Dung dịch nước là gì?

các dung dịch nước là những giải pháp sử dụng nước để phá vỡ một chất. Ví dụ, bùn hoặc nước đường.

Khi một loài hóa học đã hòa tan trong nước, điều này được biểu thị bằng chữ viết (aq) sau tên hóa học (Reid, S.F.).

Các chất ưa nước (yêu nước) và nhiều hợp chất ion hòa tan hoặc phân ly trong nước.

Ví dụ, khi muối ăn hoặc natri clorua hòa tan trong nước, nó sẽ phân ly thành các ion của nó để tạo thành Na + (aq) và Cl- (aq).

Các chất kỵ nước (sợ nước) thường không tan trong nước hoặc tạo thành dung dịch nước. Ví dụ, trộn dầu và nước không dẫn đến hòa tan hoặc phân ly.

Nhiều hợp chất hữu cơ là kỵ nước. Các chất không điện giải có thể hòa tan trong nước, nhưng không phân ly thành các ion và duy trì tính toàn vẹn của chúng dưới dạng các phân tử.

Ví dụ về các chất không điện giải bao gồm đường, glycerol, urê và methylsulfonylmethane (MSM) (Anne Marie Helmenstine, 2017).

Tính chất của dung dịch nước

Dung dịch nước thường dẫn điện. Các giải pháp chứa chất điện giải mạnh có xu hướng là chất dẫn điện tốt (ví dụ như nước biển), trong khi các giải pháp chứa chất điện giải yếu có xu hướng là chất dẫn điện kém (ví dụ: nước máy).

Lý do là các chất điện giải mạnh phân ly hoàn toàn trong các ion trong nước, trong khi các chất điện phân yếu phân ly không hoàn toàn..

Khi các phản ứng hóa học xảy ra giữa các loài trong dung dịch nước, các phản ứng thường là phản ứng dịch chuyển kép (còn gọi là thay thế hoặc thay thế kép).

Trong loại phản ứng này, cation của một thuốc thử thay thế cho cation trong thuốc thử kia, thường tạo thành liên kết ion. Một cách nghĩ khác là các ion phản ứng "thay đổi đối tác".

Phản ứng trong dung dịch nước có thể làm phát sinh các sản phẩm hòa tan trong nước hoặc có thể tạo ra kết tủa.

Kết tủa là một hợp chất có độ hòa tan thấp, thường rơi ra ngoài dung dịch dưới dạng chất rắn (Dung dịch nước, S.F.).

Các thuật ngữ axit, bazơ và pH chỉ áp dụng cho dung dịch nước. Ví dụ: bạn có thể đo độ pH của nước chanh hoặc giấm (hai dung dịch nước) và chúng là axit yếu, nhưng bạn không thể nhận được bất kỳ thông tin quan trọng nào từ thử nghiệm dầu thực vật bằng giấy pH (Anne Marie Helmenstine, Aqueous Định nghĩa, 2017).

Tại sao một số chất rắn hòa tan trong nước?

Đường chúng ta sử dụng để làm ngọt cà phê hoặc trà là một chất rắn phân tử, trong đó các phân tử riêng lẻ được giữ với nhau bởi các lực liên phân tử tương đối yếu.

Khi đường tan trong nước, các liên kết yếu giữa các phân tử sucrose riêng lẻ bị phá vỡ và các phân tử C12H22O11 này được giải phóng vào dung dịch.

Năng lượng là cần thiết để phá vỡ liên kết giữa các phân tử C12H22O11 trong sucrose. Nó cũng cần năng lượng để phá vỡ các liên kết hydro trong nước phải bị gián đoạn để chèn một trong những phân tử sucrose này vào dung dịch.

Đường hòa tan trong nước vì năng lượng được giải phóng khi các phân tử hơi cực của sucrose hình thành liên kết liên phân tử với các phân tử nước cực.

Các liên kết yếu hình thành giữa chất tan và dung môi bù năng lượng cần thiết để thay đổi cấu trúc của cả chất tan nguyên chất và dung môi.

