Ουσίες που είναι αδιάλυτες στο νερό. Διάλυση

Λύσηονομάζεται ένα θερμοδυναμικά σταθερό ομοιογενές (μονοφασικό) σύστημα μεταβλητής σύνθεσης, που αποτελείται από δύο ή περισσότερα συστατικά ( ΧΗΜΙΚΕΣ ΟΥΣΙΕΣ). Τα συστατικά που συνθέτουν ένα διάλυμα είναι ένας διαλύτης και μια διαλυμένη ουσία. Συνήθως, ο διαλύτης θεωρείται ότι είναι το συστατικό που σε καθαρή μορφήυπάρχει στο ίδιο κατάσταση συνάθροισηςως το προκύπτον διάλυμα (για παράδειγμα, στην περίπτωση ενός υδατικού διαλύματος άλατος, ο διαλύτης είναι, φυσικά, νερό). Εάν και τα δύο συστατικά πριν από τη διάλυση ήταν στην ίδια κατάσταση συσσωμάτωσης (για παράδειγμα, αλκοόλη και νερό), τότε το συστατικό που είναι σε μεγαλύτερη ποσότητα θεωρείται ως διαλύτης.

Τα διαλύματα είναι υγρά, στερεά και αέρια.

Τα υγρά διαλύματα είναι διαλύματα αλάτων, ζάχαρης, αλκοόλης σε νερό. Τα υγρά διαλύματα μπορεί να είναι υδατικά ή μη υδατικά. Τα υδατικά διαλύματα είναι διαλύματα στα οποία ο διαλύτης είναι νερό. Δεν υδατικά διαλύματα- πρόκειται για διαλύματα στα οποία τα οργανικά υγρά (βενζόλιο, αλκοόλη, αιθέρας κ.λπ.) είναι διαλύτες. Τα στερεά διαλύματα είναι κράματα μετάλλων. Αέρια διαλύματα– αέρας και άλλα μείγματα αερίων.

Διαδικασία διάλυσης. Η διάλυση είναι μια πολύπλοκη φυσική και χημική διαδικασία. Κατά τη διάρκεια της φυσικής διαδικασίας, η δομή της διαλυμένης ουσίας καταστρέφεται και τα σωματίδια της κατανέμονται μεταξύ των μορίων του διαλύτη. Μια χημική διεργασία είναι η αλληλεπίδραση των μορίων του διαλύτη με τα σωματίδια της διαλυμένης ουσίας. Ως αποτέλεσμα αυτής της αλληλεπίδρασης, διαλύματα.Εάν ο διαλύτης είναι νερό, τότε ονομάζονται τα επιδιαλυτώματα που προκύπτουν ενυδατώνει.Η διαδικασία σχηματισμού των επιδιαλυτωμάτων ονομάζεται διαλυτοποίηση, η διαδικασία σχηματισμού ένυδρων ενυδάτωσης ονομάζεται ενυδάτωση. Όταν τα υδατικά διαλύματα εξατμίζονται, σχηματίζονται κρυσταλλικές ένυδρες ενώσεις - αυτές είναι κρυσταλλικές ουσίες, που περιλαμβάνουν ορισμένο αριθμό μορίων νερού (νερό κρυστάλλωσης). Παραδείγματα κρυσταλλικών ένυδρων: CuSO 4 . 5Η2Ο - πενταένυδρος θειικός χαλκός (II). FeSO4 . 7Η2Ο - επταένυδρος θειικός σίδηρος (II).

Η φυσική διαδικασία της διάλυσης προχωρά εξαγοράενέργεια, χημική τονίζοντας. Εάν ως αποτέλεσμα της ενυδάτωσης (διαλυτοποίησης) απελευθερώνεται περισσότερη ενέργεια από αυτή που απορροφάται κατά την καταστροφή της δομής μιας ουσίας, τότε η διάλυση - εξώθερμηεπεξεργάζομαι, διαδικασία. Ενέργεια απελευθερώνεται κατά τη διάλυση του NaOH, του H 2 SO 4 , του Na 2 CO 3 , του ZnSO 4 και άλλων ουσιών. Εάν απαιτείται περισσότερη ενέργεια για την καταστροφή της δομής μιας ουσίας από αυτή που απελευθερώνεται κατά την ενυδάτωση, τότε η διάλυση - ενδόθερμοςεπεξεργάζομαι, διαδικασία. Η απορρόφηση ενέργειας συμβαίνει όταν NaNO 3 , KCl, NH 4 NO 3 , K 2 SO 4 , NH 4 Cl και ορισμένες άλλες ουσίες διαλύονται στο νερό.

Η ποσότητα ενέργειας που απελευθερώνεται ή απορροφάται κατά τη διάλυση ονομάζεται θερμική επίδραση της διάλυσης.

Διαλυτότηταουσία είναι η ικανότητά της να κατανέμεται σε άλλη ουσία με τη μορφή ατόμων, ιόντων ή μορίων με το σχηματισμό ενός θερμοδυναμικά σταθερού συστήματος μεταβλητής σύνθεσης. Ποσοτικό χαρακτηριστικόδιαλυτότητα είναι παράγοντας διαλυτότητας, που δείχνει ποια είναι η μέγιστη μάζα μιας ουσίας που μπορεί να διαλυθεί σε 1000 ή 100 g νερού σε μια δεδομένη θερμοκρασία. Η διαλυτότητα μιας ουσίας εξαρτάται από τη φύση του διαλύτη και της ουσίας, από τη θερμοκρασία και την πίεση (για αέρια). Διαλυτότητα στερεάαυξάνεται κυρίως με την αύξηση της θερμοκρασίας. Η διαλυτότητα των αερίων μειώνεται με την αύξηση της θερμοκρασίας, αλλά αυξάνεται με την αύξηση της πίεσης.

Σύμφωνα με τη διαλυτότητά τους στο νερό, οι ουσίες χωρίζονται σε τρεις ομάδες:

1. Πολύ διαλυτό (σελ.). Η διαλυτότητα των ουσιών είναι μεγαλύτερη από 10 g σε 1000 g νερού. Για παράδειγμα, 2000 g ζάχαρης διαλύονται σε 1000 g νερό ή 1 λίτρο νερό.

