Im Alltag begegnet man selten reinen Stoffen. Die meisten Artikel sind Stoffgemische.
Eine Lösung ist eine homogene Mischung, in der die Komponenten gleichmäßig vermischt sind. Je nach Partikelgröße gibt es verschiedene Arten: grobe Systeme, molekulare Lösungen und kolloidale Systeme, die oft als Sole bezeichnet werden. Dieser Artikel befasst sich mit molekularen (oder wahren) Lösungen. Die Löslichkeit von Stoffen in Wasser ist eine der Hauptbedingungen für die Bildung von Verbindungen.
Löslichkeit von Substanzen: Was ist das und warum wird sie benötigt
Um dieses Thema zu verstehen, müssen Sie wissen, was Lösungen und Löslichkeit von Substanzen sind. Einfach ausgedrückt ist dies die Fähigkeit eines Stoffes, sich mit einem anderen zu verbinden und eine homogene Mischung zu bilden. Aus wissenschaftlicher Sicht kann eine komplexere Definition in Betracht gezogen werden. Die Löslichkeit von Stoffen ist ihre Fähigkeit, homogene (oder heterogene) Zusammensetzungen mit einem oder mehreren Stoffen mit einer dispergierten Verteilung von Komponenten zu bilden. Es gibt mehrere Klassen von Stoffen und Verbindungen:
- sofort;
- schwer löslich;
- unlöslich.
Was das Maß für die Löslichkeit eines Stoffes aussagt
Der Geh alt eines Stoffes in einem gesättigten Gemisch ist ein Maß für seine Löslichkeit. Wie oben erwähnt, ist es bei allen Stoffen anders. Löslich sind solche, die mehr als 10 g von sich selbst in 100 g Wasser verdünnen können. Die zweite Kategorie beträgt unter den gleichen Bedingungen weniger als 1 g. Praktisch unlöslich sind solche, in deren Mischung weniger als 0,01 g der Komponente übergehen. In diesem Fall kann der Stoff seine Moleküle nicht auf Wasser übertragen.
Was ist der Löslichkeitskoeffizient
Der Löslichkeitskoeffizient (k) ist ein Maß für die maximale Masse einer Substanz (g), die in 100 g Wasser oder einer anderen Substanz verdünnt werden kann.
Lösungsmittel
Dieser Prozess beinh altet ein Lösungsmittel und einen gelösten Stoff. Die erste unterscheidet sich darin, dass sie anfänglich im gleichen Aggregatzustand wie die endgültige Mischung vorliegt. Es wird in der Regel in größeren Mengen eingenommen.
Viele Menschen wissen jedoch, dass Wasser in der Chemie eine besondere Stellung einnimmt. Dafür gibt es gesonderte Regeln. Eine Lösung, in der H2O vorhanden ist, wird als wässrige Lösung bezeichnet. Wenn man davon spricht, ist die Flüssigkeit ein Extraktionsmittel, selbst wenn sie in geringerer Menge vorliegt. Ein Beispiel ist eine 80%ige Lösung von Salpetersäure in Wasser. Die Mengenverhältnisse sind hier nicht gleich Obwohl der Wasseranteil geringer ist als der Säureanteil, ist es falsch, die Substanz als 20%ige Lösung von Wasser in Salpetersäure zu bezeichnen.
Es gibt Mischungen, denen H2O fehlt. Sie werden den Namen tragennicht wässrig. Solche Elektrolytlösungen sind Ionenleiter. Sie enth alten einzelne oder Mischungen von Extraktionsmitteln. Sie bestehen aus Ionen und Molekülen. Sie werden in Branchen wie der Medizin, der Herstellung von Haush altschemikalien, der Kosmetik und anderen Bereichen eingesetzt. Sie können mehrere gewünschte Substanzen mit unterschiedlicher Löslichkeit kombinieren. Die Bestandteile vieler Produkte, die äußerlich angewendet werden, sind hydrophob. Mit anderen Worten, sie interagieren nicht gut mit Wasser. In solchen Mischungen können die Lösungsmittel flüchtig, nicht flüchtig oder kombiniert sein. Organische Substanzen lösen Fette im ersten Fall gut auf. Die flüchtigen Stoffe umfassen Alkohole, Kohlenwasserstoffe, Aldehyde und andere. Sie sind oft in Haush altschemikalien enth alten. Nichtflüchtige werden am häufigsten zur Herstellung von Salben verwendet. Dies sind fette Öle, flüssiges Paraffin, Glycerin und andere. Kombiniert wird eine Mischung aus flüchtigen und nichtflüchtigen Stoffen, beispielsweise Ethanol mit Glycerin, Glycerin mit Dimexid. Sie können auch Wasser enth alten.
