Реакция растворения в воде – Растворимость. Кристаллогидраты — РАСТВОРЫ — ОБЩАЯ ХИМИЯ — Химия подготовка к ЗНО и ДПА

Реакции в водных растворах | Chemistry-gid.ru

Уникальные особенности водных растворов

Водный раствор представляет собой раствор, который взаимодействует с водой. Что делает воду существенной, так как она может позволить веществам растворяться и / или диссоциировать на ионы внутри нее.

Электролиты

Вода обычно представляет собой растворитель, содержащийся в водном растворе, где растворителем является вещество, которое растворяет растворенное вещество. Растворённое вещество представляет собой вещество или соединение, растворенное в растворителе. Раствор имеет меньшее количество частиц, чем растворитель, где частицы находятся в случайном движении. Интересно, что водные растворы с ионами в некоторой степени проводят электричество. Чистая вода с очень низкой концентрацией ионов не может проводить электричество. Когда растворенное вещество диссоциирует в воде с образованием ионов, его называют электролитом из-за того, что раствор является хорошим электрическим проводником. Когда никакие ионы не образуются или содержание ионов невелико, растворенное вещество является неэлектролитом. Неэлектролиты не проводят электричество или проводят его в очень малой степени.

В водном растворе сильный электролит считается полностью ионизированным или диссоциированным в воде, то есть он растворим. Сильные кислоты и основания обычно являются сильными электролитами. Тогда слабый электролит считается не полностью диссоциированным, поэтому он все еще содержит целые соединения и ионы в растворе. Слабые кислоты и основания обычно являются слабыми электролитами. Другими словами, сильные электролиты имеют лучшую тенденцию подавать ионы в водный раствор, чем слабые электролиты, и поэтому сильные электролиты создают водный раствор, который является лучшим проводником электричества.

Пример 

MgCl2 в воде:

MgCl2→Mg2+(aq)+2Cl(aq)

Ионное соединение полностью диссоциирует с образованием ионов в воде, поэтому он является сильным электролитом.

Теперь давайте посмотрим на слабый электролит:

HC2H3O2(aq)⇌H+(aq)+C2H3O2− (aq)

В этой ситуации ионное соединение, (HC2H3O2), лишь частично диссоциирует, что выражается двойными стрелками в реакции. Это означает, что реакция обратима и никогда не заканчивается. HC2H3O2 в этой ситуации лишь частично диссоциирует, что выражается двойными стрелками в реакции. Это означает, что реакция обратима и никогда не заканчивается.

He \ (H ^ + \) катион является протоном, который взаимодействует с молекулами \ (H_2O \), в которые он погружен. Взаимодействие называется H + H +. Катион является протоном, который взаимодействует с молекулами H2OH2O, погруженным в . Это взаимодействие называется гидратацией. Фактический ион Н + не существует в водном растворе. Это ион гидроня, \ (H_3O ^ + \), который взаимодействует с водой, создает дополнительные виды, такие как \ (H_5O_2 ^ + \), \ (H_9O_4 ^ + \) и \ (H_7O_3 ^ + \). \ (H_3O ^ + \) можно просто описать как гидратацию одного H h4O + h4O +, который взаимодействует с водой для создания дополнительных видов, таких как H5O+ 2H5O2+, H9O + 4H9O4 + и H7O + 3H7O3+. H3O + H3O + можно просто описать как гидратацию одной H + и одной молекулы воды. Для неэлектролитов все, что нужно сделать, это написать молекулярную формулу, потому что не происходит никакой реакции или диссоциации. Одним из примеров неэлектролита является сахар: записывается как \ (C_6H_ {12} O_6 (aq) \). C6h22O6 (водн.) C6h22O6 (водн.).

 

Концентрации ионов

В водном растворе количество ионов вида связано с количеством молей этого вида на концентрацию вещества в водном растворе. Молярность — это число молей растворенного вещества (n), деленного на общий объем (V) решения: (n), деленный на общий объем (V) решения:

Молярность или концентрация могут быть представлены путем размещения растворенного вещества в скобках ([Cl^-] ) для концентрации ионов хлорида. [Cl -] [Cl-] для концентрации Хлорид-ионы.