2. Ελαφρώς διαλυτό (μ.). Η διαλυτότητα των ουσιών είναι από 0,01 g έως 10 g σε 1000 g νερού. Για παράδειγμα, 2 g γύψου (CaSO 4 . 2 H 2 O) διαλύεται σε 1000 g νερού.

3. Πρακτικά αδιάλυτο (n.). Η διαλυτότητα των ουσιών είναι μικρότερη από 0,01 g σε 1000 g νερού. Για παράδειγμα, σε 1000 g νερού, 1,5 . 10 -3 g AgCl.

Όταν διαλύονται ουσίες, μπορούν να σχηματιστούν κορεσμένα, ακόρεστα και υπερκορεσμένα διαλύματα.

κορεσμένο διάλυμαείναι ένα διάλυμα που περιέχει μέγιστο ποσόδιαλυμένη υπό δεδομένες συνθήκες. Όταν μια ουσία προστίθεται σε ένα τέτοιο διάλυμα, η ουσία δεν διαλύεται πλέον.

Δεν κορεσμένο διάλυμα Διάλυμα που περιέχει λιγότερη διαλυμένη ουσία από ένα κορεσμένο διάλυμα υπό δεδομένες συνθήκες. Όταν μια ουσία προστίθεται σε ένα τέτοιο διάλυμα, η ουσία εξακολουθεί να διαλύεται.

Μερικές φορές είναι δυνατό να ληφθεί ένα διάλυμα στο οποίο η διαλυμένη ουσία περιέχει περισσότερα από ό,τι σε ένα κορεσμένο διάλυμα σε μια δεδομένη θερμοκρασία. Ένα τέτοιο διάλυμα ονομάζεται υπερκορεσμένο. Αυτό το διάλυμα λαμβάνεται με προσεκτική ψύξη του κορεσμένου διαλύματος σε θερμοκρασία δωματίου. Τα υπερκορεσμένα διαλύματα είναι πολύ ασταθή. Η κρυστάλλωση μιας ουσίας σε ένα τέτοιο διάλυμα μπορεί να προκληθεί με το τρίψιμο των τοιχωμάτων του δοχείου στο οποίο βρίσκεται το διάλυμα με μια γυάλινη ράβδο. Αυτή η μέθοδος χρησιμοποιείται κατά την εκτέλεση ορισμένων ποιοτικών αντιδράσεων.

Η διαλυτότητα μιας ουσίας μπορεί επίσης να εκφραστεί από τη μοριακή συγκέντρωση του κορεσμένου διαλύματός της (τμήμα 2.2).

Σταθερά διαλυτότητας. Ας εξετάσουμε τις διεργασίες που συμβαίνουν κατά την αλληλεπίδραση ενός κακώς διαλυτού αλλά ισχυρού ηλεκτρολύτη θειικού βαρίου BaSO 4 με το νερό. Κάτω από τη δράση των διπόλων του νερού, ιόντα Ba 2+ και SO 4 2 - από κρυσταλλικού πλέγματοςΤο BaSO 4 θα περάσει στην υγρή φάση. Ταυτόχρονα με αυτή τη διαδικασία, υπό την επήρεια ηλεκτροστατικό πεδίομέρος των ιόντων Ba 2+ και SO 4 2 - θα αποτεθεί και πάλι στο κρυσταλλικό πλέγμα (Εικ. 3). Σε μια δεδομένη θερμοκρασία, θα δημιουργηθεί τελικά μια ισορροπία σε ένα ετερογενές σύστημα: ο ρυθμός της διαδικασίας διάλυσης (V 1) θα είναι ίσος με τον ρυθμό της διαδικασίας καθίζησης (V 2), δηλ.

BaSO 4 ⇄ Ba 2+ + SO 4 2 -

στερεό διάλυμα

Ρύζι. 3. Κορεσμένο διάλυμα θειικού βαρίου

Ένα διάλυμα σε ισορροπία με τη στερεή φάση BaSO 4 ονομάζεται πλούσιοςσε σχέση με το θειικό βάριο.

Ένα κορεσμένο διάλυμα είναι ένα ετερογενές σύστημα ισορροπίας που χαρακτηρίζεται από μια σταθερά χημική ισορροπία:

, (1)

όπου a (Ba 2+) είναι η δραστηριότητα των ιόντων βαρίου. a(SO 4 2-) - δραστικότητα θειικών ιόντων.

α (BaSO 4) είναι η δραστηριότητα των μορίων θειικού βαρίου.

Ο παρονομαστής αυτού του κλάσματος - η δραστηριότητα του κρυσταλλικού BaSO 4 - είναι μια σταθερή τιμή, ίσο με ένα. Το γινόμενο δύο σταθερών δίνει ένα νέο σταθερή τιμή, το οποιο ονομαζεται σταθερά θερμοδυναμικής διαλυτότηταςκαι συμβολίζουμε K s °:

K s ° \u003d a (Ba 2+) . α(SO 4 2-). (2)

Αυτή η τιμή ονομαζόταν προηγουμένως προϊόν διαλυτότητας και ονομαζόταν PR.

Έτσι, σε ένα κορεσμένο διάλυμα ενός κακώς διαλυτού ισχυρού ηλεκτρολύτη, το γινόμενο των ενεργειών ισορροπίας των ιόντων του είναι μια σταθερή τιμή σε μια δεδομένη θερμοκρασία.

Αν δεχτούμε ότι σε κορεσμένο διάλυμα υπάρχει λίγο διαλυτός ηλεκτρολύτηςπαράγοντα δραστηριότητας φά~1, τότε η δραστικότητα των ιόντων σε αυτή την περίπτωση μπορεί να αντικατασταθεί από τις συγκεντρώσεις τους, αφού α( Χ) = φά (Χ) . ΑΠΟ( Χ). Η θερμοδυναμική σταθερά διαλυτότητας K s ° θα μετατραπεί στη σταθερά διαλυτότητας συγκέντρωσης K s:

K s \u003d C (Ba 2+) . C(SO 4 2-), (3)

όπου C(Ba 2+) και C(SO 4 2 -) είναι οι συγκεντρώσεις ισορροπίας των ιόντων Ba 2+ και SO 4 2 - (mol / l) σε κορεσμένο διάλυμα θειικού βαρίου.