Arten von Lösungen nach Sättigungsgrad
Eine gesättigte Lösung ist eine Mischung von Chemikalien, die die maximale Konzentration einer Substanz in einem Lösungsmittel bei einer bestimmten Temperatur enthält. Es wird nicht weiter brüten. Bei der Herstellung eines Feststoffes fällt ein Niederschlag auf, der damit im dynamischen Gleichgewicht steht. Dieser Begriff bezeichnet einen Zustand, der zeitlich anhält, weil er gleichzeitig in zwei entgegengesetzte Richtungen (Vorwärts- und Rückwärtsreaktionen) mit gleicher Geschwindigkeit fließt.
Wenn die Substanzbei konstanter Temperatur noch zersetzen kann, dann ist diese Lösung ungesättigt. Sie sind stabil. Wenn Sie ihnen jedoch weiterhin eine Substanz hinzufügen, wird sie in Wasser (oder einer anderen Flüssigkeit) verdünnt, bis sie ihre maximale Konzentration erreicht.
Noch ein Blick - übersättigt. Es enthält mehr gelöste Stoffe, als es bei einer konstanten Temperatur sein kann. Aufgrund der Tatsache, dass sie sich in einem instabilen Gleichgewicht befinden, verursacht eine physikalische Einwirkung auf sie eine Kristallisation.
Wie unterscheidet man eine gesättigte Lösung von einer ungesättigten?
Das ist ganz einfach. Handelt es sich um einen Feststoff, so ist in einer gesättigten Lösung ein Niederschlag zu erkennen. In diesem Fall kann das Extraktionsmittel eindicken, wie z. B. in einer gesättigten Zusammensetzung Wasser, dem Zucker zugesetzt wurde.
Aber wenn Sie die Bedingungen ändern, die Temperatur erhöhen, dann wird es nicht mehr berücksichtigt gesättigt, da bei höherer Temperatur die maximale Konzentration dieses Stoffes anders ist.
Theorien der Interaktion von Lösungskomponenten
Es gibt drei Theorien bezüglich der Wechselwirkung von Elementen in einer Mischung: physikalische, chemische und moderne. Die Autoren des ersten sind Svante August Arrhenius und Wilhelm Friedrich Ostwald. Sie nahmen an, dass die Partikel des Lösungsmittels und des gelösten Stoffes aufgrund der Diffusion gleichmäßig über das Volumen der Mischung verteilt waren, aber es gab keine Wechselwirkung zwischen ihnen. Die chemische Theorie von Dmitri Iwanowitsch Mendelejew ist das Gegenteil davon. Demnach, als Folge der chemischen Wechselwirkung zwischen ihnen, instabilVerbindungen konstanter oder variabler Zusammensetzung, die Solvate genannt werden.
Derzeit wird die einheitliche Theorie von Vladimir Aleksandrovich Kistyakovsky und Ivan Alekseevich Kablukov verwendet. Es kombiniert Physikalisches und Chemisches. Die moderne Theorie besagt, dass es in der Lösung sowohl nicht wechselwirkende Stoffteilchen als auch die Produkte ihrer Wechselwirkung gibt - Solvate, deren Existenz Mendelejew bewiesen hat. Wenn das Extraktionsmittel Wasser ist, werden sie als Hydrate bezeichnet. Das Phänomen, bei dem Solvate (Hydrate) gebildet werden, wird Solvatation (Hydratation) genannt. Es beeinflusst alle physikalischen und chemischen Prozesse und verändert die Eigenschaften der Moleküle in der Mischung. Die Solvatisierung erfolgt aufgrund der Tatsache, dass die Solvatationshülle, die aus eng damit verbundenen Molekülen des Extraktionsmittels besteht, das gelöste Molekül umgibt.
