Vad är vattenhaltiga lösningar?

Vattenhaltiga lösningar är de lösningar som använder vatten för att bryta ner ett ämne. Till exempel lera eller sockervatten.

När en kemisk art har löst sig i vatten betecknas detta genom att skriva (aq) efter det kemiska namnet (Reid, SF).

Hydrofila ämnen (som älskar vatten) och många joniska föreningar upplöses eller dissocieras i vatten.

När exempelvis bordsalt eller natriumklorid löses upp i vatten, dissocieras det till dess joner för att bilda Na + (aq) och Cl- (aq).

Hydrofoba ämnen (som är rädda för vatten) löser vanligen inte i vatten eller bildar vattenhaltiga lösningar. Blandning av olja och vatten resulterar exempelvis inte i upplösning eller dissociering.

Många organiska föreningar är hydrofoba. Icke-elektrolyter kan lösa upp i vatten, men dissocieras inte i joner och upprätthåller deras integritet som molekyler.

Exempel på icke-elektrolyter innefattar socker, glycerol, karbamid och metylsulfonylmetan (MSM) (Anne Marie Helmenstine, 2017).

Egenskaper hos vattenhaltiga lösningar

Vattenlösningar brukar leda elektricitet. Lösningar som innehåller starka elektrolyter tenderar att vara bra elektriska ledare (t.ex. havsvatten), medan lösningar som innehåller svaga elektrolyter tenderar att vara dåliga ledare (t.ex. kranvatten).

Anledningen är att starka elektrolyter dissocierar fullständigt i joner i vatten, medan svaga elektrolyter dissocierar ofullständigt.

När kemiska reaktioner uppträder mellan arter i en vattenhaltig lösning, är reaktionerna vanligen dubbelförskjutningsreaktioner (även kallad metates eller dubbel substitution).

Vid denna typ av reaktion tar katjonen av ett reagens platsen för katjonen i det andra reagenset, vilket typiskt bildar en jonbindning. Ett annat sätt att tänka på är att reaktiva joner "byta partner".

Reaktioner i vattenlösning kan ge upphov till produkter som är lösliga i vatten eller kan ge en fällning.

En fällning är en förening med låg löslighet som ofta faller utanför lösningen som en fast substans (vattenhaltiga lösningar, SF).

Villkoren syra, bas och pH gäller endast vattenhaltiga lösningar. Till exempel kan du mäta pH-värdet på citronsaft eller vinäger (två vattenhaltiga lösningar) och de är svaga syror, men du kan inte få någon signifikant information från vegetabilisk oljeprov med pH-papper (Anne Marie Helmenstine, Vattenhaltig Definition, 2017).

Varför löser vissa fasta ämnen i vatten?

Det socker som vi använder för att söka kaffe eller te är ett molekylärt fastämne där de enskilda molekylerna hålls ihop av relativt svaga intermolekylära krafter.

När sockret löses i vatten bryts de svaga bindningarna mellan de enskilda sackarosmolekylerna ned och dessa C12H22O11-molekyler släpps in i lösningen.

Energi behövs för att bryta bindningarna mellan C12H22O11-molekylerna i sackaros. Det tar också energi att bryta vätebindningarna i vattnet som måste avbrytas för att sätta in en av dessa sackarosmolekyler i lösning.

Socker löses i vatten eftersom energin frigörs när de svagt polära molekylerna av sackaros bildar intermolekylära bindningar med polära vattenmolekyler.

De svaga bindningarna som bildar mellan lösningsmedlet och lösningsmedlet kompenserar för den energi som krävs för att förändra strukturen hos både det rena lösningsmedlet och lösningsmedlet.

När det gäller socker och vatten fungerar denna process så bra att upp till 1 800 gram sackaros kan lösas i en liter vatten.

De joniska fasta ämnena (eller salterna) innehåller positiva och negativa joner som hålls ihop tack vare den stora dragningskraften mellan partiklar med motsatta laddningar.

När ett av dessa fastämnen löser sig i vatten frigörs de joner som bildar det fasta ämnet i lösning, där de är associerade med polära lösningsmedelsmolekyler (Berkey, 2011).