Για να απλοποιηθούν οι υπολογισμοί, συνήθως χρησιμοποιείται η σταθερά διαλυτότητας συγκέντρωσης K s, λαμβάνοντας φά(Χ) = 1 (Παράρτημα 2).

Αν είναι αραιά διαλυτό ισχυρός ηλεκτρολύτηςσχηματίζει πολλά ιόντα κατά τη διάσταση, τότε η έκφραση K s (ή K s °) περιλαμβάνει τις αντίστοιχες δυνάμεις ίσες με τους στοιχειομετρικούς συντελεστές:

PbCl 2 ⇄ Pb 2+ + 2 Cl-; K s \u003d C (Pb 2+) . C2 (Cl-);

Ag3PO4 ⇄ 3 Ag + + PO 4 3 - ; K s \u003d C 3 (Ag +) . C (PO 4 3 -).

ΣΤΟ γενική εικόναέκφραση της σταθεράς διαλυτότητας συγκέντρωσης για τον ηλεκτρολύτη A m B n ⇄ ΜΈνα n+ + n B m - έχει τη μορφή

K s \u003d C m (A n+) . C n (B m -),

όπου C είναι οι συγκεντρώσεις των ιόντων A n+ και Bm σε κορεσμένο διάλυμα ηλεκτρολύτη σε mol/l.

Η τιμή του K s χρησιμοποιείται συνήθως μόνο για ηλεκτρολύτες, η διαλυτότητα των οποίων στο νερό δεν υπερβαίνει τα 0,01 mol/l.

Συνθήκες βροχοπτώσεων

Ας υποθέσουμε ότι c είναι η πραγματική συγκέντρωση ιόντων ενός ελάχιστα διαλυτού ηλεκτρολύτη σε διάλυμα.

Αν C m (A n +) . Με n (B m -) > K s , τότε θα σχηματιστεί ίζημα, γιατί το διάλυμα γίνεται υπερκορεσμένο.

Αν C m (A n +) . C n (B m -)< K s , то раствор является ненасыщенным и осадок не образуется.

Ιδιότητες διαλύματος. Παρακάτω εξετάζουμε τις ιδιότητες των διαλυμάτων μη ηλεκτρολυτών. Στην περίπτωση των ηλεκτρολυτών, εισάγεται ένας διορθωτικός ισοτονικός συντελεστής στους παραπάνω τύπους.

Εάν μια μη πτητική ουσία διαλυθεί σε ένα υγρό, τότε η πίεση κορεσμένο ατμόπάνω από ένα διάλυμα είναι μικρότερη από την πίεση κορεσμένων ατμών σε έναν καθαρό διαλύτη. Ταυτόχρονα με τη μείωση της τάσης ατμών πάνω από το διάλυμα, παρατηρείται αλλαγή στο σημείο βρασμού και πήξης του. τα σημεία βρασμού των διαλυμάτων αυξάνονται και τα σημεία πήξης μειώνονται σε σύγκριση με τις θερμοκρασίες που χαρακτηρίζουν τους καθαρούς διαλύτες.

Η σχετική μείωση του σημείου πήξης ή η σχετική αύξηση του σημείου βρασμού ενός διαλύματος είναι ανάλογη της συγκέντρωσής του.

Η διαλυτότητα των ουσιών εξαρτάται από τη φύση του διαλύτη και της ουσίας που διαλύεται, καθώς και από τις συνθήκες διάλυσης: θερμοκρασία, πίεση (για αέρια), συγκέντρωση και παρουσία άλλων διαλυμένων ουσιών.

Ορισμένες ουσίες διαλύονται καλά σε ένα συγκεκριμένο διαλύτη, άλλες ελάχιστα. Αλλά είναι επίσης δυνατό να ποσοτικοποιηθεί η ικανότητα μιας ουσίας να διαλύεται ή, με άλλα λόγια, η διαλυτότητα μιας ουσίας.

Διαλυτότηταονομάζεται η ικανότητα μιας ουσίας να διαλύεται σε έναν συγκεκριμένο διαλύτη. Μέτρο της διαλυτότητας μιας ουσίας υπό δεδομένες συνθήκες είναι η περιεκτικότητά της σε ένα κορεσμένο διάλυμα.

Σύμφωνα με τη διαλυτότητά τους στο νερό, όλες οι ουσίες χωρίζονται σε τρεις ομάδες:

- καλά διαλυτό (р),

- ελαφρώς διαλυτό (m),

- πρακτικά αδιάλυτο (n).

Ωστόσο, πρέπει να σημειωθεί ότι δεν υπάρχουν απολύτως αδιάλυτες ουσίες. Εάν κατεβάσετε μια γυάλινη ράβδο ή ένα κομμάτι χρυσού ή ασημιού σε νερό, θα εξακολουθήσουν να διαλύονται στο νερό σε αμελητέες ποσότητες.

Ο γύψος, ο θειικός μόλυβδος (στερεές ουσίες), ο διαιθυλαιθέρας, το βενζόλιο (υγρές ουσίες), το μεθάνιο, το άζωτο, το οξυγόνο (αέριες ουσίες) μπορούν να χρησιμεύσουν ως παράδειγμα ουσιών που είναι ελάχιστα διαλυτές στο νερό.

Πολλές ουσίες διαλύονται πολύ καλά στο νερό. Παραδείγματα τέτοιων ουσιών είναι η ζάχαρη, ο θειικός χαλκός, το υδροξείδιο του νατρίου (στερεές ουσίες), η αλκοόλη, η ακετόνη (υγρές ουσίες), το υδροχλώριο, η αμμωνία (αέριες ουσίες). Πρέπει να σημειωθεί ότι η διαλυτότητα των στερεών εξαρτάται από το βαθμό λείανσης τους. Οι μικροί κρύσταλλοι, που είναι μικρότεροι από περίπου 0,1 mm, είναι πιο διαλυτοί από τους μεγάλους.

