Nella vita di tutti i giorni, le persone raramente incontrano sostanze pure. La maggior parte degli articoli sono miscele di sostanze.
Una soluzione è una miscela omogenea in cui i componenti sono mescolati uniformemente. Ne esistono diversi tipi a seconda della dimensione delle particelle: sistemi grossolani, soluzioni molecolari e sistemi colloidali, che spesso vengono chiamati sol. Questo articolo si occupa di soluzioni molecolari (o vere). La solubilità delle sostanze in acqua è una delle principali condizioni che influenzano la formazione dei composti.
Solubilità delle sostanze: cos'è e perché è necessario
Per comprendere questo argomento, devi sapere quali sono le soluzioni e la solubilità delle sostanze. In parole povere, questa è la capacità di una sostanza di combinarsi con un' altra e formare una miscela omogenea. Da un punto di vista scientifico si può considerare una definizione più complessa. La solubilità delle sostanze è la loro capacità di formare composizioni omogenee (o eterogenee) con una o più sostanze con una distribuzione dispersa dei componenti. Esistono diverse classi di sostanze e composti:
- istantaneo;
- poco solubile;
- insolubile.
Cosa dice la misura della solubilità di una sostanza
Il contenuto di una sostanza in una miscela satura è una misura della sua solubilità. Come accennato in precedenza, per tutte le sostanze è diverso. Solubili sono quelli che possono diluire più di 10 g di se stessi in 100 g di acqua. La seconda categoria è inferiore a 1 g nelle stesse condizioni. Praticamente insolubili sono quelli nella miscela di cui passano meno di 0,01 g del componente. In questo caso, la sostanza non può trasferire le sue molecole nell'acqua.
Qual è il coefficiente di solubilità
Il coefficiente di solubilità (k) è un indicatore della massa massima di una sostanza (g) che può essere diluita in 100 g di acqua o altra sostanza.
Solventi
Questo processo coinvolge un solvente e un soluto. Il primo differisce in quanto inizialmente si trova nello stesso stato di aggregazione della miscela finale. Di norma, viene assunto in quantità maggiori.
Tuttavia, molte persone sanno che l'acqua occupa un posto speciale nella chimica. Ci sono regole separate per questo. Una soluzione in cui è presente H2O è chiamata soluzione acquosa. Quando si parla di loro, il liquido è un estraente anche quando è in quantità minore. Un esempio è una soluzione all'80% di acido nitrico in acqua. Le proporzioni qui non sono uguali Sebbene la proporzione di acqua sia inferiore all'acido, non è corretto chiamare la sostanza una soluzione al 20% di acqua in acido nitrico.
Ci sono miscele che mancano di H2O. Porteranno il nomenon acquoso. Tali soluzioni elettrolitiche sono conduttori ionici. Contengono singoli o miscele di estraenti. Sono composti da ioni e molecole. Sono utilizzati in industrie come la medicina, la produzione di prodotti chimici per la casa, cosmetici e altri settori. Possono combinare diverse sostanze desiderate con diversa solubilità. I componenti di molti prodotti applicati esternamente sono idrofobici. In altre parole, non interagiscono bene con l'acqua. In tali miscele, i solventi possono essere volatili, non volatili o combinati. Le sostanze organiche nel primo caso dissolvono bene i grassi. I volatili includono alcoli, idrocarburi, aldeidi e altri. Sono spesso inclusi nei prodotti chimici domestici. I non volatili sono spesso usati per la produzione di unguenti. Questi sono oli grassi, paraffina liquida, glicerina e altri. Combinato è una miscela di volatili e non volatili, ad esempio etanolo con glicerina, glicerina con dimexide. Possono anche contenere acqua.
Tipi di soluzioni per grado di saturazione
Una soluzione satura è una miscela di sostanze chimiche contenente la massima concentrazione di una sostanza in un solvente a una certa temperatura. Non si riprodurrà ulteriormente. Nella preparazione di una sostanza solida si nota la precipitazione, che è in equilibrio dinamico con essa. Questo concetto indica uno stato che persiste nel tempo a causa del suo flusso simultaneo in due direzioni opposte (reazioni avanti e indietro) alla stessa velocità.
Se la sostanzaa temperatura costante può ancora decomporsi, quindi questa soluzione è insatura. Sono stabili. Ma se continui ad aggiungervi una sostanza, sarà diluita in acqua (o altro liquido) fino a raggiungere la sua concentrazione massima.
