Күнделікті өмірде адамдар таза заттармен сирек кездеседі. Көптеген элементтер заттар қоспасы.
Ерітінді – құрамдас бөліктері біркелкі араласатын біртекті қоспа. Бөлшектердің өлшеміне қарай бірнеше түрлері бар: ірі жүйелер, молекулалық ерітінділер және жиі зольдер деп аталатын коллоидтық жүйелер. Бұл мақала молекулалық (немесе шынайы) ерітінділермен айналысады. Заттардың суда ерігіштігі қосылыстардың түзілуіне әсер ететін негізгі шарттардың бірі болып табылады.
Заттардың ерігіштігі: бұл не және ол не үшін қажет
Бұл тақырыпты түсіну үшін заттардың ерітінділері мен ерігіштігі қандай екенін білу керек. Қарапайым тілмен айтқанда, бұл заттың басқа затпен қосылып, біртекті қоспа түзу қабілеті. Ғылыми тұрғыдан алғанда күрделірек анықтаманы қарастыруға болады. Заттардың ерігіштігі деп олардың құрамдас бөліктерінің дисперсті таралуымен бір немесе бірнеше заттармен біртекті (немесе гетерогенді) құрамдар түзу қабілетін айтады. Заттар мен қосылыстардың бірнеше кластары бар:
- лезде;
- нашар ериді;
- ерімейді.
Заттың ерігіштігінің өлшемі нені көрсетеді
Қаныққан қоспадағы заттың мөлшері оның ерігіштігінің өлшемі болып табылады. Жоғарыда айтылғандай, барлық заттар үшін бұл әртүрлі. 100 г суда 10 г-нан астамын ерітетіндер ериді. Екінші категория бірдей жағдайларда 1 г-ден аз. Іс жүзінде ерімейтіндер - қоспасында 0,01 г-нан аз компонент өтетіндер. Бұл жағдайда зат өз молекулаларын суға тасымалдай алмайды.
Ерігіштік коэффициенті дегеніміз не
Ерігіштік коэффициенті (k) - 100 г суда немесе басқа затта сұйылтуға болатын заттың максималды массасының (г) көрсеткіші.
Еріткіштер
Бұл процесс еріткіш пен еріген затты қамтиды. Біріншісі бастапқыда соңғы қоспа сияқты агрегаттық күйде болуымен ерекшеленеді. Әдетте, ол көбірек мөлшерде қабылданады.
Алайда, судың химияда ерекше орын алатынын көпшілік біледі. Ол үшін бөлек ережелер бар. H2O болатын ерітінді сулы ерітінді деп аталады. Олар туралы айтқанда, сұйықтық аз мөлшерде болса да экстрагент болып табылады. Мысал ретінде азот қышқылының судағы 80% ерітіндісін келтіруге болады. Мұндағы пропорциялар тең емес Судың үлесі қышқылдан аз болғанымен, затты азот қышқылындағы 20% су ерітіндісі деп атау дұрыс емес.
H2O жетіспейтін қоспалар бар. Олар атын аладысусыз. Мұндай электролит ерітінділері иондық өткізгіштер болып табылады. Олардың құрамында экстрагенттердің жалғыз немесе қоспасы бар. Олар иондар мен молекулалардан тұрады. Олар медицина, тұрмыстық химия өндірісі, косметика және басқа салалар сияқты салаларда қолданылады. Олар әртүрлі ерігіштігі бар бірнеше қажетті заттарды біріктіре алады. Сырттай қолданылатын көптеген өнімдердің компоненттері гидрофобты болып табылады. Басқаша айтқанда, олар сумен жақсы әрекеттеспейді. Мұндай қоспаларда еріткіштер ұшпа, ұшпа немесе аралас болуы мүмкін. Органикалық заттар бірінші жағдайда майларды жақсы ерітеді. Ұшпа заттарға спирттер, көмірсутектер, альдегидтер және т.б. Олар көбінесе тұрмыстық химияға кіреді. Ұшпайтындар көбінесе жақпа жасау үшін қолданылады. Бұл майлы майлар, сұйық парафин, глицерин және т.б. Біріктірілген ұшпа және ұшпа емес қоспасы, мысалы, этанол глицеринмен, глицерин димексидпен. Олардың құрамында су да болуы мүмкін.
Қанығу дәрежесі бойынша ерітінді түрлері
Қаныққан ерітінді – белгілі бір температурада еріткіште бір заттың максималды концентрациясы бар химиялық заттардың қоспасы. Ол ары қарай көбеймейді. Қатты затты дайындауда онымен динамикалық тепе-теңдікте болатын жауын-шашын байқалады. Бұл ұғым бір мезгілде екі қарама-қарсы бағытта (тура және кері реакциялар) бірдей жылдамдықпен ағуына байланысты уақыт бойынша сақталатын күйді білдіреді.
Егер заттұрақты температурада әлі де ыдырауы мүмкін, онда бұл ерітінді қанықпаған. Олар тұрақты. Бірақ егер сіз оларға зат қосуды жалғастырсаңыз, ол суда (немесе басқа сұйықтықта) максималды концентрациясына жеткенше сұйылтылған болады.