Η διαλυτότητα, που εκφράζεται ως η μάζα μιας ουσίας που μπορεί να διαλυθεί σε 100 g νερού σε μια δεδομένη θερμοκρασία, ονομάζεται επίσης παράγοντας διαλυτότητας.

Η περιοριστική διαλυτότητα πολλών ουσιών στο νερό (ή σε άλλους διαλύτες) είναι μια σταθερή τιμή που αντιστοιχεί στη συγκέντρωση ενός κορεσμένου διαλύματος σε μια δεδομένη θερμοκρασία. Αυτή είναι ποιοτικό χαρακτηριστικόδιαλυτότητα και δίνεται σε γραμμάρια ανά 100 g διαλύτη υπό ορισμένες συνθήκες. Η διαλυτότητα ορισμένων ουσιών στο νερό σε θερμοκρασία δωματίου δίνεται στον Πίνακα 1.

Η διαλυτότητα των υγρών στα υγρά μπορεί να είναι πλήρης ή περιορισμένη. Περιορισμένη διαλυτότητα είναι πιο συχνή. Με πλήρη αμοιβαία διαλυτότητα, τα υγρά αναμειγνύονται σε οποιαδήποτε αναλογία. Για παράδειγμα (οινόπνευμα-νερό). Τα υγρά με περιορισμένη αμοιβαία διαλυτότητα σχηματίζουν πάντα δύο στιβάδες. Ένα παράδειγμα συστήματος περιορισμένης διαλυτότητας είναι το σύστημα βενζολίου-νερού. Κατά την ανάμειξη αυτών των υγρών, υπάρχουν πάντα δύο στρώματα: το ανώτερο στρώμα αποτελείται κυρίως από νερό και περιέχει μικρές ποσότητες βενζολίου (περίπου 11%), το κάτω στρώμα, αντίθετα, αποτελείται κυρίως από βενζόλιο και περιέχει περίπου 5% νερό. Με την αύξηση της θερμοκρασίας, η αμοιβαία διαλυτότητα των ελάχιστα διαλυτών υγρών στις περισσότερες περιπτώσεις αυξάνεται και συχνά όταν επιτυγχάνεται μια συγκεκριμένη θερμοκρασία για κάθε ζεύγος υγρών, που ονομάζεται κρίσιμος τα υγρά είναι εντελώς αναμίξιμα μεταξύ τους. Για παράδειγμα, φαινόλη και νερό στους 68,8° ( κρίσιμη θερμοκρασία) και παραπάνω διαλύονται μεταξύ τους σε οποιεσδήποτε αναλογίες. κάτω από την κρίσιμη θερμοκρασία, είναι ελάχιστα διαλυτά μεταξύ τους.

Ουσίες που χαρακτηρίζονται από τύπους ιοντικών και πολικών δεσμών είναι καλύτερα διαλυτές σε πολικούς διαλύτες (νερό, αλκοόλες, υγρή αμμωνία, οξικό οξύκαι τα λοιπά.). Αντίθετα, ουσίες με μη πολικό ή χαμηλό πολικό τύπο δεσμού διαλύονται καλά σε μη πολικούς διαλύτες (ακετόνη, δισουλφίδιο του άνθρακα, βενζόλιο κ.λπ.). Μπορεί να διατυπωθεί γενικός κανόναςαμοιβαία διαλυτότητα ουσιών: «Το όμοιο διαλύεται σε όμοιο».

Η εξάρτηση της διαλυτότητας του στερεού και αέριες ουσίεςστη θερμοκρασία δείχνουν καμπύλες διαλυτότητας (Εικ. 1).

Ρύζι. 1. Καμπύλες διαλυτότητας για στερεές και αέριες ουσίες.

Η πορεία των καμπυλών διαλυτότητας του νιτρικού αργύρου, καλίου και μολύβδου δείχνει ότι με την αύξηση της θερμοκρασίας, η διαλυτότητα αυτών των ουσιών αυξάνεται σημαντικά. Η σχεδόν οριζόντια πορεία της καμπύλης διαλυτότητας του χλωριούχου νατρίου υποδηλώνει μια μικρή αλλαγή στη διαλυτότητά του με την αύξηση της θερμοκρασίας.

Τα περισσότερα άλατα χαρακτηρίζονται από αύξηση της διαλυτότητας όταν θερμαίνονται.

Οι καμπύλες διαλυτότητας μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τον προσδιορισμό:

είναι ο συντελεστής διαλυτότητας ουσιών σε διαφορετικές θερμοκρασίες.

είναι η μάζα μιας διαλυτής ουσίας που καθιζάνει όταν το διάλυμα ψύχεται από t 1 o C σε t 2 o C.

Εάν η διάλυση μιας ουσίας είναι μια εξώθερμη διαδικασία, τότε η διαλυτότητά της μειώνεται με την αύξηση της θερμοκρασίας. Σχεδόν όλα τα αέρια διαλύονται με την απελευθέρωση θερμότητας, επομένως, με την αύξηση της θερμοκρασίας, η διαλυτότητα των αερίων μειώνεται (Εικ. 3). Έτσι, με το βράσιμο του νερού, τα αέρια που έχουν διαλυθεί μπορούν να αφαιρεθούν από αυτό.

Στον πίνακα. 2 δείχνει τις διαλυτότητες στο νερό ορισμένων αερίων σε διάφορες θερμοκρασίες.

Η διαλυτότητα ενός αερίου εξαρτάται από τη φύση του υγρού και του αερίου. Για παράδειγμα, το οξυγόνο διαλύεται στο νερό σε περίπου διπλάσια ποσότητα αζώτου. Αυτή η συγκυρία έχει μεγάλης σημασίαςγια τη ζωή των ζωντανών οργανισμών στο νερό.

