Ce sunt soluțiile apoase?

Soluțiile apoase sunt acele soluții care utilizează apă pentru a descompune o substanță. De exemplu, noroi sau apă de zahăr.

Atunci când o specie chimică s-a dizolvat în apă, aceasta este notată prin scrierea (aq) după denumirea chimică (Reid, SF).

Substanțele hidrofilice (care iubesc apa) și mulți compuși ionici se dizolvă sau disocia în apă.

De exemplu, atunci când sarea de masă sau clorura de sodiu se dizolvă în apă, se disociază în ionii săi pentru a forma Na + (aq) și Cl- (aq).

Substanțele hidrofobe (care se tem de apă), în general, nu se dizolvă în apă sau formează soluții apoase. De exemplu, amestecarea uleiului și a apei nu are ca rezultat dizolvarea sau disocierea.

Mulți compuși organici sunt hidrofobi. Non-electroliții se pot dizolva în apă, dar nu se disociază în ioni și își păstrează integritatea ca molecule.

Exemplele de non-electroliți includ zahăr, glicerol, uree și metilsulfonilmetan (MSM) (Anne Marie Helmenstine, 2017).

Proprietățile soluțiilor apoase

Soluțiile apoase conduc de obicei electricitate. Soluțiile care conțin electroliți puternici tind să fie conductori electrici buni (de exemplu, apa de mare), în timp ce soluțiile care conțin electroliți slabi tind să fie conductori săraci (de exemplu apă de la robinet).

Motivul este că electroliții puternici disociază complet ionii în apă, în timp ce electroliții slabi disociază incomplet.

Când reacțiile chimice apar între specii într-o soluție apoasă, reacțiile sunt, de obicei, reacții de deplasare dublă (numite și metateze sau substituție dublă).

În acest tip de reacție, cationul unui reactiv are loc pentru cation în celălalt reactiv, formând în mod obișnuit o legătură ionică. Un alt mod de a gândi este că ionii reactivi "schimbă partenerii".

Reacțiile în soluție apoasă pot determina produse care sunt solubile în apă sau pot produce un precipitat.

Un precipitat este un compus cu o solubilitate scăzută care deseori se află în afara soluției sub formă de solid (Soluții apoase, SF).

Termenii acid, bază și pH se aplică numai soluțiilor apoase. De exemplu, puteți măsura pH-ul sucului de lamaie sau a oțetului (două soluții apoase) și sunt acizi slabi, dar nu puteți obține informații semnificative din testul uleiului vegetal cu hârtie de pH (Anne Marie Helmenstine, 2017).

De ce se dizolvă niște solide în apă?

Zahărul pe care îl folosim pentru a îndulci cafeaua sau ceaiul este un solid molecular, în care moleculele individuale sunt ținute împreună de forțe intermoleculare relativ slabe.

Când zahărul se dizolvă în apă, legăturile slabe dintre moleculele individuale de zaharoză se descompun și aceste molecule de C12H22O11 sunt eliberate în soluție.

Este necesară o energie pentru ruperea legăturilor dintre moleculele C12H22O11 din zaharoză. De asemenea, este nevoie de energie pentru a rupe legăturile de hidrogen din apă care trebuie întrerupte pentru a introduce una din aceste molecule de zaharoză în soluție.

Zaharul se dizolvă în apă, deoarece energia este eliberată atunci când moleculele ușor polare de zaharoză formează legături intermoleculare cu molecule de apă polară.

Legăturile slabe care se formează între substanța dizolvată și solventul compensează energia necesară pentru a modifica structura atât a solventului pur cât și a solventului.

În cazul zahărului și al apei, acest proces funcționează atât de bine încât până la 1800 de grame de zaharoză pot fi dizolvate într-un litru de apă.

Solidele ionice (sau sărurile) conțin ioni pozitivi și negativi, care sunt reținuți datorită forței mari de atracție dintre particulele cu încărcături opuse.

Când unul din aceste solide se dizolvă în apă, ionii care formează solidul sunt eliberați în soluție, unde sunt asociate cu molecule polar solvent (Berkey, 2011).

NaCI (s) »Na + (aq) + Cl- (aq)

De obicei, putem presupune că sărurile disociază în ionii lor atunci când se dizolvă în apă.