Un altro aspetto: troppo saturo. Contiene più soluto di quanto possa esserlo a temperatura costante. A causa del fatto che sono in equilibrio instabile, l'impatto fisico su di loro provoca la cristallizzazione.
Come fai a distinguere una soluzione satura da una insatura?
Questo è abbastanza facile da fare. Se la sostanza è un solido, allora si può vedere un precipitato in una soluzione satura. In questo caso l'estrattore può addensare, come, ad esempio, in una composizione satura, l'acqua a cui è stato aggiunto zucchero.
Ma se si cambiano le condizioni, aumentare la temperatura, allora non sarà più considerata saturato, poiché ad una temperatura più alta la concentrazione massima di questa sostanza sarà altra.
Teorie dell'interazione di componenti di soluzioni
Ci sono tre teorie sull'interazione degli elementi in una miscela: fisica, chimica e moderna. Gli autori del primo sono Svante August Arrhenius e Wilhelm Friedrich Ostwald. Presumevano che, a causa della diffusione, le particelle del solvente e del soluto fossero distribuite uniformemente in tutto il volume della miscela, ma non vi era alcuna interazione tra loro. La teoria chimica avanzata da Dmitri Ivanovich Mendeleev è l'opposto. Secondo esso, a causa dell'interazione chimica tra loro, instabilecomposti di composizione costante o variabile, detti solvati.
Attualmente, viene utilizzata la teoria unificata di Vladimir Aleksandrovich Kistyakovsky e Ivan Alekseevich Kablukov. Combina fisica e chimica. La teoria moderna afferma che nella soluzione ci sono sia particelle di sostanze non interagenti sia i prodotti della loro interazione - solvati, la cui esistenza ha dimostrato Mendeleev. Nel caso in cui l'estrattore sia l'acqua, vengono chiamati idrati. Il fenomeno in cui si formano i solvati (idrati) è chiamato solvatazione (idratazione). Influisce su tutti i processi fisici e chimici e modifica le proprietà delle molecole nella miscela. La solvatazione si verifica perché il guscio di solvatazione, costituito da molecole dell'estrattore ad esso strettamente associate, circonda la molecola di soluto.
Fattori che influenzano la solubilità delle sostanze
Composizione chimica delle sostanze. La regola "il simile attira il simile" si applica anche ai reagenti. Sostanze simili nelle proprietà fisiche e chimiche possono dissolversi reciprocamente più velocemente. Ad esempio, i composti non polari interagiscono bene con quelli non polari. Le sostanze con molecole polari o una struttura ionica vengono diluite in quelle polari, ad esempio nell'acqua. Sali, alcali e altri componenti si decompongono in esso, mentre quelli non polari fanno il contrario. Si può fare un semplice esempio. Per preparare una soluzione satura di zucchero in acqua è necessaria una quantità di sostanza maggiore rispetto al sale. Cosa significa? In poche parole, puoi allevare molto di piùzucchero nell'acqua rispetto al sale.
Temperatura. Per aumentare la solubilità dei solidi nei liquidi, è necessario aumentare la temperatura dell'estrattore (funziona nella maggior parte dei casi). Si può mostrare un esempio. Se metti un pizzico di cloruro di sodio (sale) in acqua fredda, questo processo richiederà molto tempo. Se fai lo stesso con un mezzo caldo, la dissoluzione sarà molto più veloce. Ciò è spiegato dal fatto che, a seguito di un aumento della temperatura, aumenta l'energia cinetica, una quantità significativa della quale viene spesso spesa per la distruzione dei legami tra molecole e ioni di un solido. Tuttavia, quando la temperatura aumenta nel caso di sali di litio, magnesio, alluminio e alcali, la loro solubilità diminuisce.
Pressione. Questo fattore riguarda solo i gas. La loro solubilità aumenta con l'aumentare della pressione. Dopotutto, il volume dei gas è ridotto.
Modifica tasso di scioglimento
Non confondere questo indicatore con la solubilità. Dopo tutto, diversi fattori influenzano il cambiamento di questi due indicatori.
Il grado di frammentazione della sostanza disciolta. Questo fattore influisce sulla solubilità dei solidi nei liquidi. Nello stato intero (grumoso), la composizione viene diluita più a lungo di quella che viene rotta in piccoli pezzi. Facciamo un esempio. Un solido blocco di sale impiegherà molto più tempo a dissolversi in acqua rispetto al sale sotto forma di sabbia.
