroj: thinkco.com.
3. Antoinette Mursa, K. W. (2017, 14. května). Pravidla rozpustnosti Zdroj: chem.libretexts.org.
4. Vodné roztoky. (S.F.). Obnoveno z saylordotorg.github.io.
5. Berkey, M. (2011, 11. listopadu). Vodné roztoky: Definice a příklady. Zdroj: youtube.com.
6. Reakce ve vodném roztoku. (S.F.). Zdroj: chemistry.bd.psu.edu.
7. Reid, D. (S.F.). Vodný roztok: Definice, reakce a příklad. Zdroj: study.com.
8. Rozpustnost. (S.F.). Zdroj: chemed.chem.purdue.edu.