Vienas iš pirmųjų mokslinių eksperimentų, kuriuos prisimenu, buvo įberti druskos į puodelį vandens ir nekantriai laukti, kol ji ištirps. Nors man buvo įdomu stebėti, kaip druska išnyksta, aš tikrai nesupratau tirpumo subtilybių. Laimei, tirpumas atitinka taisyklių sąrašą, kuris padeda nustatyti medžiagos tirpumą, pvz., kiek tikėtina, kad druska ištirps tame vandenyje (pažvelkite – labai tikėtina). Apžvelgsime, kas yra tirpumas, kaip jis veikia, ir visą tirpumo taisyklių sąrašą, padėsiantį nustatyti medžiagų tirpumą.
Kas yra Tirpumas?
Tirpumas – tai medžiagos gebėjimas ištirpti . Medžiaga, kuri ištirpsta, vadinama ištirpusia medžiaga, o medžiaga, kurioje ji ištirpsta, vadinama tirpikliu. Gauta medžiaga vadinama tirpalu. Paprastai ištirpusi medžiaga yra kieta medžiaga, o tirpiklis yra skystis, pvz., mūsų druskos vandenyje pavyzdys. Tačiau ištirpusios medžiagos gali būti bet kokios būsenos: dujinės, skystos arba kietos. Pavyzdžiui, gazuotas gėrimas yra tirpalas, kuriame ištirpusi medžiaga yra dujos, o tirpiklis yra skystis.
Tirpi medžiaga laikoma netirpia, kai jos negali ištirpti santykiu, didesniu nei 10000:1. Nors daugelis junginių yra iš dalies arba daugiausia netirpūs, nėra medžiagos, kuri visiškai netirpi vandenyje , tai reiškia, kad jis niekaip negali ištirpti. Tirpumo taisyklėse pamatysite, kad daugeliui junginių, kurie pažymėti kaip netirpūs, yra išimčių, pavyzdžiui, karbonatams. Iš dalies todėl svarbu griežtai laikytis tirpumo taisyklių.
dvejetainis medis užsakymo paštu perkėlimas
Kai dirbate su cheminėmis lygtimis arba kuriate hipotezę, tirpumo taisyklės padeda nuspėti galutines susijusių medžiagų būsenas. Galėsite tiksliai numatyti, kokie deriniai kokius rezultatus atves.
Tirpumo taisyklės taikomos tik joninių kietųjų medžiagų gebėjimui ištirpti vandenyje. Nors galime apskaičiuoti tirpumą matuodami kiekvieną medžiagą ir vadovaudamiesi lygtimi, tirpumo taisyklės leidžia nustatyti medžiagos tirpumą prieš bandant ją sukurti.
Tirpumo taisyklės
Labai svarbu, kad šiame sąraše pateiktų taisyklių būtų laikomasi eilės tvarka, nes jei atrodo, kad taisyklė prieštarauja kitai taisyklei, taisyklė, kuri yra pirmoji, yra ta, kurios laikotės . Šiame sąraše esančios medžiagos pateikiamos jų elementų pavadinimais. Nuoroda į toliau pateiktą periodinę lentelę padės dirbti su elementų pavadinimais ir grupėmis.
-
Druskos, turinčios I grupės elementų (Li+, Na+, K+, Cs+, Rb+), yra tirpios. Yra keletas šios taisyklės išimčių. Druskos, kuriose yra amonio jonų (NH4+), taip pat tirpsta.
-
Druskos, kuriose yra nitratų jonų (NO3-), paprastai yra tirpios.
-
Druskos, kuriose yra Cl-, Br- arba I-, paprastai yra tirpios. Svarbios šios taisyklės išimtys yra Ag+, Pb2+ ir (Hg2)2+ halogenidinės druskos. Taigi AgCl, PbBr2 ir Hg2Cl2 yra netirpūs.
-
Dauguma sidabro druskų yra netirpios. AgNO3 ir Ag(C2H3O2) yra įprastos tirpios sidabro druskos; beveik visi kiti yra netirpūs.
-
Dauguma sulfatų druskų yra tirpios. Svarbios šios taisyklės išimtys yra CaSO4, BaSO4, PbSO4, Ag2SO4 ir SrSO4.
-
Dauguma hidroksido druskų yra tik šiek tiek tirpios. I grupės elementų hidroksidinės druskos yra tirpios. II grupės elementų (Ca, Sr ir Ba) hidroksido druskos yra mažai tirpios. Pereinamųjų metalų hidroksidinės druskos ir Al3+ yra netirpios. Taigi Fe(OH)3, Al(OH)3, Co(OH)2 netirpsta.