Тағы бір көрініс - шамадан тыс қаныққан. Оның құрамында тұрақты температурадағыдан көп еріген зат бар. Олар тұрақсыз тепе-теңдікте болғандықтан, оларға физикалық әсер ету кристалдануды тудырады.
Қаныққан ерітіндіні қанықпаған ерітіндіден қалай ажыратуға болады?
Мұны орындау оңай. Егер зат қатты зат болса, онда қаныққан ерітіндіде тұнбаны көруге болады. Бұл жағдайда экстрагент қоюлануы мүмкін, мысалы, қаныққан композицияда қант қосылған су.
Бірақ егер сіз шарттарды өзгертсеңіз, температураны арттырсаңыз, ол енді қарастырылмайды. қаныққан, өйткені жоғары температурада бұл заттың максималды концентрациясы басқа болады.
Ерітінділер компоненттерінің өзара әрекеттесу теориялары
Қоспадағы элементтердің өзара әрекеттесуіне қатысты үш теория бар: физикалық, химиялық және қазіргі заманғы. Біріншісінің авторлары – Сванте Август Аррениус пен Вильгельм Фридрих Оствальд. Олар диффузияның әсерінен еріткіш пен еріген заттың бөлшектері қоспаның бүкіл көлеміне біркелкі таралады, бірақ олардың арасында өзара әрекеттесу жоқ деп есептеді. Дмитрий Иванович Менделеев ұсынған химиялық теория оған қарама-қарсы. Оған сәйкес олардың арасындағы химиялық әрекеттесу нәтижесінде тұрақсызсольваттар деп аталатын тұрақты немесе айнымалы құрамды қосылыстар.
Қазіргі уақытта Владимир Александрович Кистяковский мен Иван Алексеевич Каблюковтың біртұтас теориясы қолданылады. Ол физикалық және химиялық заттарды біріктіреді. Қазіргі теория ерітіндіде заттардың өзара әрекеттеспейтін бөлшектері де, олардың әрекеттесу өнімдері – сольваттар да болады, олардың бар екендігін Менделеев дәлелдеген. Экстрагент су болған жағдайда оларды гидраттар деп атайды. Сольваттардың (гидраттардың) түзілу құбылысы сольваттану (гидратация) деп аталады. Ол барлық физикалық және химиялық процестерге әсер етеді және қоспадағы молекулалардың қасиеттерін өзгертеді. Сольватация онымен тығыз байланысқан экстрагент молекулаларынан тұратын сольватация қабықшасының еріген заттың молекуласын қоршап тұруына байланысты болады.
Заттардың ерігіштігіне әсер ететін факторлар
Заттардың химиялық құрамы. «Ұнайды тартады» ережесі реагенттерге де қатысты. Физикалық және химиялық қасиеттері бойынша ұқсас заттар өзара тезірек ери алады. Мысалы, полюссіз қосылыстар полярсыз қосылыстармен жақсы әрекеттеседі. Полярлы молекулалары немесе иондық құрылымы бар заттар полярлы заттарда, мысалы, суда сұйылтылған. Онда тұздар, сілтілер және басқа компоненттер ыдырайды, ал полярсыздары керісінше. Қарапайым мысал келтіруге болады. Қанттың судағы қаныққан ерітіндісін дайындау үшін тұзға қарағанда көбірек зат қажет. Бұны қалай түсінуге болады? Қарапайым тілмен айтқанда, сіз көп нәрсені өсіре аласызтұзға қарағанда судағы қант.
Температура. Сұйықтықтағы қатты заттардың ерігіштігін арттыру үшін экстрагенттің температурасын арттыру керек (көп жағдайда жұмыс істейді). Мысал көрсетуге болады. Егер сіз бір шымшым натрий хлориді (тұз) салқын суға салсаңыз, бұл процесс ұзаққа созылады. Егер сіз ыстық ортамен де солай жасасаңыз, онда еріту әлдеқайда жылдам болады. Бұл температураның жоғарылауы нәтижесінде кинетикалық энергияның жоғарылауымен түсіндіріледі, оның айтарлықтай мөлшері көбінесе қатты дененің молекулалары мен иондары арасындағы байланыстарды бұзуға жұмсалады. Бірақ литий, магний, алюминий және сілті тұздары жағдайында температура көтерілгенде олардың ерігіштігі төмендейді.
Қысым. Бұл фактор тек газдарға әсер етеді. Олардың ерігіштігі қысымның жоғарылауымен жоғарылайды. Өйткені, газдардың көлемі азаяды.
Еру жылдамдығын өзгерту
Бұл көрсеткішті ерігіштікпен шатастырмаңыз. Өйткені, бұл екі көрсеткіштің өзгеруіне әртүрлі факторлар әсер етеді.