Faktoren, die die Löslichkeit von Stoffen beeinflussen
Chemische Zusammensetzung von Stoffen. Auch für Reagenzien gilt die Regel „Gleiches zieht Gleiches an“. Substanzen mit ähnlichen physikalischen und chemischen Eigenschaften können sich schneller gegenseitig auflösen. Beispielsweise interagieren unpolare Verbindungen gut mit unpolaren. Substanzen mit polaren Molekülen oder einer ionischen Struktur werden in polaren beispielsweise in Wasser verdünnt. Salze, Laugen und andere Bestandteile zersetzen sich darin, während unpolare das Gegenteil bewirken. Ein einfaches Beispiel kann gegeben werden. Zur Herstellung einer gesättigten Zuckerlösung in Wasser wird eine größere Stoffmenge benötigt als bei Salz. Was bedeutet das? Einfach ausgedrückt, Sie können viel mehr züchtenZucker in Wasser als Salz.
Temperatur. Um die Löslichkeit von Feststoffen in Flüssigkeiten zu erhöhen, müssen Sie die Temperatur des Extraktionsmittels erhöhen (funktioniert in den meisten Fällen). Ein Beispiel kann gezeigt werden. Wenn Sie eine Prise Natriumchlorid (Salz) in k altes Wasser geben, dauert dieser Vorgang sehr lange. Wenn Sie dasselbe mit einem heißen Medium tun, wird die Auflösung viel schneller sein. Dies erklärt sich aus der Tatsache, dass infolge eines Temperaturanstiegs die kinetische Energie zunimmt, von der häufig eine erhebliche Menge für die Zerstörung von Bindungen zwischen Molekülen und Ionen eines Feststoffs aufgewendet wird. Bei Lithium-, Magnesium-, Aluminium- und Alkalisalzen nimmt jedoch bei Temperaturerhöhung die Löslichkeit ab.
Druck. Dieser Faktor betrifft nur Gase. Ihre Löslichkeit nimmt mit zunehmendem Druck zu. Immerhin wird das Volumen der Gase reduziert.
Auflösungsrate ändern
Verwechseln Sie diesen Indikator nicht mit der Löslichkeit. Schließlich beeinflussen unterschiedliche Faktoren die Veränderung dieser beiden Indikatoren.
Der Grad der Fragmentierung der gelösten Substanz. Dieser Faktor beeinflusst die Löslichkeit von Feststoffen in Flüssigkeiten. Im ganzen (klumpigen) Zustand wird die Zusammensetzung länger verdünnt als die in kleine Stücke gebrochene. Nehmen wir ein Beispiel. Ein fester Salzblock braucht viel länger, um sich in Wasser aufzulösen als Salz in Form von Sand.
Rührgeschwindigkeit. Dieser Vorgang kann bekanntermaßen durch Rühren katalysiert werden. Auch seine Geschwindigkeit ist wichtig, denn je größer er ist, desto schneller löst er sich auf. Substanz in Flüssigkeit.
Warum müssen wir die Löslichkeit von Feststoffen in Wasser kennen?
Zunächst werden solche Schemata benötigt, um chemische Gleichungen richtig zu lösen. In der Löslichkeitstabelle sind Ladungen aller Substanzen enth alten. Sie müssen bekannt sein, um die Reagenzien richtig zu erfassen und die Reaktionsgleichung einer chemischen Reaktion aufzustellen. Die Löslichkeit in Wasser zeigt an, ob das Salz oder die Base dissoziieren kann. Wässrige Verbindungen, die Strom leiten, haben starke Elektrolyte in ihrer Zusammensetzung. Es gibt noch einen anderen Typ. Diejenigen, die den Strom schlecht leiten, gelten als schwache Elektrolyte. Im ersten Fall handelt es sich bei den Komponenten um Substanzen, die in Wasser vollständig ionisiert werden. Während schwache Elektrolyte diesen Indikator nur in geringem Maße zeigen.