-
Dauguma pereinamųjų metalų sulfidų yra labai netirpūs, įskaitant CdS, FeS, ZnS ir Ag2S. Arsenas, stibis, bismutas ir švino sulfidai taip pat netirpūs.
-
Karbonatai dažnai netirpūs. II grupės karbonatai (CaCO3, SrCO3 ir BaCO3) netirpūs, kaip ir FeCO3 ir PbCO3.
-
Chromatai dažnai netirpūs. Pavyzdžiui, PbCrO4 ir BaCrO4.
-
Fosfatai, tokie kaip Ca3(PO4)2 ir Ag3PO4, dažnai netirpūs.
įmonė prieš įmonę
-
Fluorai, tokie kaip BaF2, MgF2 ir PbF2, dažnai yra netirpūs.
Klausimų pavyzdžiai
1. Pasirinkite junginius, kurie yra visada tirpsta vandenyje
a. BaSO4
b. HG2 I2
c. Olimpinėse žaidynėse
d. Na2SO3
in. Ag ClO3
f. Cr Cl3
g. Fe PO4
2. Kiekvieną iš šių elementų pažymėkite kaip tirpus arba netirpios
a. Li OH
b. Hg SO4
c. Pb Br2
d. Rb2 S
e. I2
f. H3 AsO4
g. Nei Cro4
3. Kuris (jei yra) sidabras yra tirpus: Sidabro chloridas AgCl , sidabro fosfatas, Ag3 PO4 arba sidabro fluoridas, AgF ?
Atsakymai
1. Pasirinkite junginius, kurie yra visada tirpsta vandenyje (paryškinti yra teisingi)
a. BaSO4 (žr. 5 taisyklę)
b. HG2I2 (žr. 3 taisyklę)
c. Tas OH (žr. 1 taisyklę)
d. Na2SO3 (žr. 1 taisyklę)
tai yra . Prie ClO3 (žr. 3 taisyklę)
f. Cr Cl3 (žr. 3 taisyklę)
g. Fe PO4 (žr. 6 taisyklę)
Pastaba: Laiškas e yra taisyklių tvarkos naudojimo tirpumui nustatyti pavyzdys. 4 taisyklė sako, kad sidabras (Ag) dažnai yra netirpus, tačiau 3 taisyklė sako, kad chloratai (Cl) yra tirpūs. Kadangi Ag ClO3 yra sidabro chloratas, o 3 taisyklė yra prieš 4 taisyklę, ji ją pakeičia. Šis junginys yra tirpus.
"masono formulė"
2. Pažymėkite kiekvieną iš šių elementų kaip tirpų arba netirpią
a. Li OH tirpus - 1 taisyklė
b. Fe(OH)2 netirpios – 7 taisyklė
c. Pb Br2 netirpios – 2 taisyklė
yra. Rb2 SO3 tirpus - 1 taisyklė
e. I2 tirpus – 3 taisyklė
f. H3 AsO4 netirpios - 10 taisyklė
g. Nei CRo4 netirpios – 8 taisyklė
3. Kuris (jei yra) sidabras yra tirpus: Sidabro chloridas AgCl, sidabro fosfatas, Ag3 PO4 arba sidabro fluoridas, AgF ?
Nė vienas iš aukščiau paminėtų sidabrų netirpsta. 4 taisyklėje teigiama, kad sidabro druskos (Ag) yra
netirpus, su sidabro nitratu, AgNO3, kaip viena išimtis.
Kaip veikia tirpumas
Kaip matome iš mūsų tirpumo taisyklių, kai kurios medžiagos yra labai tirpios, o kai kurios netirpios arba mažai tirpsta. Pažiūrėkime, kaip veikia tirpumas, kad geriau suprastume tirpumo taisykles.
Veiksniai, turintys įtakos tirpumui
Tai, ar medžiaga yra tirpi ir kokiu laipsniu, priklauso nuo įvairių veiksnių. Ištirpusios medžiagos paprastai geriausiai ištirpsta tirpikliuose, kurie turi daugiausiai molekulinių panašumų. Poliškumas yra pagrindinis medžiagos tirpumo veiksnys. Molekulės, kurių vienas galas įkrautas neigiamai, o kitas – teigiamai, laikomos polinėmis, tai reiškia, kad jos turi elektros polius. Jei molekulė neturi šios joninės sudėties, ji laikoma nepoline.
