Chemie is een interessante en nogal complexe wetenschap. De termen en concepten komen in ons dagelijks leven aan het licht en het is niet altijd intuïtief duidelijk wat ze betekenen en wat hun betekenis is. Eén zo'n concept is oplosbaarheid. Deze term wordt veel gebruikt in de theorie van oplossingen, en in het dagelijks leven komen we de toepassing tegen omdat ze omringd zijn door deze oplossingen. Maar het is niet zozeer het gebruik van dit concept als de fysieke verschijnselen die het betekent. Maar voordat we naar het grootste deel van ons verhaal gaan, gaan we verder naar de negentiende eeuw, toen Svante Arrhenius en Wilhelm Ostwald een theorie formuleerden elektrolytische dissociatie.
De studie naar oplossingen en oplosbaarheid begintvan de fysische theorie van dissociatie. Het is het eenvoudigst te begrijpen, maar te primitief en slechts op momenten valt het samen met de werkelijkheid. De essentie van deze theorie is dat de opgeloste stof, die in de oplossing valt, uiteenvalt in geladen deeltjes, ionen genaamd. Het zijn deze deeltjes die de chemische eigenschappen van de oplossing bepalen en enkele van zijn fysieke kenmerken, waaronder geleidbaarheid en kookpunt, smelten en kristallisatie.
Er zijn echter meer complexe theorieën diebeschouw de oplossing als een systeem, waarbij de deeltjes met elkaar interageren en de zogenaamde solvaten vormen - ionen omgeven door dipolen. De dipool is, als geheel, een neutrale molecule, waarvan de polen verschillend geladen zijn. De dipool is meestal een oplosmiddelmolecuul. Wanneer de oplossing in de oplossing komt, breekt de opgeloste substantie uiteen in ionen en worden de dipolen door één ander uiteinde dat is geladen ten opzichte van hen, en de andere ionen aangetrokken door één ion - respectievelijk door het andere uiteinde van de geladen lading ten opzichte van hen. Zo worden solvaten verkregen - moleculen met een schil van andere neutrale moleculen.
Laten we nu een beetje praten over de essentie van de theorieën zelf en ze nader bekijken.
De vorming van dergelijke deeltjes kan worden verklaardeen reeks verschijnselen die niet kunnen worden beschreven door de klassieke theorie van oplossingen. Bijvoorbeeld het thermische effect van de oplosreactie. Vanuit de positie van de Arrhenius-theorie is het moeilijk te zeggen waarom, bij het oplossen van de ene stof in de andere, warmte kan worden opgenomen en vrijgegeven. Ja, het kristalrooster wordt vernietigd en daarom wordt de energie verbruikt en wordt de oplossing gekoeld, of wordt deze vrijgegeven in het verval als gevolg van de overtollige energie van de chemische bindingen. Maar dit vanuit het standpunt van de klassieke theorie verklaren is onmogelijk, omdat het mechanisme van vernietiging onbegrijpelijk blijft. En als je de chemische theorie van oplossingen toepast, wordt het duidelijk dat de moleculen van het oplosmiddel, die in de holten van het rooster kleven, het van binnenuit vernietigen, alsof ze de ionen van elkaar afschermen met een solvaatomhulsel.
In het volgende gedeelte zullen we bekijken wat oplosbaarheid is en alles wat te maken heeft met deze ogenschijnlijk eenvoudige en intuïtieve figuur.
Het is puur intuïtief dat oplosbaarheidlaat zien hoe goed deze of die stof in dit specifieke oplosmiddel oplost. We weten echter heel weinig over de aard van de ontbinding van stoffen. Waarom lost het krijt bijvoorbeeld niet op in water en tafelzout - integendeel? Het gaat allemaal om de kracht van de bindingen in het molecuul. Als de bindingen sterk zijn, kunnen deze deeltjes daarom niet in ionen dissociëren, waardoor het kristal wordt vernietigd. Daarom blijft het onoplosbaar.
Oplosbaarheid is kwantitatiefeen kenmerk dat laat zien hoeveel van de opgeloste stof de vorm heeft van gesolvateerde deeltjes. De waarde ervan hangt af van de aard van de opgeloste stof en het oplosmiddel. De oplosbaarheid in water voor verschillende stoffen is verschillend, afhankelijk van de bindingen tussen de atomen in het molecuul. Stoffen met covalente bindingen hebben de laagste oplosbaarheid, terwijl die met ionische bindingen de hoogste oplosbaarheid hebben.
Maar het is niet altijd mogelijk om te begrijpen welke oplosbaarheid groot is en welke klein is. Daarom zullen we in de volgende paragraaf bespreken wat de oplosbaarheid van verschillende stoffen in water is.
