- Vlastnosti vodných roztoků
- Proč se některé pevné látky rozpustí ve vodě?
- Pravidla rozpustnosti
- Příklady rozpustnosti ve vodných roztocích
- Příklad 1: Co se stane, když Ba (NO
- Příklad 2: Co se stane, když Pb (NO
- Reference
Tyto vodné roztoky jsou roztoky, které používají vodu, k rozkladu látky. Například bahno nebo cukrová voda. Když se chemický druh rozpustí ve vodě, označuje se to psaním (aq) za chemickým názvem.
Hydrofilní látky (milující vodu) a mnoho iontových sloučenin se rozpustí nebo disociuje 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).
Obrázek 1: vodný roztok dichromanu draselného.
Hydrofobní látky (bojí se vody) se obecně nerozpouštějí ve vodě ani netvoří vodné roztoky. Například smíchání oleje a vody nevede k rozpuštění nebo disociaci.
Mnoho organických sloučenin je hydrofobních. Neelektrolyty se mohou rozpustit ve vodě, ale nedělí se na ionty a udržují si svou integritu jako molekuly. Příklady neelektrolytů zahrnují cukr, glycerol, močovinu a methylsulfonylmethan (MSM).
Vlastnosti vodných roztoků
Vodná řešení často vedou elektřinu. Roztoky obsahující silné elektrolyty bývají dobrými elektrickými vodiči (např. Mořská voda), zatímco roztoky obsahující slabé elektrolyty bývají špatnými vodiči (např. Vodovodní voda).
Důvod je ten, že silné elektrolyty se zcela disociují na ionty ve vodě, zatímco slabé elektrolyty se disociují neúplně.
Když se ve vodném roztoku vyskytnou chemické reakce mezi druhy, jedná se obvykle o reakce dvojitého vytlačení (nazývané také metathéza nebo dvojitá substituce).
V tomto typu reakce nahrazuje kation v jednom činidle místo kationtu v druhém činidle, typicky za vzniku iontové vazby. Dalším způsobem, jak o tom přemýšlet, je to, že reaktivní ionty „mění partnery“.
Reakce ve vodném roztoku mohou vést k produktům, které jsou rozpustné ve vodě nebo mohou vytvářet sraženiny.
Sraženina je sloučenina s nízkou rozpustností, která často vypadává z roztoku jako pevná látka.
Termíny kyselina, báze a pH platí pouze pro vodné roztoky. Například můžete změřit pH citronové šťávy nebo octu (dva vodné roztoky) a jsou to slabé kyseliny, ale nemůžete získat žádné smysluplné informace z testu rostlinného oleje pomocí pH papíru.
Proč se některé pevné látky rozpustí ve vodě?
Cukr, který používáme ke slazení kávy nebo čaje, je molekulární pevná látka, ve které jsou jednotlivé molekuly drženy pohromadě relativně slabými mezimolekulárními silami.
Když se cukr rozpustí ve vodě, slabé vazby mezi jednotlivými molekulami sacharózy se přeruší a tyto molekuly C12H22O11 se uvolní do roztoku.
Obrázek 1: rozpuštění cukru ve vodě.
Prolomení vazeb mezi molekulami C12H22O11 v sacharóze vyžaduje energii. Rovněž to vyžaduje energii, aby se rozbily vodíkové vazby ve vodě, které se musí rozbít, aby se jedna z těchto molekul sacharózy vložila do roztoku.
Cukr se rozpustí ve vodě, protože energie se uvolní, když lehce polární molekuly sacharózy vytvoří intermolekulární vazby s molekulami polární vody.
Slabé vazby, které se tvoří mezi rozpuštěnou látkou a rozpouštědlem, vyrovnávají energii potřebnou ke změně struktury čisté rozpuštěné 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.
Iontové pevné látky (nebo soli) obsahují pozitivní a negativní ionty, které jsou drženy pohromadě díky velké síle přitažlivosti mezi částicemi s opačným nábojem.
Když se jedna z těchto pevných látek rozpustí ve vodě, ionty, které tvoří pevnou látku, se uvolní do roztoku, kde se spojí s molekulami polárního rozpouštědla.
Obrázek 2: Rozpuštění chloridu sodného ve vodě.
NaCl (s) »Na + (aq) + Cl- (aq)
Obecně lze předpokládat, že soli se rozpustí ve svých iontech, když jsou rozpuštěny ve vodě.
Iontové sloučeniny se rozpustí ve vodě, pokud energie uvolněná při interakci iontů s molekulami vody převáží energii potřebnou k přerušení iontových vazeb v pevné látce a energii potřebnou k oddělení molekul vody, aby mohly být ionty vloženy do řešení.
Pravidla rozpustnosti
V závislosti na rozpustnosti rozpuštěné látky existují tři možné výsledky:
1) Pokud má roztok méně rozpuštěné látky než maximální množství, které je schopen rozpouštět (jeho rozpustnost), jedná se o zředěný roztok;
2) Pokud je množství rozpuštěné látky přesně stejné jako jeho rozpustnost, je nasyceno;
3) Pokud je více rozpuštěné látky, než je schopno se rozpustit, přebytek rozpuštěné látky se oddělí od roztoku.
Pokud tento separační proces zahrnuje krystalizaci, vytvoří se sraženina. Srážení snižuje koncentraci rozpuštěné látky do nasycení, aby se zvýšila stabilita roztoku.