Еріген заттың бөлшектену дәрежесі. Бұл фактор қатты заттардың сұйықтардағы ерігіштігіне әсер етеді. Тұтас (кесек) күйде композиция кішкене бөліктерге бөлінгенге қарағанда ұзағырақ сұйылтылған. Мысал келтірейік. Тұздың қатты блогы құм түріндегі тұзға қарағанда суда әлдеқайда ұзағырақ ериді.
Араластыру жылдамдығы. Белгілі болғандай, бұл процесті араластыру арқылы катализдеуге болады. Оның жылдамдығы да маңызды, себебі ол неғұрлым үлкен болса, соғұрлым тезірек ериді.сұйықтықтағы зат.
Қатты заттардың суда ерігіштігін не үшін білуіміз керек?
Біріншіден, мұндай схемалар химиялық теңдеулерді дұрыс шешу үшін қажет. Ерігіштік кестесінде барлық заттардың зарядтары бар. Реагенттерді дұрыс жазып алу және химиялық реакция теңдеуін құру үшін оларды білу керек. Судағы ерігіштік тұздың немесе негіздің диссоциациялану мүмкіндігін көрсетеді. Ток өткізетін сулы қосылыстардың құрамында күшті электролиттер болады. Басқа түрі бар. Токты нашар өткізетіндер әлсіз электролиттер болып саналады. Бірінші жағдайда компоненттер суда толығымен иондалған заттар болып табылады. Әлсіз электролиттер бұл көрсеткішті аз ғана көрсетеді.
Химиялық реакция теңдеулері
Теңдеулердің бірнеше түрі бар: молекулалық, толық иондық және қысқа иондық. Шын мәнінде, соңғы нұсқа - молекуланың қысқартылған түрі. Бұл соңғы жауап. Толық теңдеу әрекеттесуші заттар мен реакция өнімдерін қамтиды. Енді заттардың ерігіштік кестесінің кезегі келеді. Алдымен реакцияның орындалу мүмкіндігін, яғни реакцияның шартының бірі орындалғанын тексеру керек. Олардың тек 3-еуі бар: судың пайда болуы, газдың бөлінуі, жауын-шашын. Алғашқы екі шарт орындалмаса, соңғысын тексеру керек. Ол үшін ерігіштік кестесін қарап, реакция өнімдерінде ерімейтін тұз немесе негіз бар-жоғын білу керек. Егер солай болса, онда бұл шөгінді болады. Әрі қарай иондық теңдеуді жазу үшін кесте қажет болады. Барлық еритін тұздар мен негіздер күшті электролиттер болғандықтан,содан кейін олар катиондар мен аниондарға ыдырайды. Әрі қарай байланыспаған иондар азайып, теңдеу қысқаша түрде жазылады. Мысалы:
- K2SO4+BaCl2=BaSO4 ↓+2HCl,
- 2K+2SO4+Ba+2Cl=BaSO4↓+2K+2Cl,
- Ba+SO4=BaSO4↓.
Осылайша, заттардың ерігіштік кестесі иондық теңдеулерді шешудің негізгі шарттарының бірі болып табылады.
Толық кесте бай қоспаны дайындау үшін қанша компонент алу керектігін білуге көмектеседі.
Ерігіштік кестесі
Бұл әдеттегі толық емес кесте. Мұнда су температурасының көрсетілгені маңызды, себебі бұл біз жоғарыда талқылаған факторлардың бірі.
Ерігіштік кестесін қалай пайдалануға болады?
Заттардың суда ерігіштік кестесі химиктің негізгі көмекшілерінің бірі болып табылады. Ол әртүрлі заттар мен қосылыстардың сумен әрекеттесетінін көрсетеді. Қатты заттардың сұйықтықтағы ерігіштігі онсыз көптеген химиялық манипуляциялар мүмкін емес көрсеткіш болып табылады.
Кестені пайдалану өте оңай. Бірінші жолға катиондар (оң зарядты бөлшектер), екінші жолға аниондар (теріс зарядты бөлшектер) жазылады. Кестенің көп бөлігін әр ұяшықта белгілі бір таңбалары бар тор алады. Бұл "P", "M", "H" әріптері және "-" және "?" белгілері.
- "P" - қосылыс ериді;
- "M" - аздап ерітеді;
- "H" - ерімейді;
- "-" - байланыс жоқ;
- "?" - байланыстың бар екені туралы ақпарат жоқ.
Бұл кестеде бір бос ұяшық бар - бұл су.
Қарапайым мысал
Енді мұндай материалмен қалай жұмыс істеу керектігі туралы. Сізге тұздың суда еритінін білу керек делік - MgSo4 (магний сульфаты). Ол үшін Mg2+ бағанын тауып, SO42- жолына өту керек.. Олардың қиылысында P әрпі бар, бұл қосылыс еритінін білдіреді.
Қорытынды
Сонымен, біз заттардың суда ерігіштігі туралы мәселені зерттедік, тек қана емес. Бұл білімнің химияны одан әрі оқуда пайдалы болатыны сөзсіз. Өйткені, онда заттардың ерігіштігі маңызды рөл атқарады. Бұл химиялық теңдеулер мен әртүрлі есептерді шешу үшін пайдалы болады.