In de natuur is er veel vloeistofoplosmiddelen. Sterker nog, er zijn alternatieve stoffen die als de laatste kunnen dienen als bepaalde voorwaarden worden bereikt, bijvoorbeeld een bepaalde geaggregeerde toestand. Het wordt duidelijk dat als we gegevens verzamelen over de oplosbaarheid in elkaar van het "opgeloste stof-oplosmiddel" -paar, er niet genoeg zal zijn voor een eeuwigheid, omdat de combinaties een enorm aantal produceren. Daarom gebeurde het dat op onze planeet het universele oplosmiddel en de standaard water is. Ze deden het omdat het de meest voorkomende op aarde is.
Zo werd een tabel samengesteldoplosbaarheid in water voor vele honderden en duizenden stoffen. We hebben het allemaal gezien, maar in een kortere en begrijpelijke versie. In de cellen van de tabel staan opgeschreven letters voor een oplosbare stof, onoplosbaar of licht oplosbaar. Maar er zijn meer gespecialiseerde tabellen voor degenen die serieus zijn over chemie. Daar wordt de exacte numerieke waarde van de oplosbaarheid in gram per liter oplossing aangegeven.
Laten we nu kijken naar de theorie van een dergelijk concept als oplosbaarheid.
Als het proces van ontbinding zelf hebben we dat al gedaanontmanteld in de vorige secties. Maar hoe bijvoorbeeld om dit allemaal in de vorm van een reactie te schrijven? Hier is alles niet zo eenvoudig. Wanneer het zuur bijvoorbeeld oplost, reageert het waterstofion met water om het hydroxoniumion H te vormen3O+. Dus voor HCl ziet de reactievergelijking er als volgt uit:
HCl + H2O = H3O+ + Cl-
De oplosbaarheid van zouten, afhankelijk van hun structuur, wordt ook bepaald door hun chemische reactie. Het uiterlijk van de laatste hangt af van de structuur van het zout en de bindingen in zijn moleculen.
We zijn erachter gekomen hoe we de zoutoplosbaarheid grafisch in water kunnen schrijven. Nu is het tijd voor praktische toepassing.
Als we die gevallen vermelden wanneer deze hoeveelheidHet is nodig, er zal niet genoeg zijn voor een eeuw. Indirect kan het worden gebruikt om andere hoeveelheden te berekenen, die erg belangrijk zijn voor de studie van elke oplossing. Zonder dit zouden we de precieze concentratie van de stof, de activiteit ervan, niet kunnen beoordelen of het medicijn een persoon geneest of doodt (in feite is zelfs water in grote hoeveelheden gevaarlijk voor het leven).
Naast de chemische industrie en wetenschappelijke doeleinden,inzicht in de essentie van oplosbaarheid is ook noodzakelijk in het dagelijks leven. Immers, soms is het nodig om bijvoorbeeld een oververzadigde oplossing van een stof voor te bereiden. Het is bijvoorbeeld noodzakelijk om zoutkristallen te verkrijgen voor het huiswerk van een kind. Omdat we de oplosbaarheid van zout in water kennen, kunnen we gemakkelijk bepalen hoeveel het nodig heeft om in een vat in slaap te vallen, zodat het begint te precipiteren en kristallen vormt uit een overvloed.
Voordat we onze korte excursie in de chemie afronden, laten we het hebben over verschillende concepten die grenzen aan oplosbaarheid.
Naar onze mening, als u dit gedeelte hebt bereikt, danwaarschijnlijk al begrepen dat oplosbaarheid niet alleen een vreemde chemische hoeveelheid is. Het is de basis voor andere hoeveelheden. En onder hen: concentratie, activiteit, dissociatieconstante, pH. En dit is geen volledige lijst. U moet minstens één van deze woorden hebben gehoord. Zonder deze kennis van de aard van oplossingen, waarvan de studie begon met oplosbaarheid, kunnen we ons niet langer moderne chemie en fysica voorstellen. Wat betekent natuurkunde? Soms behandelen natuurkundigen ook oplossingen, meten ze hun geleidbaarheid en gebruiken ze hun andere eigenschappen voor hun eigen behoeften.
In dit artikel hebben we kennis gemaakt met een dergelijke chemische stofconcept, als oplosbaarheid. Dit was waarschijnlijk heel nuttige informatie, omdat de meesten van ons zich nauwelijks de diepste essentie van de theorie van oplossingen voorstellen, zonder de wens te hebben om in detail in de studie te duiken. In ieder geval is het erg handig om je hersenen te trainen, iets nieuws te leren. Immers, een persoon moet "studeren, leren en opnieuw studeren".
