Розчинність - це що таке?

Відео: Як роблять розчинну каву

Хімія - цікава і досить складна наука. Її терміни і поняття трапляються нам у повсякденному житті, і не завжди інтуїтивно зрозуміло, що вони означають і який їхній зміст. Одним з таких понять є розчинність. Цей термін широко використовується в теорії розчинів, і в повсякденному житті ми стикаємося з його застосуванням тому, що оточені цими самими розчинами. Але важливо не стільки саме вживання цього поняття, скільки ті фізичні явища, що воно означає. Але перш ніж перейти до основної частини нашої розповіді, перенесемося в дев`ятнадцяте століття, коли Сванте Арреніус і Вільгельм Оствальд сформулювали теорію електролітичноїдисоціації.

Історія

Починається дослідження розчинів і розчинності з фізичної теорії дисоціації. Вона найпростіша для розуміння, однак занадто примітивна і тільки в частині моментів збігається з реальністю. Суть цієї теорії в тому, що розчинена речовина, потрапляючи в розчин, розпадається на заряджені частинки, звані іонами. Саме ці частки і обумовлюють хімічні властивості розчину і деякі його фізичні характеристики, в тому числі провідність і температуру кипіння, плавлення і кристалізації.

Однак є більш складні теорії, які розглядають розчин як систему, частки в якій взаємодіють між собою і утворюють так звані сольвати - іони, оточені диполями. Диполь - це, в цілому, нейтральна молекула, полюса якої різнойменно заряджені. Диполем є найчастіше молекула розчинника. Потрапляючи в розчин, розчинена речовина розпадається на іони, а диполі притягуються до одних іонів різнойменно заряджених по відношенню до них кінцем, а до інших іонів - відповідно іншим різнойменно заряджених по відношенню до них кінцем. Таким чином і виходять сольвати - молекули з оболонкою з інших нейтральних молекул.

Тепер поговоримо трохи про суть самих теорій і подивимося на них уважніше.

теорії розчинів

Освітою таких частинок можна пояснити безліч явищ, які не піддаються опису за допомогою класичної теорії розчинів. Наприклад, тепловий ефект реакції розчинення. З позицій теорії Арреніуса, складно сказати, чому при розчиненні одного речовини в іншому теплота може поглинатися і виділятися. Так, відбувається руйнування кристалічної решітки, і тому енергія або витрачається і розчин охолоджується, або виділяється при розпаді через надмірність енергії хімічних зв`язків. Але пояснити це з позицій класичної теорії виявляється неможливим, так як залишається незрозумілим сам механізм руйнування. А якщо застосувати хімічну теорію розчинів, стає зрозуміло, що молекули розчинника, вклинюючись в порожнечі решітки, руйнують її зсередини, як би "захищаючи" іони один від одного сольватной оболонкою.

У наступному розділі ми розглянемо, що таке розчинність і все, що пов`язано з цією, здавалося б, простий і інтуїтивно зрозумілою величиною.

поняття розчинності

Чисто інтуїтивно зрозуміло, що розчинність показує, як добре ту чи іншу речовину розчиняється в даному конкретному розчиннику. Однак про природу розчинення речовин нам відомо зазвичай дуже мало. Чому, наприклад, крейда не розчиняється у воді, а кухонна сіль - навпаки? Вся справа тут в міцності зв`язків усередині молекули. Якщо зв`язку міцні, то через це ці частинки не можуть диссоциировать на іони, тим самим зруйнувавши кристал. Тому він і залишається нерозчинним.

Розчинність - це кількісна характеристика, що показує, яка частка розчиненої речовини знаходиться в вигляді сольватованих частинок. Її величина залежить від природи розчиненої речовини і розчинника. Розчинність в воді для різних речовин різна, залежно від зв`язків між атомами в молекулі. Речовини з ковалентними зв`язками мають найнижчу розчинність, тоді як з іонними - найвищу.

Але не завжди вдається зрозуміти, яка величина розчинності велика, а яка маленька. Тому в наступному розділі обговоримо, чому дорівнює розчинність різних речовин у воді.