Η διαλυτότητα των αερίων στα υγρά μειώνεται με την αύξηση της θερμοκρασίας και αυξάνεται με τη μείωση της θερμοκρασίας.

Η διαλυτότητα των αερίων στο νερό μειώνεται επίσης όταν προστίθενται άλατα στο διάλυμα, τα ιόντα των οποίων συνδέονται πιο ισχυρά με τα μόρια του νερού από τα μόρια του αερίου, μειώνοντας έτσι τη διαλυτότητά του.

Σήμερα θα μιλήσουμε για την ουσία - νερό!

Έχει δει κανείς από εσάς νερό;

Σου φάνηκε γελοία η ερώτηση; Αναφέρεται όμως σε εντελώς καθαρό νερό, στο οποίο δεν υπάρχουν ακαθαρσίες. Για να είσαι ειλικρινής και ακριβής στην απάντηση, θα πρέπει να παραδεχτείς ότι ούτε εγώ ούτε εσύ έχουμε δει ακόμα τέτοιο νερό. Γι' αυτό σε ένα ποτήρι νερό μετά την επιγραφή "H 2 O" υπάρχει ένα ερωτηματικό. Λοιπόν, δεν υπάρχει καθαρό νερό στο ποτήρι, αλλά τι μετά;

Αέρια διαλυμένα σε αυτό το νερό: N 2, O 2, CO 2, Ar, άλατα από το έδαφος, κατιόντα σιδήρου από σωλήνες νερού. Επιπλέον, τα μικρότερα σωματίδια σκόνης αιωρούνται σε αυτό. Αυτό λέμε h and s t o y νερό! Πολλοί επιστήμονες εργάζονται για την επίλυση ενός δύσκολου προβλήματος - να πάρουν απολύτως καθαρό νερό. Αλλά μέχρι στιγμής δεν έχει καταστεί δυνατή η απόκτηση τέτοιου υπερκαθαρού νερού. Ωστόσο, μπορείτε να αντιταχθείτε ότι υπάρχει απεσταγμένο νερό. Με την ευκαιρία, τι είναι αυτή;

Μάλιστα, τέτοιο νερό παίρνουμε όταν αποστειρώνουμε τα βάζα πριν την κονσερβοποίηση. Γυρίστε το βάζο ανάποδα και τοποθετήστε το πάνω σε βραστό νερό. Στο κάτω μέρος του βάζου εμφανίζονται σταγονίδια, αυτό είναι απεσταγμένο νερό. Μόλις όμως αναποδογυρίσουμε το βάζο μπαίνουν αέρια από τον αέρα και πάλι υπάρχει λύση στο βάζο. Επομένως, οι αρμόδιες νοικοκυρές προσπαθούν να γεμίσουν τα βάζα με το απαραίτητο περιεχόμενο αμέσως μετά την αποστείρωση. Λένε ότι τα προϊόντα σε αυτή την περίπτωση θα αποθηκευτούν περισσότερο. Ίσως έχουν δίκιο. Μη διστάσετε να πειραματιστείτε! Ακριβώς επειδή το νερό είναι ικανό να διαλύει διάφορες ουσίες από μόνο του, οι επιστήμονες δεν μπορούν ακόμη να αποκτήσουν ιδανικά καθαρό νερό σε μεγάλους όγκους. Και θα ήταν τόσο χρήσιμο, για παράδειγμα, στην ιατρική για την παρασκευή φαρμάκων.

Παρεμπιπτόντως, όντας σε ένα ποτήρι, το νερό "διαλύει" το ποτήρι. Επομένως, όσο πιο παχύ είναι το γυαλί, τόσο περισσότερο θα διαρκέσουν τα ποτήρια. Τι είναι το θαλασσινό νερό;

Αυτό είναι ένα διάλυμα που περιέχει πολλές ουσίες. Για παράδειγμα, επιτραπέζιο αλάτι. Πώς μπορείς να ξεχωρίσεις επιτραπέζιο αλάτιαπό θαλασσινό νερό?

Εξάτμιση Παρεμπιπτόντως, αυτό ακριβώς έκαναν οι πρόγονοί μας. Υπήρχαν αλυκές στο Onega, όπου το αλάτι εξατμιζόταν από το θαλασσινό νερό. Το αλάτι πουλήθηκε σε εμπόρους του Νόβγκοροντ, αγόρασαν ακριβά κοσμήματα και κομψά υφάσματα για τις νύφες και τις γυναίκες τους. Ακόμη και οι fashionistas της Μόσχας δεν είχαν τέτοια ρούχα όπως οι Pomoroks. Και όλα μόνο χάρη στη γνώση των ιδιοτήτων των λύσεων! Έτσι, σήμερα μιλάμε για λύσεις και διαλυτότητα. Σημειώστε τον ορισμό της λύσης στο τετράδιό σας.

Λύση - ομοιογενές σύστημα, που αποτελείται από μόρια διαλύτη και διαλυμένης ουσίας, μεταξύ των οποίων συμβαίνουν φυσικές και χημικές αλληλεπιδράσεις.

Εξετάστε τα σχήματα 1–2 και αναλύστε ποιες είναι οι λύσεις.

Ποια λύση θα προτιμούσατε όταν φτιάχνετε σούπα; Γιατί;

Προσδιορίστε πού βρίσκεται το αραιό διάλυμα, πού είναι το συμπυκνωμένο διάλυμα θειικού χαλκού;

Εάν ένας ορισμένος όγκος ενός διαλύματος περιέχει λίγη διαλυμένη ουσία, τότε ένα τέτοιο διάλυμα ονομάζεται αραιωμένο, αν πολλά - συμπυκνωμένος .

Προσδιορίστε ποια λύση βρίσκεται;

Μην συγχέετε τις έννοιες «κορεσμένο» και «συμπυκνωμένο» διάλυμα, «ακόρεστο» και «αραιό» διάλυμα.

