- Propietats de les solucions aquoses
- Per què alguns sòlids es dissolen en l'aigua?
- Regles de solubilitat
- Exemples de solubilitat en solucions aquoses
- Exemple 1: Què passa quan es barregen Ba (NO
- Exemple 2: Què passa quan es barregen Pb (NO
- referències
Les dissolucions aquoses són aquelles solucions que fan servir aigua per descompondre una substància. Per exemple, el fang o l'aigua de sucre. Quan una espècie química s'ha dissolt en aigua, això es denota escrivint (aq) després del nom químic.
Les substàncies hidròfiles (que estimen l'aigua) i molts compostos iònics es dissolen o dissocien en l'aigua. Per exemple, quan la sal de taula o el clorur de sodi es dissol en aigua, es dissocia en els seus ions per formar Na + (aq) i Cl- (aq).
Figura 1: solució aquosa de dicromat de potassi.
Les substàncies hidròfobes (que temen l'aigua) generalment no es dissolen en aigua ni formen solucions aquoses. Per exemple, barrejar oli i aigua no dóna lloc a dissolució o dissociació.
Molts compostos orgànics són hidròfobs. Els no electròlits poden dissoldre en aigua, però no es dissocien en ions i mantenen la seva integritat com a molècules. Exemples de no electròlits inclouen sucre, glicerol, urea i metilsulfonilmetano (MSM).
Propietats de les solucions aquoses
Les solucions aquoses solen conduir electricitat. Les solucions que contenen electròlits forts tendeixen a ser bons conductors elèctrics (per exemple, aigua de mar), mentre que les solucions que contenen electròlits febles tendeixen a ser conductors pobres (per exemple, aigua de l'aixeta).
La raó és que els electròlits forts es dissocien completament en ions a l'aigua, mentre que els electròlits febles es dissocien de manera incompleta.
Quan es produeixen reaccions químiques entre espècies en una solució aquosa, les reaccions són usualment reaccions de doble desplaçament (també anomenades metàtesi o doble substitució).
En aquest tipus de reacció, el catió d'un reactiu pren el lloc per al catió en l'altre reactiu, formant típicament un enllaç iònic. Una altra forma de pensar-ho és que els ions reactius «canvien de parella».
Les reaccions en solució aquosa poden donar lloc a productes que són solubles en aigua o poden produir un precipitat.
Un precipitat és un compost amb una baixa solubilitat que sovint cau fora de la solució com un sòlid.
Els termes àcid, la base i el pH només s'apliquen a solucions aquoses. Per exemple, es pot mesurar el pH de l'suc de llimona o vinagre (dues solucions aquoses) i són àcids febles, però no es pot obtenir cap informació significativa de la prova d'oli vegetal amb paper de pH.
Per què alguns sòlids es dissolen en l'aigua?
El sucre que utilitzem per endolcir el cafè o el te és un sòlid molecular, en el qual les molècules individuals es mantenen unides per forces intermoleculars relativament febles.
Quan el sucre es dissol en aigua, els enllaços febles entre les molècules individuals de sacarosa es trenquen, i aquestes molècules C12H22O11 s'alliberen en la solució.
Figura 1: dissolució de sucre en aigua.
Es necessita energia per trencar els enllaços entre les molècules de C12H22O11 en sacarosa. També es necessita energia per trencar els enllaços d'hidrogen en l'aigua que ha de ser interromput per inserir una d'aquestes molècules de sacarosa en solució.
El sucre es dissol en aigua perquè l'energia es desprèn quan les molècules lleugerament polars de sacarosa formen enllaços intermoleculars amb les molècules d'aigua polars.
Els enllaços febles que es formen entre el solut i el dissolvent compensen l'energia necessària per alterar l'estructura tant de l'solut pur com de l'dissolvent.
En el cas de l'sucre i l'aigua, aquest procés funciona tan bé que fins a 1800 grams de sacarosa pot dissoldre en un litre d'aigua.
Els sòlids iònics (o sals) contenen ions positius i negatius, que es mantenen units gràcies a la gran força d'atracció entre partícules amb càrregues oposades.
Quan un d'aquests sòlids es dissol en aigua, els ions que formen el sòlid s'alliberen en solució, on s'associen amb les molècules de dissolvent polar.
Figura 2: dissolució de clorur de sodi en aigua.
NaCl (s) »Na + (aq) + Cl- (aq)
Generalment podem suposar que les sals es dissocien en els seus ions quan es dissolen en aigua.
Els compostos iònics es dissolen en aigua si l'energia despresa quan els ions interactuen amb les molècules d'aigua compensa l'energia necessària per trencar els enllaços iònics en el sòlid i l'energia requerida per separar les molècules d'aigua perquè els ions puguin ser inserits en la solució.
Regles de solubilitat
Depenent de la solubilitat d'un solut, hi ha tres resultats possibles:
1) Si la solució té menys solut que la quantitat màxima que és capaç de dissoldre (la seva solubilitat), és una solució diluïda;
2) Si la quantitat de solut és exactament la mateixa quantitat que la seva solubilitat, està saturada;
3) Si hi ha més solut del que és capaç de dissoldre, l'excés de solut es separa de la solució.