Відео: Розчинність йоду у воді і спирті

порівняння

У природі існує дуже багато рідких розчинників. Ще більше існує альтернативних речовин, які можуть служити останніми при досягненні певних умов, наприклад певного агрегатного стану. Стає ясно, що якщо збирати дані про розчинність один в одному кожної пари "розчинена речовина - розчинник", Не вистачить і цілої вічності, бо комбінацій виходить величезна кількість. Тому так повелося, що на нашій планеті універсальним розчинником і еталоном є вода. Зробили це тому, що вона найбільш поширена на Землі.

Таким чином, була складена таблиця розчинності в воді для багатьох сотень і тисяч речовин. Всі ми бачили її, але в більш короткому і зрозумілою варіанті. У клітинах таблиці вписані букви, що позначають розчинно речовина, нерозчинний або малорастворимое. Але є більш вузькоспеціалізовані таблиці для тих, хто серйозно розбирається в хімії. Там вказано точне чисельне значення розчинності в грамах на літр розчину.

Тепер звернемося до теорії такого поняття, як розчинність.

хімія розчинності

Як відбувається сам процес розчинення, ми вже розібрали в попередніх розділах. Але ось як, наприклад, записати це все у вигляді реакції? Тут все не так просто. Скажімо, при розчиненні кислоти відбувається реакція взаємодії іона водню з водою з утворенням іона гідроксонію H₃O⁺. Таким чином, для HCl рівняння реакції буде виглядати так:

HCl + H₂O = H₃O⁺ + Cl^-

Розчинність солей, що залежить від їх структури, також визначається своєю хімічною реакцією. Вид останньої залежить від структури солі і зв`язків усередині її молекул.

Ми розібралися з тим, як записати графічно розчинність солей у воді. Тепер прийшла пора практичного застосування.

застосування

Якщо перераховувати ті випадки, коли ця величина необхідна, не вистачить і століття. Побічно за допомогою неї можна обчислювати інші величини, які виявляються дуже важливими для дослідження будь-якого розчину. Без неї ми не змогли б дізнатися точну концентрацію речовини, його активність, не змогли б оцінити, вилікує чи ліки людини або вб`є (адже в великих кількостях навіть вода небезпечна для життя).

Крім хімічної промисловості та наукових цілей, розуміння суті розчинності необхідно ще і в побуті. Адже іноді потрібно приготувати, скажімо, пересичений розчин певної речовини. Наприклад, це потрібно для отримання кристалів солі для домашнього завдання дитини. Знаючи розчинність солі в воді, ми з легкістю можемо визначити, скільки потрібно її засипати в посудину, щоб вона почала випадати в осад і утворювати кристали від надлишку.

Перш ніж завершити наш короткий екскурс в хімію, поговоримо про декілька суміжних з розчинністю поняттях.

Відео: Стенд "Розчинність кислот, підстав і солей у воді"

Що ще цікавого?

На наш погляд, якщо ви дійшли до цього розділу, то напевно вже зрозуміли, що розчинність - це не просто дивна хімічна величина. Вона є основою для інших величин. І серед них: концентрація, активність, константа дисоціації, pH. І це далеко не повний список. Ви напевно чули хоч одне з цих слів. Без цих знань про природу розчинів, вивчення яких почалося з розчинності, ми вже не можемо уявити сучасну хімію і фізику. При чому тут фізика? Іноді фізики теж мають справу з розчинами, вимірюють їх провідність, використовують і інші їх властивості для своїх потреб.

висновок

У цій статті ми познайомилися з таким хімічним поняттям, як розчинність. Це, напевно, була досить корисна інформація, так як більшість з нас навряд чи уявляють собі глибинну суть теорії розчинів, не маючи бажання зануритися докладно в її вивчення. У будь-якому випадку дуже корисно тренувати свій мозок, пізнаючи щось нове. Адже все життя людина повинна "вчитися, вчитися і ще раз вчитися".