Μερικές ουσίες διαλύονται καλά στο νερό, άλλες λίγο και άλλες δεν διαλύονται καθόλου. Δείτε το βίντεο "ΔΙΑΛΥΤΟΤΗΤΑ ΣΤΕΡΕΩΝ ΣΤΟ ΝΕΡΟ"

Ολοκληρώστε την εργασία στο σημειωματάριο: Διανείμετε τις προτεινόμενες ουσίες -CO 2, H 2, O 2 , H 2 SO 4 , Ξίδι, NaCl, Κιμωλία, Σκουριά, Φυτικό λάδι, Αλκοόλστις κενές στήλες του πίνακα 1, χρησιμοποιώντας την εμπειρία της ζωής σας.

Τραπέζι 1

Διαλυμένο ουσία	Παραδείγματα ουσιών
	Διαλυτός	Ελαφρώς διαλυτό
Αέριο
Υγρό
Στερεός

Μπορείτε να μου πείτε για τη διαλυτότητα FeSO4;

Πώς να είσαι;

Για να προσδιορίσουμε τη διαλυτότητα των ουσιών στο νερό, θα χρησιμοποιήσουμε τον πίνακα διαλυτότητας αλάτων, οξέων και βάσεων στο νερό. Βρίσκεται στα συνημμένα του μαθήματος.

Στην επάνω σειρά του πίνακα υπάρχουν κατιόντα, στην αριστερή στήλη τα ανιόντα. ψάχνουμε για ένα σημείο τομής, κοιτάμε το γράμμα - αυτό είναι διαλυτότητα.

Ας προσδιορίσουμε τη διαλυτότητα των αλάτων: AgNO3, AgCl, CaSO4.

Η διαλυτότητα αυξάνεται με την αύξηση της θερμοκρασίας (υπάρχουν εξαιρέσεις). Γνωρίζετε πολύ καλά ότι είναι πιο βολικό και πιο γρήγορο να διαλύετε τη ζάχαρη στο ζεστό, και όχι μέσα κρύο νερό. Δείτε "Θερμικά φαινόμενα σε διάλυση"

Δοκιμάστε το μόνοι σας, χρησιμοποιώντας τον πίνακα, για να προσδιορίσετε τη διαλυτότητα των ουσιών.

Ασκηση. Προσδιορίστε τη διαλυτότητα των ακόλουθων ουσιών: AgNO 3 , Fe (OH) 2 , Ag 2 SO 3 , Ca (OH) 2 , CaCO 3 , MgCO 3 , ΚΟΗ.

ΟΡΙΣΜΟΙ για το θέμα "Λύσεις"

Λύση- ένα ομοιογενές σύστημα που αποτελείται από μόρια διαλύτη και διαλυμένης ουσίας, μεταξύ των οποίων συμβαίνουν φυσικές και χημικές αλληλεπιδράσεις.

κορεσμένο διάλυμα είναι μια λύση στην οποία δεδομένης ουσίαςδεν διαλύεται σε αυτή τη θερμοκρασία.

ακόρεστο διάλυμα Ένα διάλυμα στο οποίο μια ουσία μπορεί ακόμα να διαλυθεί σε μια δεδομένη θερμοκρασία.

εναιώρημαονομάζεται αναστολή στην οποία μικρά σωματίδιατα στερεά κατανέμονται ομοιόμορφα μεταξύ των μορίων του νερού.

γαλάκτωμαονομάζεται ένα εναιώρημα στο οποίο μικρά σταγονίδια ενός υγρού κατανέμονται μεταξύ των μορίων ενός άλλου υγρού.

αραιά διαλύματα - διαλύματα με μικρή περιεκτικότητα σε διαλυμένη ουσία.

συμπυκνωμένα διαλύματα - διαλύματα με υψηλή περιεκτικότητα σε διαλυμένη ουσία.

ΕΠΙΠΡΟΣΘΕΤΩΣ:

Ανάλογα με την αναλογία της κυριαρχίας του αριθμού των σωματιδίων που περνούν στο διάλυμα ή απομακρύνονται από το διάλυμα, τα διαλύματα διακρίνονται κορεσμένα, ακόρεστα και υπερκορεσμένα. Ανάλογα με τις σχετικές ποσότητες διαλυμένης ουσίας και διαλύτη, τα διαλύματα χωρίζονται σε αραιωμένο και συμπυκνωμένο.

Ένα διάλυμα στο οποίο μια δεδομένη ουσία σε μια δεδομένη θερμοκρασία δεν διαλύεται πλέον, δηλ. ένα διάλυμα σε ισορροπία με μια διαλυμένη ουσία ονομάζεται πλούσιοςκαι ένα διάλυμα στο οποίο μπορεί ακόμη να διαλυθεί μια επιπλέον ποσότητα μιας δεδομένης ουσίας, - ακόρεστα.

Ένα κορεσμένο διάλυμα περιέχει τη μέγιστη δυνατή (για δεδομένες συνθήκες) ποσότητα διαλυμένης ουσίας. Επομένως, κορεσμένο διάλυμα είναι αυτό που βρίσκεται σε ισορροπία με περίσσεια διαλυμένης ουσίας. Η συγκέντρωση ενός κορεσμένου διαλύματος (διαλυτότητα) για μια δεδομένη ουσία υπό αυστηρά καθορισμένες συνθήκες (θερμοκρασία, διαλύτης) είναι μια σταθερή τιμή.

Ένα διάλυμα που περιέχει περισσότερη διαλυμένη ουσία από ό,τι θα έπρεπε υπό τις δεδομένες συνθήκες σε ένα κορεσμένο διάλυμα ονομάζεται υπερκορεσμένο. Τα υπερκορεσμένα διαλύματα είναι ασταθή, μη ισορροπημένα συστήματα στα οποία παρατηρείται αυθόρμητη μετάβαση σε κατάσταση ισορροπίας. Σε αυτή την περίπτωση, μια περίσσεια της διαλυμένης ουσίας απελευθερώνεται και το διάλυμα γίνεται κορεσμένο.