Si aquest procés de separació inclou cristal·lització, forma un precipitat. La precipitació redueix la concentració de l'solut a la saturació per tal d'augmentar l'estabilitat de la solució.
Les següents són les regles de solubilitat per als sòlids iònics comuns. Si dues regles semblen contradir-se, la precedent té prioritat.
1- Les sals que contenen elements de el Grup I (Li +, Na +, K +, Cs +, Rb +) són solubles. Hi ha poques excepcions a aquesta regla. Les sals que contenen l'ió amoni (NH 4 +) són també solubles.
2- Les sals que contenen nitrat (NO 3 -) són generalment solubles.
3- Les sals que contenen Cl -, Br - o I - són generalment solubles. Les excepcions importants a aquesta regla són les sals d'halur de Ag +, Pb2 + i (Hg2) 2+. Així, AgCl, PbBr 2 i Hg 2 Cl 2 són insolubles.
4- La majoria de les sals de plata són insolubles. AgNO 3 i Ag (C 2 H 3 O 2) són sals solubles comuns de plata; Virtualment tots els altres són insolubles.
5- La majoria de les sals de sulfat són solubles. Les excepcions importants a aquesta regla inclouen CAS 4, BaSO 4, PbSO 4, Ag 2 SO4 i SrSO 4.
6- La majoria de les sals d'hidròxid són només lleugerament solubles. Les sals d'hidròxid dels elements de el Grup I són solubles. Les sals d'hidròxid dels elements de el Grup II (Ca, Sr i Ba) són lleugerament solubles.
Les sals d'hidròxid de metalls de transició i A l' 3 + són insolubles. Així, Fe (OH) 3, A l'(OH) 3, Co (OH) 2 no són solubles.
7- La majoria dels sulfurs de metalls de transició són altament insolubles, incloent CdS, FES, ZnS i Ag 2 S. Els sulfurs d'arsènic, antimoni, bismut i plom també són insolubles.
8- Els carbonats són freqüentment insolubles. Els carbonats de el Grup II (CaCO 3, SrCO 3 i Bacus 3) són insolubles, a l'igual que FeCO 3 i PbCO 3.
9- Els cromats freqüentment són insolubles. Els exemples inclouen PbCrO 4 i BaCrO 4.
10- Els fosfats com ara Ca 3 (PO 4) 2 i Ag 3 PO 4 són freqüentment insolubles.
11- Els fluorurs com ara BAF 2, MGF 2 i PBF 2 són freqüentment insolubles.
Exemples de solubilitat en solucions aquoses
Cola, aigua salada, pluja, solucions àcides, solucions de base i solucions de sal són exemples de solucions aquoses. Quan es té una solució aquosa, es pot induir un precipitat mitjançant reaccions de precipitació.
Les reaccions de precipitació es denominen de vegades reaccions de «doble desplaçament». Per determinar si es formarà un precipitat quan es barregen solucions aquoses de dos compostos:
- Anoteu tots els ions en solució.
- Combina'ls (catió i anió) per obtenir tots els precipitats potencials.
- Utilitzeu les regles de solubilitat per determinar quin (si és que) combinació (és) és insoluble i precipitarà.
Exemple 1: Què passa quan es barregen Ba (NO
Ions presents en solució: Ba 2+, NO 3 -, Na +, CO 3 2-
Precipitats potencials: Baco 3, NaNO3
Regles d'Solubilitat: Baco 3 és insoluble (regla 5), NaNO 3 és soluble (regla 1).
Equació química completa:
Ba (NO 3) 2 (aq) + Na 2 CO 3 (aq) »Baco 3 (s) + 2NaNO 3 (aq)
Equació iònica neta:
Ba 2+ (aq) + CO 3 2- (aq) »Baco 3 (s)
Exemple 2: Què passa quan es barregen Pb (NO
Ions presents en solució: Pb 2+, NO 3 -, NH 4 +, I -
Precipitats potencials: PbI 2, NH 4 NO 3
Regles de solubilitat: PbI 2 és insoluble (regla 3), NH 4 NO 3 és soluble (regla 1).
Equació química completa: Pb (NO 3) 2 (aq) + 2NH 4 I (aq) »PbI 2 (s) + 2NH 4 NO 3 (aq)
Equació iònica neta: Pb 2+ (aq) + 2I - (aq) »PbI 2 (s).
referències
- Anne Marie Helmenstine. (2017, maig 10). Aqueous Definition (Aqueous Solution). Recuperat de thoughtco.com.
- Anne Marie Helmenstine. (2017, maig 14). Aqueous Solution Definition in Chemistry. Recuperat de thoughtco.com.
- Antoinette Mursa, KW (2017, maig 14). Solubility Rules. Recuperat de chem.libretexts.org.
- Aqueous Solutions. (SF). Recuperat de saylordotorg.github.io.
- Berkey, M. (2011, novembre 11). Aqueous Solutions: Definition & Examples. Recuperat de youtube.com.
- Reactions in Aqueous Solution. (SF). Recuperat de chemistry.bd.psu.edu.
- Reid, D. (SF). Aqueous Solution: Definition, Reaction & Example. Recuperat de study.com.
- Solubility. (SF). Recuperat de chemed.chem.purdue.edu.