Gleichungen für chemische Reaktionen
Es gibt mehrere Arten von Gleichungen: molekular, vollionisch und kurzionisch. Tatsächlich ist die letzte Option eine verkürzte Form von Molecular. Dies ist die endgültige Antwort. Die vollständige Gleichung enthält die Reaktanten und Produkte der Reaktion. Jetzt kommt die Löslichkeitstabelle von Stoffen an die Reihe. Zunächst muss geprüft werden, ob die Reaktion durchführbar ist, also ob eine der Reaktionsbedingungen erfüllt ist. Es gibt nur 3 davon: Wasserbildung, Gasfreisetzung, Niederschlag. Wenn die ersten beiden Bedingungen nicht erfüllt sind, müssen Sie die letzte überprüfen. Dazu müssen Sie sich die Löslichkeitstabelle ansehen und herausfinden, ob in den Reaktionsprodukten ein unlösliches Salz oder eine unlösliche Base enth alten ist. Wenn ja, dann ist dies das Sediment. Außerdem wird die Tabelle benötigt, um die Ionengleichung zu schreiben. Da alle löslichen Salze und Basen starke Elektrolyte sind,dann zerfallen sie in Kationen und Anionen. Weiterhin werden ungebundene Ionen reduziert und die Gleichung in Kurzform geschrieben. Beispiel:
- K2SO4+BaCl2=BaSO4 ↓+2HCl,
- 2K+2SO4+Ba+2Cl=BaSO4↓+2K+2Cl,
- Ba+SO4=BaSO4↓.
Daher ist die Löslichkeitstabelle von Substanzen eine der Schlüsselbedingungen für die Lösung ionischer Gleichungen.
Detaillierte Tabelle hilft Ihnen herauszufinden, wie viel Komponente Sie einnehmen müssen, um eine reichh altige Mischung zuzubereiten.
Löslichkeitstabelle
Dies ist die übliche unvollständige Tabelle. Es ist wichtig, dass hier die Wassertemperatur angegeben wird, da dies einer der Faktoren ist, die wir oben bereits besprochen haben.
Wie verwende ich die Löslichkeitstabelle?
Die Löslichkeitstabelle von Stoffen in Wasser ist einer der wichtigsten Helfer eines Chemikers. Es zeigt, wie verschiedene Stoffe und Verbindungen mit Wasser interagieren. Die Löslichkeit von Feststoffen in einer Flüssigkeit ist ein Indikator, ohne den viele chemische Manipulationen unmöglich sind.
Die Tabelle ist sehr einfach zu bedienen. Kationen (positiv geladene Teilchen) werden in die erste Zeile geschrieben, Anionen (negativ geladene Teilchen) in die zweite Zeile. Der größte Teil der Tabelle wird von einem Raster mit bestimmten Symbolen in jeder Zelle eingenommen. Dies sind die Buchstaben „P“, „M“, „H“und die Zeichen „-“und „?“.
- "P" - Verbindung löst sich auf;
- "M" - löst sich etwas auf;
- "H" - löst sich nicht auf;
- "-" - keine Verbindung vorhanden;
- "?" - Es liegen keine Informationen über das Bestehen der Verbindung vor.
Es gibt eine leere Zelle in dieser Tabelle - das ist Wasser.
Einfaches Beispiel
Nun zur Arbeit mit solchem Material. Angenommen, Sie müssen herausfinden, ob Salz in Wasser löslich ist – MgSo4 (Magnesiumsulfat). Dazu müssen Sie die Sp alte Mg2+ finden und zur Zeile SO42- gehen. An ihrem Schnittpunkt befindet sich der Buchstabe P, was bedeutet, dass die Verbindung löslich ist.
Schlussfolgerung
Also haben wir uns mit der Frage der Löslichkeit von Stoffen in Wasser beschäftigt und nicht nur. Zweifellos wird dieses Wissen für das weitere Studium der Chemie nützlich sein. Schließlich spielt dort die Löslichkeit von Stoffen eine wichtige Rolle. Es wird nützlich sein, um chemische Gleichungen und verschiedene Probleme zu lösen.