Trong trường hợp đường và nước, quá trình này hoạt động tốt đến mức có thể hòa tan tới 1.800 gram sucrose trong một lít nước.

Các chất rắn ion (hoặc muối) chứa các ion dương và âm, được kết hợp với nhau nhờ lực hút lớn giữa các hạt có điện tích trái dấu.

Khi một trong những chất rắn này tan trong nước, các ion tạo thành chất rắn được giải phóng trong dung dịch, nơi chúng được liên kết với các phân tử dung môi phân cực (Berkey, 2011).

NaCl (s) "Na + (aq) + Cl- (aq)

Chúng ta thường có thể giả định rằng các muối phân ly trong các ion của chúng khi chúng hòa tan trong nước.

Các hợp chất ion hòa tan trong nước nếu năng lượng được giải phóng khi các ion tương tác với các phân tử nước bù lại năng lượng cần thiết để phá vỡ các liên kết ion trong chất rắn và năng lượng cần thiết để tách các phân tử nước để các ion có thể được đưa vào nước. giải pháp (Độ hòa tan, SF).

Quy tắc hòa tan

Tùy thuộc vào độ hòa tan của chất tan, có ba kết quả có thể xảy ra:

1) nếu dung dịch có ít chất tan hơn lượng tối đa có khả năng hòa tan (độ hòa tan của nó), thì đó là dung dịch pha loãng;

2) nếu lượng chất tan chính xác bằng lượng hòa tan của nó, thì nó đã bão hòa;

3) nếu có nhiều chất tan hơn khả năng hòa tan, chất tan dư được tách ra khỏi dung dịch.

Nếu quá trình phân tách này bao gồm quá trình kết tinh, nó tạo thành kết tủa. Lượng mưa làm giảm nồng độ của chất tan đến bão hòa để tăng tính ổn định của dung dịch.

Sau đây là các quy tắc hòa tan cho chất rắn ion phổ biến. Nếu hai quy tắc dường như mâu thuẫn với nhau, tiền lệ được ưu tiên (Antoinette Mursa, 2017).

1- Các muối chứa các nguyên tố thuộc nhóm I (Li⁺, Na⁺, K⁺, Cs⁺, Rb⁺) hòa tan. Có một vài ngoại lệ cho quy tắc này. Các muối chứa ion amoni (NH₄⁺) cũng hòa tan.

2- Muối chứa nitrat (NO₃^-) thường hòa tan.

3- Các muối chứa Cl -, Br - hoặc I - thường hòa tan. Các ngoại lệ quan trọng cho quy tắc này là muối Ag halogenua⁺, Pb2⁺ và (Hg2)²⁺. Vì vậy, AgCl, PbBr₂ và Hg₂Cl₂ chúng không hòa tan.

4- Hầu hết các muối bạc không hòa tan. AgNO₃ và Ag (C₂H₃Ôi₂) là các muối hòa tan phổ biến của bạc; Hầu như tất cả những người khác là không hòa tan.

5- Hầu hết các muối sunfat đều hòa tan. Các ngoại lệ quan trọng đối với quy tắc này bao gồm CaSO₄, BaSO₄, PbSO₄, Ag₂SO4 và SrSO₄.

6- Hầu hết các muối hydroxit chỉ tan ít. Các muối hydroxit của các nguyên tố nhóm I là hòa tan. Các muối hydroxit của các nguyên tố nhóm II (Ca, Sr và Ba) ít tan.

Các muối của hydroxit kim loại chuyển tiếp và Al₃⁺ Chúng không hòa tan. Vì vậy, Fe (OH)₃, Al (OH)₃, Co (OH)₂ chúng không hòa tan.

7- Hầu hết các sunfua kim loại chuyển tiếp đều không hòa tan cao, bao gồm CdS, FeS, ZnS và Ag₂S. Asen, antimon, bismuth và chì sunfua cũng không hòa tan.

8- Các cacbonat thường không hòa tan. Các cacbonat của nhóm II (CaCO₃, SrCO₃ và BaCO₃) không hòa tan, như FeCO₃ và PbCO₃.

