Chemie ist eine interessante und recht komplexe Wissenschaft. Seine Begriffe und Konzepte begegnen uns im Alltag, und es ist nicht immer intuitiv klar, was sie bedeuten und was ihre Bedeutung ist. Eines dieser Konzepte ist die Löslichkeit. Dieser Begriff ist in der Lösungstheorie weit verbreitet, und im Alltag begegnen wir seiner Verwendung, weil wir von denselben Lösungen umgeben sind. Aber es ist nicht so sehr die Verwendung dieses Begriffs wichtig, sondern die physikalischen Phänomene, die er bezeichnet. Aber bevor wir zum Hauptteil unserer Geschichte übergehen, lassen Sie uns ins 19. Jahrhundert vorspulen, als Svante Arrhenius und Wilhelm Ostwald die Theorie der elektrolytischen Dissoziation formulierten.
Verlauf
Das Studium von Lösungen und Löslichkeit beginnt mit der physikalischen Theorie der Dissoziation. Es ist am einfachsten zu verstehen, aber zu primitiv und stimmt nur in einigen Momenten mit der Realität überein. Die Essenz dieser Theorie besteht darin, dass der gelöste Stoff, der in die Lösung gelangt, in geladene Teilchen zerfällt, die als Ionen bezeichnet werden. Es sind diese Partikel, die die chemischen Eigenschaften der Lösung und einige ihrer physikalischen Eigenschaften bestimmen, einschließlich Leitfähigkeit und Siedepunkt, Schmelzpunkt und Kristallisationspunkt.
Aber es gibt noch mehrkomplexe Theorien, die eine Lösung als ein System betrachten, in dem die Teilchen miteinander wechselwirken und die sogenannten Solvate bilden - von Dipolen umgebene Ionen. Ein Dipol ist im Allgemeinen ein neutrales Molekül, dessen Pole entgegengesetzt geladen sind. Der Dipol ist meistens ein Lösungsmittelmolekül. Beim Eintritt in die Lösung zerfällt die gelöste Substanz in Ionen, und die Dipole werden von dem ihnen entgegengesetzt geladenen Ende zu einem Ion und vom anderen entgegengesetzt geladenen Ende zu anderen Ionen angezogen. So werden Solvate erh alten - Moleküle mit einer Hülle aus anderen neutralen Molekülen.
Lassen Sie uns nun ein wenig über die Essenz der Theorien selbst sprechen und sie genauer betrachten.
Lösungstheorien
Die Bildung solcher Teilchen kann viele Phänomene erklären, die mit der klassischen Lösungstheorie nicht beschrieben werden können. Zum Beispiel der thermische Effekt der Auflösungsreaktion. Vom Standpunkt der Arrhenius-Theorie aus ist es schwierig zu sagen, warum beim Auflösen einer Substanz in einer anderen Wärme absorbiert und abgegeben werden kann. Ja, das Kristallgitter wird zerstört, und daher wird entweder Energie verbraucht und die Lösung kühlt ab, oder beim Zerfall aufgrund der überschüssigen Energie chemischer Bindungen freigesetzt. Dies erweist sich jedoch vom Standpunkt der klassischen Theorie aus als unmöglich zu erklären, da der Zerstörungsmechanismus selbst unverständlich bleibt. Und wenn wir die chemische Lösungstheorie anwenden, wird deutlich, dass Lösungsmittelmoleküle, die in die Hohlräume des Gitters eingeklemmt sind, es von innen zerstören, als würden sie es "einschließen". Ionen voneinander durch eine Solvatationshülle.
Im nächsten Abschnitt werden wir uns ansehen, was Löslichkeit ist und alles, was mit dieser scheinbar einfachen und intuitiven Größe zu tun hat.
Das Konzept der Löslichkeit
Es ist rein intuitiv, dass die Löslichkeit angibt, wie gut sich eine Substanz in einem bestimmten Lösungsmittel auflöst. Wir wissen jedoch normalerweise sehr wenig über die Art der Auflösung von Stoffen. Warum löst sich zum Beispiel Kreide nicht in Wasser und Kochsalz - umgekehrt? Es geht um die Stärke der Bindungen innerhalb des Moleküls. Wenn die Bindungen stark sind, können diese Partikel deshalb nicht in Ionen dissoziieren, wodurch der Kristall zerstört wird. Daher bleibt es unlöslich.
Löslichkeit ist ein quantitatives Merkmal, das zeigt, welcher Anteil eines gelösten Stoffes in Form von solvatisierten Partikeln vorliegt. Sein Wert hängt von der Art des gelösten Stoffes und des Lösungsmittels ab. Die Löslichkeit in Wasser für verschiedene Substanzen ist unterschiedlich, abhängig von den Bindungen zwischen Atomen im Molekül. Substanzen mit kovalenten Bindungen haben die geringste Löslichkeit, solche mit ionischen Bindungen die höchste.
Aber es ist nicht immer möglich zu verstehen, welche Löslichkeit groß und welche klein ist. Daher werden wir im nächsten Abschnitt diskutieren, wie die Löslichkeit verschiedener Substanzen in Wasser ist.