Реакции осаждения

Реакции осаждения происходят, когда катионы и анионы в водном растворе объединяются с образованием нерастворимого ионного твердого вещества, называемого осадком. Независимо от того, происходит ли такая реакция, можно определить, используя правила растворимости для обычных ионных твердых тел. Поскольку не все водные реакции образуют осадки, перед определением состояния продуктов и написанием чистого ионного уравнения необходимо проконсультироваться с правилами растворимости. Способность прогнозировать эти реакции позволяет ученым определять, какие из ионов присутствуют в растворе, и позволяет отраслям создавать химические вещества путем извлечения компонентов из этих реакций.

Свойства осадков

схема образования осадка в растворе.

Осадки представляют собой нерастворимые ионные твердые продукты реакции, образующиеся, когда определенные катионы и анионы объединяются в водном растворе. Определяющие факторы образования осадка могут меняться. Некоторые реакции зависят от температуры, например, от растворов, используемых для буферов, тогда как другие зависят только от концентрации раствора. Твердые вещества, полученные в реакциях осаждения, представляют собой кристаллические твердые вещества и могут суспендироваться по всей жидкости или падать на дно раствора. Оставшаяся жидкость называется супернатантной жидкостью. Два компонента смеси (осадок и супернатант) могут быть разделены различными способами, такими как фильтрация, центрифугирование или декантирование.

Реакции осаждения и двойной замены

Использование правил растворимости требует понимания того, как реагируют ионы. Большинство реакций осаждения являются реакциями с одной заменой или реакциями с двойной заменой. Реакция двойной замены происходит, когда два ионных реагента диссоциируют и связывают с соответствующим анионом или катионом из другого реагента. Ионы заменяют друг друга на основе их зарядов как катион или анион. Это можно рассматривать как «коммутаторы». То есть два реагента, каждый из которых «теряет» своего партнера и формирует связь с другим партнером.

Реакция с двойной заменой конкретно классифицируется как реакция осаждения, когда рассматриваемое химическое уравнение происходит в водном растворе, и один из образованных продуктов является нерастворимым. Ниже приведен пример реакции осаждения:

 

Оба реагента являются водными и один продукт является твердым. Поскольку реагенты являются ионными и водными, они диссоциируют и поэтому растворимы. Тем не менее, существует шесть рекомендаций по растворимости, которые используются для прогнозирования того, какие молекулы нерастворимы в воде. Эти молекулы образуют твердый осадок в растворе.

Правила растворения

  1. Соли, образованные катионами группы 1 и катионами NH+4NH+4 , являются растворимыми. Существуют некоторые исключения для некоторых солей Li+.
  2. Растворимы ацетаты (C2H3O-2C2H3O2), нитраты (NO3NO3) и перхлораты (ClO4ClO4).
  3. Бромиды, хлориды и иодиды растворимы.
  4. Сульфаты (SO24SO42-) растворимы, за исключением сульфатов, образованных с Ca2+ Ca2+, Sr2+ Sr2+ и Ba2+ Ba2+.
  5. Соли, содержащие серебро, свинец и ртуть (I), нерастворимы.
  6. Карбонаты (CO2-3CO2-3), фосфаты (PO3-4PO43-), сульфиды, оксиды и гидроксиды (OHOH) нерастворимы. Исключение составляют сульфиды, образованные катионами и гидроксидами группы 2, образованными кальцием, стронцием и барием.

Если в правилах указывается, что ион растворим, то он остается в форме водного иона. Если ион нерастворим в соответствии с правилами растворимости, он образует твердое вещество с ионом из другого реагента. Если показано, что все ионы в реакции растворимы, то реакция осаждения не происходит.

Ионные уравнения

Чтобы понять определение чистого ионного уравнения, напомним уравнение для реакции двойной замены. Поскольку эта конкретная реакция представляет собой реакцию осаждения, состояния материи могут быть назначены каждой переменной паре:

 

Первым шагом к написанию чистого ионного уравнения является отделение растворимых (водных) реагентов и продуктов в их соответствующие катионы и анионы. Осадки не диссоциируют в воде, поэтому твердое вещество не должно разделяться. Полученное уравнение выглядит так:

 

В приведенном выше уравнении на обеих сторонах уравнения присутствуют А+ и Д— ионы. Они называются зрительными ионами, поскольку они остаются неизменными в течение всей реакции. Поскольку они проходят через неизмененное уравнение, их можно устранить, чтобы показать чистое ионное уравнение:

 

Чистое ионное уравнение показывает только реакцию осаждения. Чистое ионное уравнение должно быть сбалансировано с обеих сторон не только с точки зрения атомов элементов, но и с точки зрения электрического заряда. Реакции осаждения обычно представлены исключительно чистыми ионными уравнениями. Если все продукты являются водными, чистое ионное уравнение не может быть записано, потому что все ионы нейтрализуются как зрительные ионы. Поэтому реакция осаждения не происходит.

