Hva er vandige løsninger?

Vandige løsninger er de løsningene som bruker vann for å bryte ned et stoff. For eksempel, gjørme eller sukkervann.

Når en kjemisk art har oppløst seg i vann, betegnes dette ved å skrive (aq) etter det kjemiske navnet (Reid, SF).

Hydrofile stoffer (som elsker vann) og mange ioniske forbindelser oppløses eller dissocieres i vann.

For eksempel, når bordsalt eller natriumklorid oppløses i vann, dissocieres det til ioner for å danne Na + (aq) og Cl- (aq).

Hydrofobe stoffer (som er redd for vann) oppløses vanligvis ikke i vann eller danner vandige løsninger. For eksempel resulterer blanding av olje og vann ikke i oppløsning eller dissosiasjon.

Mange organiske forbindelser er hydrofobe. Ikke-elektrolytter kan oppløse i vann, men dissocieres ikke i ioner og opprettholder deres integritet som molekyler.

Eksempler på ikke-elektrolytter inkluderer sukker, glyserol, urea og metylsulfonylmetan (MSM) (Anne Marie Helmenstine, 2017).

Egenskaper av vandige løsninger

Vandige løsninger utfører vanligvis strøm. Løsninger som inneholder sterke elektrolytter pleier å være gode elektriske ledere (f.eks. Sjøvann), mens løsninger som inneholder svake elektrolytter pleier å være dårlige ledere (f.eks. Vann fra springen).

Årsaken er at sterke elektrolytter dissocierer helt i ioner i vann, mens svake elektrolytter dissocierer ufullstendig.

Når kjemiske reaksjoner forekommer mellom arter i en vandig oppløsning, er reaksjonene vanligvis dobbelt-forskyvningsreaksjoner (også kalt metates eller dobbeltsubstitusjon).

I denne typen reaksjon tar kationen av ett reagens stedet for kation i det andre reagenset, som typisk danner en ionbinding. En annen måte å tenke på er at reaktive ioner "endrer partnere".

Reaksjoner i vandig oppløsning kan gi opphav til produkter som er oppløselige i vann eller kan produsere et bunnfall.

Et bunnfall er en forbindelse med lav oppløselighet som ofte faller utenfor løsningen som et fast stoff (vandige løsninger, SF).

Betegnelsene syre, base og pH gjelder bare for vandige løsninger. For eksempel kan du måle pH på sitronsaft eller eddik (to vandige løsninger) og de er svake syrer, men du kan ikke få noen signifikant informasjon fra vegetabilsk olje-test med pH-papir (Anne Marie Helmenstine, Water Definition, 2017).

Hvorfor oppløser noen faste stoffer i vann?

Sukkeret vi bruker til å søte kaffe eller te er et molekylært fast stoff der de enkelte molekylene holdes sammen av relativt svake intermolekylære krefter.

Når sukkeret oppløses i vann, bryter de svake bindingene mellom de enkelte sukrose molekyler ned, og disse C12H22O11 molekylene slippes ut i løsningen.

Energi er nødvendig for å bryte bindingene mellom C12H22O11 molekylene i sukrose. Det tar også energi å bryte hydrogenbindingene i vannet som må avbrytes for å sette inn et av disse sukrose molekylene i løsning.

Sukker oppløses i vann fordi energien frigjøres når de litt polare molekylene av sukrose danner intermolekylære bindinger med polarvannmolekyler.

De svake bindingene som dannes mellom løsningsmidlet og oppløsningsmidlet kompenserer for den energi som er nødvendig for å endre strukturen til både det rene oppløsningsmiddel og løsningsmidlet.

Når det gjelder sukker og vann, fungerer denne prosessen så godt at opptil 1, 800 gram sukrose kan oppløses i en liter vann.

De ioniske faste stoffene (eller saltene) inneholder positive og negative ioner som holdes sammen takket være den store tiltrekningskraften mellom partikler med motsatte ladninger.

Når et av disse faststoffene oppløses i vann, frigjør ioner som danner det faste stoffet i oppløsning, hvor de er forbundet med polare løsningsmiddelmolekyler (Berkey, 2011).

NaCl (er) »Na + (aq) + Cl- (aq)

Vi kan vanligvis anta at saltene dissocierer i deres ioner når de oppløses i vann.

Joniske forbindelser oppløses i vann hvis energien som frigjøres når ionene samhandler med vannmolekylene, kompenserer for energien som trengs for å bryte ionbindingene i det faste stoffet og energien som kreves for å skille vannmolekylene slik at ionene kan settes inn i vannet. løsningen (oppløselighet, SF).

Løselighetsregler

Avhengig av løseligheten av et oppløst stoff, er det tre mulige utfall:

1) Hvis løsningen har mindre løsemiddel enn det maksimale mengde som kan oppløses (dets oppløselighet), er det en fortynnet løsning;

2) Hvis mengden løsemiddel er nøyaktig samme mengde som dets oppløselighet, er det mettet;

3) Hvis det er mer løsemiddel enn det er i stand til å oppløses, skilles det overskytende løsemiddel fra løsningen.