Paprastai tirpios medžiagos tirpsta tirpikliuose, kurie molekuliniu požiūriu į jas labiausiai panašūs. Poliniai tirpikliai geriau ištirps poliniuose tirpikliuose, o nepoliniai tirpikliai geriau ištirps nepoliniuose tirpikliuose. Pavyzdžiui, cukrus yra poliarinis tirpalas ir labai gerai absorbuojamas vandenyje. Tačiau cukrus būtų mažai tirpus nepoliniame skystyje, pavyzdžiui, augaliniame aliejuje. Paprastai tirpios medžiagos taip pat bus labiau tirpios, jei ištirpusios medžiagos molekulės yra mažesnės nei tirpiklyje esančios.
Kiti veiksniai, turintys įtakos tirpumui, yra slėgis ir temperatūra. Kai kuriuose tirpikliuose kaitinamos molekulės vibruoja greičiau ir gali suskaidyti ištirpusią medžiagą. Slėgis daugiausia yra veiksnys, kai dalyvauja dujinė medžiaga, ir jis mažai arba visai neveikia skystų medžiagų.
java masyvas surūšiuotas
Tirpalo greitis nurodo, kaip greitai medžiaga ištirpsta, ir yra atskirta nuo tirpumo. Tirpumas visiškai priklauso nuo tirpios medžiagos ir tirpiklio fizikinių ir cheminių savybių ir tirpalo greitis tam įtakos neturi. Greitis neturėtų būti įtrauktas į medžiagos tirpumą. Tai dažnai gali sukelti painiavą pirmą kartą sužinojus apie tirpumą, nes vaizdiniame pavyzdyje stebint, kaip kažkas greitai tirpsta, gali atrodyti, kad patvirtinamas jo gebėjimas ištirpti. Tačiau tirpumo procesas yra unikalus, o greitis, kuriuo jis ištirpsta, nėra įtrauktas į lygtį.
Rezultatų numatymas
Kai tirpioji medžiaga sumaišoma su tirpikliu, galimi trys rezultatai: Jei tirpale yra mažiau tirpios medžiagos nei didžiausias kiekis, kurį jis gali ištirpti (tirpumas), tai yra praskiestas tirpalas . Jei tirpios medžiagos kiekis yra lygiai toks pat kaip ir tirpumas prisotintas. Jei tirpios medžiagos yra daugiau nei gali ištirpti, perteklius atsiskiria nuo tirpalo ir susidaro a nuosėdos .
Tirpalas laikomas prisotintu, kai papildomai įpylus tirpalo nepadidėja tirpalo koncentracija. Be to, tirpalas yra maišomas, kai jį galima maišyti bet kokiu santykiu – tai daugiausia taikoma skysčiams, tokiems kaip etanolis, C2H5OH ir vanduo, H2O.
Tirpumo taisyklių žinojimas ir jų laikymasis yra geriausias būdas numatyti bet kurio sprendimo rezultatą. Jei žinome, kad medžiaga yra netirpi, tikėtina, kad joje būtų tirpios medžiagos perteklius, todėl susidarys nuosėdos. Tačiau junginiai, kurie, kaip žinome, yra labai tirpūs, kaip ir druska, gali sudaryti tirpalus įvairiais santykiais; šiuo atveju galėsime nustatyti, kiek tirpalo ir tirpiklio reikia kiekvienam tirpalui susidaryti ir ar apskritai įmanoma jį sudaryti.
Dabar galvojant apie druskos vandenyje eksperimentą, aišku, kad druska, taip pat žinoma kaip NaCl arba natrio chloridas, būtų labai tirpi pagal mūsų tirpumo taisykles. Natrio chloride yra Na, kuris beveik visada tirpsta pagal 1 taisyklę, ir Cl, kuris paprastai tirpsta pagal 3 taisyklę. Nors galiu tai pasakyti tik žvilgtelėjęs į taisykles, niekas neatima stebuklo, kai stebite, kaip cheminiai junginiai skyla ir ištirpsta jūsų akyse. Nepamirškite, kad periodinės lentelės turi būti po ranka ir kitame eksperimente atkreipkite dėmesį į tirpumo taisykles.
Kas toliau?
Ruošiatės AP chemijos testui?Studijuokite naudodami mūsų straipsnius apie kiekvienas turimas AP chemijos praktikos testas ir galutinis AP Chem studijų vadovas. Vietoje to vartoti IB? Pradėkite nuo mūsų IB chemijos studijų pastabų.
Ieškote daugiau chemijos pagalbos?Mes jus vedame per tirpumo konstanta (K sp ) ir kaip tai išspręsti , paaiškinkite, kaip subalansuoti chemines lygtis, ir peržiūrėkite fizinių ir cheminių pokyčių pavyzdžius čia.
Jei jums reikia daugiau ne chemijos mokslo vadovų, būtinai peržiūrėkite šiuos vadovus, kaip rasti vandens tankis , apibrėžiantis komensalizmą , ir kaip apskaičiuoti pagreitį .