Níže jsou uvedena pravidla rozpustnosti pro běžné iontové pevné látky. Pokud se zdá, že dvě pravidla si vzájemně odporují, má přednost předcházející pravidlo.
1 - Soli, které obsahují prvky skupiny I (Li +, Na +, K +, Cs +, Rb +) jsou rozpustné. Z tohoto pravidla existuje jen několik výjimek. Soli, které obsahují amoniový iont (NH 4 +), jsou také rozpustné.
2 - Soli obsahující dusičnany (NO 3 -) jsou obecně rozpustné.
3 - Soli, které obsahují Cl -, Br - nebo I - jsou obecně rozpustné. Důležitými výjimkami z tohoto pravidla jsou halogenidové soli Ag +, Pb2 + a (Hg2) 2+. Tak AgCl, PbBr 2 a Hg 2 Cl 2 jsou nerozpustné.
4 - Většina solí stříbra je nerozpustná. AgNO 3 a Ag (C 2 H 3 O 2) jsou běžné rozpustné soli stříbra; Prakticky všechny ostatní jsou nerozpustné.
5 - Většina sulfátových solí je rozpustných. Hlavní výjimky z tohoto pravidla zahrnují CaSO 4, BaSO 4, PbSO 4, Ag 2 SO 4 a SrSO 4.
6 - Většina hydroxidových solí je pouze slabě rozpustná. Hydroxidové soli prvků skupiny I jsou rozpustné. Hydroxidové soli prvků skupiny II (Ca, Sr a Ba) jsou mírně rozpustné.
Soli hydroxid přechodných kovů a Al 3 + jsou nerozpustné. Fe (OH) 3, Al (OH) 3, Co (OH) 2 tedy nejsou rozpustné.
7- Většina sulfidů přechodných kovů je vysoce nerozpustná, včetně CdS, FeS, ZnS a Ag 2 S. Sulfidy arsenu, antimonu, bizmutu a olova jsou také nerozpustné.
8- Uhličitany jsou často nerozpustné. Uhličitany Skupina II (CaCO 3, ÚOOZ 3 a BACO 3) jsou nerozpustné, jako jsou FeCO 3 a PbCO 3.
9 - Chromany jsou často nerozpustné. Příklady zahrnují PbCrO 4 a BaCrO 4.
10- fosfáty, jako jsou Ca 3 (PO 4) 2 a Ag 3 PO 4 jsou často nerozpustné.
11- fluoridy, jako například BAF 2, MgF 2 a PBF 2 jsou často nerozpustné.
Příklady rozpustnosti ve vodných roztocích
Cola, slaná voda, déšť, kyselé roztoky, bazické roztoky a solné roztoky jsou příklady vodných roztoků. Pokud máte vodný roztok, můžete vyvolat sraženinu srážením.
Srážkové reakce se někdy nazývají reakce s dvojitým vytlačením. K určení, zda se při smíchání vodných roztoků dvou sloučenin vytvoří sraženina:
- Zaznamenejte všechny ionty v roztoku.
- Zkombinujte je (kation a anion) a získejte všechny potenciální sraženiny.
- Použijte pravidla rozpustnosti k určení, která (pokud existuje) kombinace je nerozpustná a bude se srážet.
Příklad 1: Co se stane, když Ba (NO
Ionty přítomné v roztoku: Ba 2+, NO 3 -, Na +, CO 3 2-
Potenciální sraženiny: BaCO 3, NaNO3
Pravidla rozpustnosti: BaCO 3 je nerozpustný (pravidlo 5), NaNO 3 je rozpustný (pravidlo 1).
Kompletní chemická rovnice:
Ba (NO 3) 2 (aq) + Na 2 CO 3 (aq) »Baco 3 (y) + 2NaNO 3 (aq)
Čistá iontová rovnice:
Ba 2+ (aq) + CO 3 2- (aq) »Baco 3 (S)
Příklad 2: Co se stane, když Pb (NO
Ionty přítomné v roztoku: Pb 2+, NO 3 -, NH 4 +, I -
Potenciální sraženiny: PBI 2, NH 4 NO 3
Pravidla Rozpustnost: PBI 2 je nerozpustný (pravidlo 3), NH 4 NO 3 je rozpustný (pravidlo 1).
Kompletní chemická rovnice: Pb (NO 3) 2 (aq) + 2NH 4 I (aq) »PBI 2 (s) + 2NH 4 NO 3 (aq)
Čistá iontová rovnice: Pb 2+ (aq) + 2I - (aq) »PbI 2 (s).
Reference
- Anne Marie Helmenstine. (2017, 10. května). Vodná definice (vodný roztok). Obnoveno z webu thinkco.com.
- Anne Marie Helmenstine. (2017, 14. května). Definice vodného roztoku v chemii. Obnoveno z webu thinkco.com.
- Antoinette Mursa, KW (2017, 14. května). Pravidla rozpustnosti. Obnoveno z chem.libretexts.org.
- Vodní roztoky. (SF). Obnoveno z saylordotorg.github.io.
- Berkey, M. (2011, 11. listopadu). Vodná řešení: Definice a příklady. Obnoveno z youtube.com.
- Reakce ve vodném roztoku. (SF). Obnoveno z chemie.bd.psu.edu.
- Reid, D. (SF). Vodný roztok: Definice, reakce a příklad. Obnoveno z Study.com.
- Rozpustnost. (SF). Obnoveno z chemed.chem.purdue.edu.