Hvis denne separasjonsprosessen inkluderer krystallisering, danner det et bunnfall. Nedbør reduserer konsentrasjonen av løsemiddelet til metning for å øke stabiliteten til oppløsningen.

Følgende er løselighetsreglene for vanlige ioniske faste stoffer. Hvis to regler ser ut til å motsette seg hverandre, har presedensen prioritet (Antoinette Mursa, 2017).

1- Salter inneholdende elementer i gruppe I (Li +, Na +, K +, Cs +, Rb +) er oppløselige. Det er få unntak fra denne regelen. Salter som inneholder ammoniumionet (NH4 +) er også oppløselige.

2- Salter som inneholder nitrat (NO 3 -) er generelt oppløselige.

3- Saltene som inneholder Cl-, Br- eller I - er generelt oppløselige. De viktige unntakene til denne regelen er halogenidene av Ag +, Pb2 + og (Hg2) 2+. Således er AgCl, PbBr2 og Hg2Cl2 uoppløselige.

4- De fleste sølvsalter er uoppløselige. AgNO3 og Ag (C2H302) er vanlige oppløselige salter av sølv; Nesten alle andre er uoppløselige.

5- De fleste sulfatsalter er oppløselige. Viktige unntak fra denne regelen inkluderer CaSO4, BaSO4, PbSO4, Ag2S04 og SrSO4.

6- De fleste hydroksydsalter er bare lite oppløselige. Hydroksydsalter av gruppe I-elementene er oppløselige. Hydroksydsalter av gruppe II-elementene (Ca, Sr og Ba) er lettoppløselige.

Overgangsmetallhydroksidsalter og Al3 + er uoppløselige. Således er Fe (OH) 3, Al (OH) 3, Co (OH) 2 ikke oppløselige.

7- De fleste overgangsmetallsulfider er svært uoppløselige, inkludert CdS, FeS, ZnS og Ag 2 S. Sulfidene av arsen, antimon, vismut og bly er også uoppløselige.

8- Karbonatene er ofte uoppløselige. Gruppe II karbonater (CaCO3, SrCO3 og BaCO3) er uoppløselige, som er FeCO3 og PbCO3.

9- Kromater er ofte uoppløselige. Eksempler inkluderer PbCrO4 og BaCrO4.

10-fosfater som Ca3 (PO4) 2 og Ag3P04 er ofte uoppløselige.

11-fluorider som BaF 2, MgF 2 og PbF 2 er ofte uoppløselige.

Eksempler på oppløselighet i vandige løsninger

Cola, saltvann, regn, syreoppløsninger, baseløsninger og saltløsninger er eksempler på vandige løsninger.

Når en vandig løsning er tilgjengelig, kan et bunnfall bli indusert ved utfellingsreaksjoner (Reaksjoner i vandig løsning, SF).

Nedbørsreaksjoner blir noen ganger referert til som "dobbelt forskyvning" reaksjoner. For å bestemme om et bunnfall vil danne når man blander vandige oppløsninger av to forbindelser:

  1. Noter alle ioner i oppløsning.
  2. Kombiner dem (kation og anion) for å oppnå alle potensielle utfellinger.
  3. Bruk løselighetsregler for å bestemme hvilken kombinasjon (er) som er uoppløselig og vil utfelle.

Eksempel 1: Hva skjer når Ba (NO3) 2 (aq) og Na2C03 (aq) blandes?

Ioner tilstede i oppløsning: Ba2 +, NO3-, Na +, CO3 2-

Potensielle utfellingen: BaCO3, NaNO3

Løselighetsregler: BaCO 3 er uoppløselig (regel 5), NaNO 3 er løselig (regel 1).

Komplett kjemisk ligning:

Ba (NO3) 2 (aq) + Na2C03 (aq) »BaCO3 (s) + 2NaNO3 (aq)

Netto ionisk ligning:

Ba2 + (aq) + CO3 2- (aq) »BaCO 3 (s)

Eksempel 2: Hva skjer når Pb (NO3) 2 (aq) og NH4I (aq) blandes?

Ioner tilstede i oppløsning: Pb2 +, NO3-, NH4 +, I-

Potensielle utfellingen: PbI2, NH4NO3

Løselighetsregler: PbI 2 er uoppløselig (regel 3), NH 4 NO 3 er løselig (regel 1).

Komplett kjemisk ligning: Pb (NO 3 ) 2 (aq) + 2NH 4 I (aq) »PbI 2 (s) + 2NH 4 NO 3 (aq)

Netto ionisk ligning: Pb2 + (aq) + 2I- (aq) »PbI 2 (s).