9- Crom thường không hòa tan. Ví dụ bao gồm PbCrO₄ và BaCrO₄.

10- Các photphat như Ca₃(PO₄)₂ và Ag₃PO₄ chúng thường không hòa tan.

11- Fluoride như BaF₂, MgF₂ và PbF₂ chúng thường không hòa tan.

Ví dụ về độ hòa tan trong dung dịch nước

Cola, nước muối, mưa, dung dịch axit, dung dịch bazơ và dung dịch muối là những ví dụ về dung dịch nước.

Khi bạn có dung dịch nước, kết tủa có thể được gây ra bởi các phản ứng kết tủa (Phản ứng trong dung dịch nước, S.F.).

Phản ứng kết tủa đôi khi được gọi là phản ứng "dịch chuyển kép". Để xác định xem một kết tủa sẽ hình thành khi trộn dung dịch nước của hai hợp chất:

1. Ghi lại tất cả các ion trong dung dịch.
2. Kết hợp chúng (cation và anion) để thu được tất cả các kết tủa tiềm năng.
3. Sử dụng quy tắc hòa tan để xác định (các) kết hợp (nếu có) không hòa tan và sẽ kết tủa.

Ví dụ 1: Điều gì xảy ra khi bạn trộn Ba (NO)₃)_2(aq) và Na₂CO_{3 (aq)}?

Các ion có mặt trong dung dịch: Ba²⁺, KHÔNG₃^-, Na⁺, CO₃^2-

Kết tủa tiềm năng: BaCO₃, NaNO3

Quy tắc hòa tan: BaCO₃ không hòa tan (quy tắc 5), NaNO₃ nó hòa tan (quy tắc 1).

Phương trình hóa học hoàn chỉnh:

Ba (KHÔNG₃)₂(aq) + Na₂CO₃(aq) "BaCO₃(s) + 2NaNO₃ (aq)

Phương trình ion ròng:

Ba²⁺_(aq) + CO₃^2-_(aq) "BaCO_{3 (s)}

Ví dụ 2: Điều gì xảy ra khi hỗn hợp Pb (NO₃)₂ (aq) và NH₄Tôi (aq)?

Các ion có trong dung dịch: Pb²⁺, KHÔNG₃^-, NH₄⁺, Tôi^-

Kết tủa tiềm năng: PbI₂, NH₄KHÔNG₃

Quy tắc hòa tan: PbI₂ không hòa tan (quy tắc 3), NH₄KHÔNG₃ nó hòa tan (quy tắc 1).

Phương trình hóa học hoàn chỉnh: Pb (NO₃)_{2 (aq)} + 2NH₄Tôi_(aq) "PbI_{2 (s)} + 2NH₄KHÔNG_{3 (aq)}

Phương trình ion ròng: Pb²⁺_(aq) + 2I^-_(aq) "PbI_{2 (s).}

Tài liệu tham khảo

1. Anne Marie Helmenstine. (2017, ngày 10 tháng 5). Định nghĩa Aqueous (Giải pháp Aqueous). Lấy từ thinkco.com.
2. Anne Marie Helmenstine. (2017, ngày 14 tháng 5). Định nghĩa dung dịch nước trong hóa học. Lấy từ thinkco.com.
3. Antoinette Mursa, K. W. (2017, ngày 14 tháng 5). Quy tắc hòa tan Lấy từ chem.libretexts.org.
4. Dung dịch nước. (S.F.). Được phục hồi từ saylordotorg.github.io.
5. Berkey, M. (2011, ngày 11 tháng 11). Giải pháp Aqueous: Định nghĩa & ví dụ. Lấy từ youtube.com.
6. Phản ứng trong dung dịch nước. (S.F.). Lấy từ hóa học.bd.psu.edu.
7. Reid, D. (S.F.). Dung dịch nước: Định nghĩa, phản ứng và ví dụ. Lấy từ nghiên cứu.com.
8. Độ hòa tan. (S.F.). Lấy từ chemed.chem.purdue.edu.