Практические проблемы

Напишите чистое ионное уравнение для реакций потенциального двойного смещения. Не забудьте включить состояния материи и сбалансировать уравнения.

 

 

 

 

 

1. Независимо от физического состояния продуктами этой реакции являются  Fe(OH)3 и NaNO3. Правила растворимости предсказывают, что NaNO3 растворима, поскольку все нитраты растворимы. Однако Fe(OH)3 нерастворим, поскольку гидроксиды нерастворимы, и Fe не является одним из катионов, что приводит к исключению. После диссоциации ионное уравнение выглядит следующим образом:

 

 

Отмена зрительных ионов оставляет чистое ионное уравнение:

 

 

2. Из реакции двойной замены продуктами являются AlCl3 и BaSO4. AlCl3 является растворимым, поскольку он содержит хлорид. Однако BaSO4 нерастворим: он содержит сульфат, но ион Ba2+ вызывает его нерастворимость, поскольку он является одним из катионов, который вызывает исключение из правила 4. Ионное уравнение (после балансировки):

 

 

Отмена зрительных ионов оставляет следующее чистое ионное уравнение:

 

 

3. Из реакции двойной замены образуются продукты HNO3 и ZnI2. Рассматривая правила растворимости, HNO3 растворима, поскольку содержит нитрат, а ZnI2 растворима, поскольку иодиды растворимы. Это означает, что оба продукта являются водными (то есть диссоциируют в воде) и, следовательно, реакция осаждения не происходит.

4. Продуктами этой двойной реакции замещения являются Ca3(PO4)2 и NaCl. Правило 1 гласит, что NaCl является растворимым, и согласно правилу 6 растворимости Ca3(PO4)2 является нерастворимым. Ионное уравнение:

 

 

После отбраковки ионов,  ионное уравнение приведено ниже:

 

 

5. Первый продукт этой реакции, PbSO4, растворим в соответствии с правилом 4, поскольку он является сульфатом. Второй продукт, KNO3, также растворим, поскольку он содержит нитрат. Поэтому реакция осаждения не происходит.


Rating: 3.0/5. From 2 votes.

t0C

Время, с

Степень растворения,

1-(1-)1/310–3

Конст. скорости растворения,

K 10–4

lnk

20

300

600

2400

3600

0,012

0,017

0,070

0,110

3,10

6,15

2,50

3,60

–7,42

6,01

25

300

600

2400

3600

0,03

0,06

0,15

0,19

5,35

10,7

41,6

64,2

–6,84

1,07

30

300

600

2400

3600

0,030

0,058

0,220

0,310

9,9

19,8

79,2

118,8

–622

1,98

40

300

600

2400

3600

0,53

0,64

0,70

0,82

36,5

73,1

292,2

438,2

–4,92

7,30

, мин

Степень растворения аспирина ()

20оC

30оC

40оC

Эксп.

Расч.

Эксп.

Расч.

Эксп.

Расч.

5

20

40

60

0,012

0,050

0,070

0,110

0,016

0,053

0,081

0,090

0,03

0,11

0,22

0,31

0,028

0,092

0,280

0,53

0,64

0,73

0,82

0,46

0,58

0,66

0,70

Признаки сравнения

Физическая теория

Химическая теория.

Сторонники теории

Вант –Гофф, Аррениус, Оствальд

Менделеев.

Определение растворения

Процесс растворения является результатом диффузии, т.е. проникновения растворенного вещества в промежутки между молекулами воды

Химическое взаимодействие растворенного вещества с молекулами воды

Определение раствора

Однородные смеси, состоящие из двух или более однородных частей.

Однородная система, состоящая из частиц растворенного вещества, растворителя и продуктов их взаимодействия.