Velocità di agitazione. Come è noto, questo processo può essere catalizzato mediante agitazione. Anche la sua velocità è importante, perché più è grande, più velocemente si dissolverà.sostanza in liquido.
Perché abbiamo bisogno di conoscere la solubilità dei solidi in acqua?
Prima di tutto, tali schemi sono necessari per risolvere correttamente le equazioni chimiche. Nella tabella della solubilità ci sono le cariche di tutte le sostanze. Devono essere conosciuti per registrare correttamente i reagenti e redigere l'equazione di una reazione chimica. La solubilità in acqua indica se il sale o la base possono dissociarsi. I composti acquosi che conducono corrente hanno forti elettroliti nella loro composizione. C'è un altro tipo. Quelli che conducono male la corrente sono considerati elettroliti deboli. Nel primo caso i componenti sono sostanze completamente ionizzate in acqua. Mentre gli elettroliti deboli mostrano questo indicatore solo in piccola misura.
Equazioni di reazione chimica
Ci sono diversi tipi di equazioni: molecolare, ionica completa e ionica corta. In effetti, l'ultima opzione è una forma abbreviata di molecolare. Questa è la risposta finale. L'equazione completa contiene i reagenti ei prodotti della reazione. Ora arriva il turno della tabella di solubilità delle sostanze. Innanzitutto è necessario verificare se la reazione è fattibile, ovvero se una delle condizioni per la reazione è soddisfatta. Ce ne sono solo 3: la formazione di acqua, il rilascio di gas, le precipitazioni. Se le prime due condizioni non sono soddisfatte, è necessario controllare l'ultima. Per fare ciò, è necessario guardare la tabella della solubilità e scoprire se nei prodotti di reazione è presente un sale o una base insolubile. Se lo è, allora questo sarà il sedimento. Inoltre, la tabella sarà richiesta per scrivere l'equazione ionica. Poiché tutti i sali e le basi solubili sono elettroliti forti,quindi si decomporranno in cationi e anioni. Inoltre, gli ioni non legati vengono ridotti e l'equazione viene scritta in una forma breve. Esempio:
- K2SO4+BaCl2=BaSO4 ↓+2HCl,
- 2K+2SO4+Ba+2Cl=BaSO4↓+2K+2Cl,
- Ba+SO4=BaSO4↓.
Quindi, la tabella di solubilità delle sostanze è una delle condizioni chiave per la risoluzione di equazioni ioniche.
La tabella dettagliata ti aiuta a scoprire quanti componenti devi assumere per preparare una miscela ricca.
Tabella di solubilità
Questa è la solita tabella incompleta. È importante che qui sia indicata la temperatura dell'acqua, poiché è uno dei fattori di cui abbiamo già discusso sopra.
Come utilizzare la tabella di solubilità?
La tabella della solubilità delle sostanze in acqua è uno dei principali assistenti di un chimico. Mostra come varie sostanze e composti interagiscono con l'acqua. La solubilità dei solidi in un liquido è un indicatore senza il quale molte manipolazioni chimiche sono impossibili.
La tabella è molto facile da usare. I cationi (particelle con carica positiva) sono scritti nella prima riga, gli anioni (particelle con carica negativa) sono scritti nella seconda riga. La maggior parte della tabella è occupata da una griglia con determinati simboli in ogni cella. Queste sono le lettere "P", "M", "H" e i segni "-" e "?".
- "P" - il composto si dissolve;
- "M" - si dissolve un po';
- "H" - non si dissolve;
- "-" - nessuna connessione esiste;
- "?" - non ci sono informazioni sull'esistenza della connessione.
C'è una cella vuota in questa tabella: questa è acqua.
Semplice esempio
Ora su come lavorare con tale materiale. Supponiamo di dover scoprire se il sale è solubile in acqua - MgSo4 (solfato di magnesio). Per fare ciò, devi trovare la colonna Mg2+ e scendere alla riga SO42-. Alla loro intersezione c'è la lettera P, che significa che il composto è solubile.
Conclusione
Quindi abbiamo studiato la questione della solubilità delle sostanze in acqua e non solo. Senza dubbio, questa conoscenza sarà utile nell'ulteriore studio della chimica. Dopotutto, la solubilità delle sostanze gioca un ruolo importante lì. Sarà utile per risolvere equazioni chimiche e vari problemi.