Τα κορεσμένα και τα ακόρεστα διαλύματα δεν πρέπει να συγχέονται με αραιά και συμπυκνωμένα διαλύματα. αραιά διαλύματα- διαλύματα με μικρή περιεκτικότητα σε διαλυμένη ουσία. συμπυκνωμένα διαλύματα- διαλύματα με υψηλή περιεκτικότητα σε διαλυμένη ουσία. Πρέπει να τονιστεί ότι οι έννοιες των αραιών και συμπυκνωμένων διαλυμάτων είναι σχετικές, εκφράζοντας μόνο την αναλογία των ποσοτήτων μιας διαλυμένης ουσίας και του διαλύτη σε ένα διάλυμα.

Η διαλυτότητα είναι η ιδιότητα μιας ουσίας να σχηματίζει ομοιογενή μείγματα με διάφορους διαλύτες. Όπως αναφέραμε ήδη, η ποσότητα της διαλυμένης ουσίας που απαιτείται για τη λήψη ενός κορεσμένου διαλύματος καθορίζει αυτή την ουσία. Από αυτή την άποψη, η διαλυτότητα έχει το ίδιο μέτρο με τη σύνθεση, για παράδειγμα, κλάσμα μάζαςμιας διαλυμένης ουσίας στο κορεσμένο διάλυμά της ή την ποσότητα μιας διαλυμένης ουσίας στο κορεσμένο διάλυμά της.

Όλες οι ουσίες ως προς τη διαλυτότητά τους μπορούν να ταξινομηθούν σε:

• Εξαιρετικά διαλυτό - περισσότερα από 10 g της ουσίας μπορούν να διαλυθούν σε 100 g νερού.
• Ελαφρώς διαλυτό - λιγότερο από 1 g της ουσίας μπορεί να διαλυθεί σε 100 g νερού.
• Αδιάλυτο - λιγότερο από 0,01 g της ουσίας μπορεί να διαλυθεί σε 100 g νερού.

Είναι γνωστό ότι αν πόλωσηΗ διαλυμένη ουσία είναι παρόμοια με την πολικότητα του διαλύτη, είναι πιο πιθανό να διαλυθεί. Εάν οι πολικότητες είναι διαφορετικές, τότε με μεγάλο βαθμό πιθανότητας η λύση δεν θα λειτουργήσει. Γιατί συμβαίνει αυτό?

πολικός διαλύτης είναι μια πολική διαλυμένη ουσία.

Ας πάρουμε ως παράδειγμα ένα διάλυμα κοινού αλατιού στο νερό. Όπως ήδη γνωρίζουμε, τα μόρια του νερού είναι πολικής φύσης με μερικό θετικό φορτίο σε κάθε άτομο υδρογόνου και μερικό αρνητικό φορτίο στο άτομο οξυγόνου. Και τα ιοντικά στερεά, όπως το χλωριούχο νάτριο, περιέχουν κατιόντα και ανιόντα. Επομένως, όταν το επιτραπέζιο αλάτι τοποθετείται σε νερό, μερικό θετικό φορτίοστα άτομα υδρογόνου, τα μόρια του νερού έλκονται από το αρνητικά φορτισμένο ιόν χλωρίου στο NaCl. Ομοίως, μερική αρνητικό φορτίοστα άτομα οξυγόνου των μορίων του νερού έλκεται από το θετικά φορτισμένο ιόν νατρίου σε NaCl. Και, καθώς η έλξη των μορίων του νερού για ιόντα νατρίου και χλωρίου είναι ισχυρότερη από την αλληλεπίδραση που τα συγκρατεί, το αλάτι διαλύεται.

Μη πολικός διαλύτης είναι μια μη πολική διαλυμένη ουσία.

Ας προσπαθήσουμε να διαλύσουμε ένα κομμάτι τετραβρωμιούχου άνθρακα σε τετραχλωράνθρακα. Στη στερεά κατάσταση, τα μόρια τετραβρωμιούχου άνθρακα συγκρατούνται μαζί με μια πολύ ασθενή αλληλεπίδραση διασποράς. Όταν τοποθετούνται σε τετραχλωράνθρακα, τα μόριά του θα διατάσσονται πιο τυχαία, δηλ. η εντροπία του συστήματος αυξάνεται και η ένωση διαλύεται.

Ισορροπίες σε διάλυση

Θεωρήστε ένα διάλυμα μιας κακώς διαλυτής ένωσης. Για να επιτευχθεί ισορροπία μεταξύ ενός στερεού και του διαλύματός του, το διάλυμα πρέπει να είναι κορεσμένο και σε επαφή με το αδιάλυτο μέρος του στερεού.

Για παράδειγμα, αφήστε την ισορροπία να επιτευχθεί σε ένα κορεσμένο διάλυμα χλωριούχου αργύρου:

AgCl (tv) \u003d Ag + (υδατ.) + Cl - (υδατικό)

Η εν λόγω ένωση είναι ιοντική και υπάρχει σε διαλυμένη μορφή ως ιόντα. Το γνωρίζουμε ήδη σε ετερογενείς αντιδράσειςη συγκέντρωση του στερεού παραμένει σταθερή, γεγονός που του επιτρέπει να συμπεριληφθεί στη σταθερά ισορροπίας. Έτσι η έκφραση για θα μοιάζει με αυτό:

K = [ Cl - ]

Μια τέτοια σταθερά ονομάζεται προϊόν διαλυτότητας PR, με την προϋπόθεση ότι οι συγκεντρώσεις εκφράζονται σε mol/L.

PR \u003d [ Cl - ]

Προϊόν διαλυτότηταςείναι ίσο με το γινόμενο μοριακές συγκεντρώσειςιόντα που συμμετέχουν στην ισορροπία, σε δυνάμεις ίσες με τους αντίστοιχους στοιχειομετρικούς συντελεστές στην εξίσωση ισορροπίας.
Είναι απαραίτητο να γίνει διάκριση μεταξύ της έννοιας της διαλυτότητας και του προϊόντος της διαλυτότητας. Η διαλυτότητα μιας ουσίας μπορεί να αλλάξει όταν μια άλλη ουσία προστίθεται στο διάλυμα και το προϊόν διαλυτότητας δεν εξαρτάται από την παρουσία πρόσθετων ουσιών στο διάλυμα. Αν και αυτές οι δύο τιμές είναι αλληλένδετες, κάτι που επιτρέπει τη γνώση μιας τιμής για τον υπολογισμό της άλλης.