NaCl (er) »Na + (aq) + Cl- (aq)

Vi kan vanligtvis anta att salterna dissocierar i sina joner när de löses upp i vatten.

Joniska föreningar löses upp i vatten om den energi som frigörs när joner växlar med vattenmolekylerna kompenserar för den energi som behövs för att bryta jonbindningarna i det fasta materialet och den energi som krävs för att separera vattenmolekylerna så att jonerna kan sättas in i vattnet. lösningen (löslighet, SF).

Löslighetsregler

Beroende på löslighetens löslighet finns tre möjliga resultat:

1) Om lösningen har mindre lösta än den maximala mängd som kan lösas (dess löslighet) är det en utspädd lösning;

2) om mängden lösningsmedel är exakt samma mängd som dess löslighet är den mättad;

3) Om det finns mer lösta än det kan lösas, separeras överskottslösningen från lösningen.

Om denna separationsprocess innefattar kristallisering bildar den en fällning. Utfällningen minskar koncentrationen av lösningsmedlet till mättnad för att öka lösningens stabilitet.

Följande är löslighetsreglerna för vanliga joniska fasta ämnen. Om två regler verkar motsäga varandra, har prejudikatet prioritet (Antoinette Mursa, 2017).

1-salter innehållande element i grupp I (Li +, Na +, K +, Cs +, Rb +) är lösliga. Det finns få undantag från denna regel. Salter innehållande ammoniumjonen (NH4 +) är också lösliga.

2- Salter innehållande nitrat (NO3-) är i allmänhet lösliga.

3- Salterna innehållande Cl-, Br- eller I-är i allmänhet lösliga. De viktiga undantagen till denna regel är halidsalterna av Ag +, Pb2 + och (Hg2) 2+. Sålunda är AgCl, PbBr2 och Hg2Cl2 olösliga.

4- De flesta silversalter är olösliga. AgNO3 och Ag (C2H3O2) är vanliga lösliga salter av silver; Nästan alla andra är olösliga.

5- De flesta sulfatsalter är lösliga. Viktiga undantag från denna regel innefattar CaS04, BaS04, PbSO4, Ag2S04 och SrS04.

6- De flesta hydroxidsalterna är endast lite lösliga. Hydroxidsalterna av grupp I-elementen är lösliga. Hydroxidsalterna av grupp II-elementen (Ca, Sr och Ba) är något lösliga.

Övergångsmetallhydroxidsalterna och Al3 + är olösliga. Således är Fe (OH) ₃, Al (OH) ₃, Co (OH) ₂ inte lösliga.

7- De flesta övergångsmetallsulfider är mycket olösliga, inklusive CdS, FeS, ZnS och Ag ₂ S. Sulfiderna av arsenik, antimon, vismut och bly är också olösliga.

8- Karbonaterna är ofta olösliga. Grupp II karbonater (CaCO3, SrCO3 och BaCO3) är olösliga, liksom FeCO3 och PbCO3.

9- Chromater är ofta olösliga. Exempel innefattar PbCrO4 och BaCrO4.

10-fosfater såsom Ca3 (PO4) ₂ och Ag3P04 är ofta olösliga.

11-fluorider såsom BaF2, MgF2 och PbF2 är ofta olösliga.

Exempel på löslighet i vattenhaltiga lösningar

Cola, saltvatten, regn, syra lösningar, baslösningar och saltlösningar är exempel på vattenhaltiga lösningar.

När en vattenlösning är tillgänglig kan en fällning induceras genom utfällningsreaktioner (reaktioner i vattenhaltig lösning, SF).

Nedbrytningsreaktioner kallas ibland "dubbelförskjutning" -reaktioner. För att bestämma om en fällning kommer att bildas vid blandning av vattenhaltiga lösningar av två föreningar:

Notera alla joner i lösning.
Kombinera dem (katjon och anjon) för att erhålla alla möjliga fällningar.
Använd löslighetsreglerna för att bestämma vilken (om någon) kombination (er) är olöslig och kommer att fälla ut.