Compușii ionici se dizolvă în apă dacă energia eliberată atunci când ionii interacționează cu moleculele de apă compensează energia necesară pentru a rupe legăturile ionice din solid și energia necesară pentru a separa moleculele de apă astfel încât ionii să poată fi introduși în apă. soluția (Solubilitate, SF).

Reguli de solubilitate

În funcție de solubilitatea unei soluții, există trei rezultate posibile:

1) dacă soluția are mai puțin dizolvat decât cantitatea maximă care este capabilă să se dizolve (solubilitatea sa), este o soluție diluată;

2) dacă cantitatea de substanță dizolvată este exact aceeași cantitate ca solubilitatea acesteia, este saturată;

3) dacă există mai mult dizolvat decât este capabil să se dizolve, excesul de substanță dizolvată este separat de soluție.

Dacă acest proces de separare include cristalizarea, acesta formează un precipitat. Precipitarea reduce concentrația soluției până la saturație pentru a crește stabilitatea soluției.

Următoarele sunt regulile de solubilitate pentru solidele solide comune. Dacă două reguli par să se contrazică reciproc, precedentul are prioritate (Antoinette Mursa, 2017).

Sunt solubile sare care conțin elemente din grupa I (Li +, Na +, K +, Cs +, Rb +). Există puține excepții de la această regulă. Sărurile care conțin ionul de amoniu (NH4 +) sunt de asemenea solubile.

2 - Sarele care conțin nitrați (NO ₃ -) sunt în general solubile.

3- Sărurile care conțin Cl-, Br- sau I- sunt în general solubile. Excepțiile importante din această regulă sunt sărurile de halogenuri de Ag +, Pb2 + și (Hg2) 2+. Astfel, AgCl, PbBr2 și Hg2CI2 sunt insolubile.

Cele mai multe săruri de argint sunt insolubile. AgNO3 și Ag (C2H3O2) sunt săruri solubile comune ale argintului; Practic toate celelalte sunt insolubile.

Cele mai multe săruri de sulfat sunt solubile. Importante excepții de la această regulă includ CaSO4, BaS04, PbSO4, Ag2S04 și SrS04.

6- Cele mai multe săruri de hidroxid sunt puțin solubile. Sărurile de hidroxid ale elementelor din grupa I sunt solubile. Sărurile de hidroxid din elementele grupului II (Ca, Sr și Ba) sunt ușor solubile.

Sărurile de hidroxid de metal de tranziție și Al3 + sunt insolubile. Astfel, Fe (OH) ₃, Al (OH) ₃, Co (OH) ₂ nu sunt solubili.

Cele mai multe sulfuri de metale de tranziție sunt foarte insolubile, incluzând CdS, FeS, ZnS și Ag2S. Sulfurile arsenicului, antimonului, bismutului și plumbului sunt de asemenea insolubile.

8 - Carbonații sunt frecvent insolubili. Grupările II carbonate (CaCO3, SrCO3 și BaCO3) sunt insolubile, ca și FeCO3 și PbCO3.

Cromaturile sunt deseori insolubile. Exemplele includ PbCrO4 și BaCrO4.

10-Fosfații, cum ar fi Ca3 (PO4) ₂ și Ag3P04, sunt frecvent insolubili.

11 - Fluorurile cum ar fi BaF2, MgF2 și PbF2 sunt frecvent insolubile.

Exemple de solubilitate în soluții apoase

Cola, apă sărată, ploaie, soluții acide, soluții de bază și soluții de sare sunt exemple de soluții apoase.

Atunci când este disponibilă o soluție apoasă, un precipitat poate fi indus prin reacții de precipitare (reacții în soluție apoasă, SF).

Reacțiile de precipitare sunt uneori denumite reacții de "deplasare dublă". Pentru a determina dacă se va forma un precipitat atunci când se amestecă soluții apoase ale doi compuși:

Înregistrați toți ionii în soluție.
Combinați-le (cation și anion) pentru a obține toate precipitațiile potențiale.
Utilizați regulile de solubilitate pentru a determina ce combinație (dacă există) este insolubilă și va precipita.