Διαλυτότητα ως συνάρτηση θερμοκρασίας και πίεσης

Το νερό παίζει σημαντικός ρόλοςστη ζωή μας, είναι σε θέση να διαλυθεί ένας μεγάλος αριθμός απόουσίες, κάτι που έχει μεγάλη σημασία για εμάς. Ως εκ τούτου, θα επικεντρωθούμε στα υδατικά διαλύματα.

Διαλυτότητααέρια αυξάνεται με αυξανόμενη πίεσηαέριο πάνω από τον διαλύτη, και η διαλυτότητα στερεών και υγρών ουσιών εξαρτάται ασήμαντα από την πίεση.

Ουίλιαμ Χένρικατέληξαν πρώτα στο συμπέρασμα ότι η ποσότητα του αερίου που διαλύεται σε σταθερή θερμοκρασία σε δεδομένο όγκο υγρού είναι ευθέως ανάλογη της πίεσής του. Αυτή η δήλωση είναι γνωστή ως ο νόμος του Henryκαι εκφράζεται ως εξής:

C \u003d k P,

όπου C είναι η διαλυτότητα του αερίου στην υγρή φάση

P - πίεση αερίου πάνω από το διάλυμα

Το k είναι η σταθερά του Henry

Το παρακάτω σχήμα δείχνει τις καμπύλες διαλυτότητας ορισμένων αερίων στο νερό θερμοκρασίασε σταθερή πίεση αερίου πάνω από το διάλυμα (1 atm)

Όπως φαίνεται, η διαλυτότητα των αερίων μειώνεται με την αύξηση της θερμοκρασίας, σε αντίθεση με τα περισσότερα ιοντικές ενώσεις, του οποίου η διαλυτότητα αυξάνεται με την αύξηση της θερμοκρασίας.

Επίδραση της θερμοκρασίας στη διαλυτότηταεξαρτάται από τη μεταβολή της ενθαλπίας που συμβαίνει κατά τη διαδικασία της διάλυσης. Όταν συμβαίνει μια ενδόθερμη διεργασία, η διαλυτότητα αυξάνεται με την αύξηση της θερμοκρασίας. Αυτό προκύπτει από όσα ήδη γνωρίζουμε : εάν αλλάξετε μία από τις συνθήκες υπό τις οποίες το σύστημα βρίσκεται σε ισορροπία - συγκέντρωση, πίεση ή θερμοκρασία - τότε η ισορροπία θα μετατοπιστεί προς την κατεύθυνση της αντίδρασης που εξουδετερώνει αυτήν την αλλαγή.

Φανταστείτε ότι έχουμε να κάνουμε με ένα διάλυμα σε ισορροπία με μια μερικώς διαλυμένη ουσία. Και αυτή η διαδικασία είναι ενδόθερμη, δηλ. πηγαίνει με την απορρόφηση της θερμότητας από το εξωτερικό, τότε:

Ουσία + διαλύτης + θερμότητα = διάλυμα

Σύμφωνα με αρχή του Le Chatelier,στο ενδόθερμοςδιαδικασία, η ισορροπία μετατοπίζεται προς την κατεύθυνση που μειώνει την εισροή θερμότητας, δηλ. δεξιά. Έτσι, η διαλυτότητα αυξάνεται. Εάν η διαδικασία εξώθερμη, τότε η αύξηση της θερμοκρασίας οδηγεί σε μείωση της διαλυτότητας.

εξάρτηση της διαλυτότητας των ιοντικών ενώσεων από τη θερμοκρασία

Είναι γνωστό ότι υπάρχουν διαλύματα υγρών σε υγρά. Μερικά από αυτά μπορούν να διαλυθούν μεταξύ τους σε απεριόριστες ποσότητες, όπως το νερό και η αιθυλική αλκοόλη, ενώ άλλα μπορούν να διαλυθούν μόνο εν μέρει. Έτσι, εάν προσπαθήσετε να διαλύσετε τον τετραχλωράνθρακα στο νερό, τότε σχηματίζονται δύο στρώματα: το ανώτερο είναι ένα κορεσμένο διάλυμα νερού σε τετραχλωράνθρακα και το κάτω είναι ένα κορεσμένο διάλυμα τετραχλωράνθρακα σε νερό. Καθώς η θερμοκρασία αυξάνεται, γενικά, αυξάνεται η αμοιβαία διαλυτότητα τέτοιων υγρών. Αυτό συμβαίνει μέχρι να επιτευχθεί η κρίσιμη θερμοκρασία, στην οποία και τα δύο υγρά αναμειγνύονται σε οποιεσδήποτε αναλογίες. Η διαλυτότητα των υγρών είναι πρακτικά ανεξάρτητη από την πίεση.

Όταν μια ουσία που μπορεί να διαλυθεί σε ένα από αυτά τα δύο υγρά εισάγεται σε ένα μείγμα που αποτελείται από δύο μη αναμίξιμα υγρά, η κατανομή της μεταξύ αυτών των υγρών θα είναι ανάλογη με τη διαλυτότητα σε καθένα από αυτά. Εκείνοι. σύμφωνα με νόμος διανομής μια ουσία που μπορεί να διαλυθεί σε δύο μη αναμίξιμους διαλύτες κατανέμεται μεταξύ τους έτσι ώστε η αναλογία των συγκεντρώσεών της σε αυτούς τους διαλύτες σε σταθερή θερμοκρασία παραμένει σταθερή, ανεξάρτητα από σύνολοδιαλυτό:

C 1 / C 2 \u003d K,

όπου C 1 και C 2 είναι οι συγκεντρώσεις μιας ουσίας σε δύο υγρά

K είναι ο συντελεστής κατανομής.

Κατηγορίες,