Vergleich
Es gibt viele flüssige Lösungsmittel in der Natur. Es gibt noch weitere alternative Substanzen, die als letzte dienen können, wenn bestimmte Bedingungen erreicht werden, zum Beispiel ein bestimmterAggregatzustand. Es wird klar, dass es nicht für eine Ewigkeit ausreichen wird, wenn Sie Daten über die Löslichkeit jedes Paares "gelöster Stoff - Lösungsmittel" ineinander sammeln, da die Kombinationen riesig sind. Daher ist Wasser auf unserem Planeten das universelle Lösungsmittel und der Standard. Sie taten dies, weil es auf der Erde am häufigsten vorkommt.
So wurde eine Wasserlöslichkeitstabelle für viele hundert und tausend Substanzen erstellt. Wir haben es alle gesehen, aber in einer kürzeren und verständlicheren Version. Die Zellen der Tabelle enth alten Buchstaben, die eine lösliche Substanz, unlöslich oder leicht löslich bezeichnen. Aber es gibt höher spezialisierte Tische für diejenigen, die sich ernsthaft mit Chemie auskennen. Sie gibt den genauen Zahlenwert der Löslichkeit in Gramm pro Liter Lösung an.
Nun wenden wir uns der Theorie über so etwas wie Löslichkeit zu.
Löslichkeitschemie
Wie der Auflösungsprozess selbst abläuft, haben wir bereits in den vorangegangenen Abschnitten analysiert. Aber wie zum Beispiel alles als Reaktion aufschreiben? Hier ist nicht alles so einfach. Wenn beispielsweise eine Säure gelöst wird, reagiert ein Wasserstoffion mit Wasser zu einem Hydroniumion H3O+. Für HCl sieht die Reaktionsgleichung also so aus:
HCl + H2O =H3O+ + Cl-
Die Löslichkeit von Salzen wird, abhängig von ihrer Struktur, auch durch ihre chemische Reaktion bestimmt. Die Art des letzteren hängt von der Struktur des Salzes ab undBindungen innerhalb seiner Moleküle.
Wir haben herausgefunden, wie man die Löslichkeit von Salzen in Wasser grafisch aufzeichnet. Jetzt geht es an die praktische Anwendung.
Bewerbung
Wenn Sie die Fälle auflisten, in denen dieser Wert benötigt wird, reicht nicht einmal ein Jahrhundert. Indirekt können Sie damit andere Größen berechnen, die für das Studium einer Lösung sehr wichtig sind. Ohne sie könnten wir die genaue Konzentration des Stoffes, seine Aktivität nicht kennen, wir könnten nicht beurteilen, ob das Medikament einen Menschen heilt oder tötet (schließlich ist auch Wasser in großen Mengen lebensbedrohlich).
Neben der chemischen Industrie und wissenschaftlichen Zwecken ist es auch im Alltag notwendig, das Wesen der Löslichkeit zu verstehen. Tatsächlich ist es manchmal erforderlich, beispielsweise eine übersättigte Lösung einer Substanz herzustellen. Dies ist zum Beispiel notwendig, um Salzkristalle für die Hausaufgaben eines Kindes zu erh alten. Wenn wir die Löslichkeit von Salz in Wasser kennen, können wir leicht bestimmen, wie viel Salz in ein Gefäß gegossen werden muss, damit es beginnt auszufallen und aus einem Überschuss Kristalle zu bilden.
Bevor wir unseren kurzen Ausflug in die Chemie abschließen, lassen Sie uns über einige Konzepte zur Löslichkeit sprechen.
Was ist sonst noch interessant?
Wenn Sie diesen Abschnitt erreicht haben, haben Sie unserer Meinung nach bereits verstanden, dass Löslichkeit nicht nur eine seltsame chemische Größe ist. Es ist die Grundlage für andere Größen. Und darunter: Konzentration, Aktivität, Dissoziationskonstante, pH-Wert. Und dies ist keine vollständige Liste. Mindestens eins muss man gehört habenaus diesen Worten. Ohne dieses Wissen um die Natur von Lösungen, dessen Studium mit der Löslichkeit begann, können wir uns die moderne Chemie und Physik nicht mehr vorstellen. Was ist hier die Physik? Manchmal beschäftigen sich Physiker auch mit Lösungen, messen ihre Leitfähigkeit und nutzen ihre anderen Eigenschaften für ihre Zwecke.
Schlussfolgerung
In diesem Artikel haben wir ein chemisches Konzept wie die Löslichkeit kennengelernt. Dies war wahrscheinlich eine ziemlich nützliche Information, da die meisten von uns die tiefe Essenz der Lösungstheorie kaum verstehen, ohne den Wunsch zu haben, sich im Detail mit ihrem Studium zu befassen. In jedem Fall ist es sehr nützlich, sein Gehirn zu trainieren, indem man etwas Neues lernt. Schließlich muss ein Mensch sein ganzes Leben lang „studieren, lernen und nochmals lernen“.
