Na vida cotidiana, as pessoas raramente encontram substâncias puras. A maioria dos itens são misturas de substâncias.
Uma solução é uma mistura homogênea na qual os componentes são misturados uniformemente. Existem vários tipos de acordo com o tamanho das partículas: sistemas grosseiros, soluções moleculares e sistemas coloidais, que são frequentemente chamados de sóis. Este artigo trata de soluções moleculares (ou verdadeiras). A solubilidade das substâncias em água é uma das principais condições que afetam a formação dos compostos.
Solubilidade das substâncias: o que é e por que é necessária
Para entender este tópico, você precisa saber o que são soluções e solubilidade das substâncias. Em termos simples, esta é a capacidade de uma substância se combinar com outra e formar uma mistura homogênea. Do ponto de vista científico, uma definição mais complexa pode ser considerada. A solubilidade das substâncias é sua capacidade de formar composições homogêneas (ou heterogêneas) com uma ou mais substâncias com distribuição dispersa de componentes. Existem várias classes de substâncias e compostos:
- instant;
- pouco solúvel;
- insolúvel.
O que diz a medida da solubilidade de uma substância
O conteúdo de uma substância em uma mistura saturada é uma medida de sua solubilidade. Como mencionado acima, para todas as substâncias é diferente. Solúveis são aqueles que podem diluir mais de 10g de si mesmos em 100g de água. A segunda categoria é inferior a 1 g nas mesmas condições. Praticamente insolúveis são aqueles na mistura dos quais passa menos de 0,01 g do componente. Nesse caso, a substância não pode transferir suas moléculas para a água.
Qual é o coeficiente de solubilidade
O coeficiente de solubilidade (k) é um indicador da massa máxima de uma substância (g) que pode ser diluída em 100 g de água ou outra substância.
Solventes
Este processo envolve um solvente e um soluto. A primeira difere por estar inicialmente no mesmo estado de agregação da mistura final. Como regra, é tomado em quantidades maiores.
No entanto, muitas pessoas sabem que a água ocupa um lugar especial na química. Existem regras separadas para isso. Uma solução na qual H2O está presente é chamada de solução aquosa. Ao falar sobre eles, o líquido é um extrator mesmo quando está em menor quantidade. Um exemplo é uma solução de 80% de ácido nítrico em água. As proporções aqui não são iguais Embora a proporção de água seja menor que a do ácido, é incorreto chamar a substância de uma solução a 20% de água em ácido nítrico.
Existem misturas que não possuem H2O. Eles vão levar o nomenão aquoso. Tais soluções eletrolíticas são condutores iônicos. Eles contêm um único ou misturas de extratantes. Eles são compostos de íons e moléculas. Eles são usados em indústrias como a medicina, a produção de produtos químicos domésticos, cosméticos e outras áreas. Eles podem combinar várias substâncias desejadas com diferentes solubilidades. Os componentes de muitos produtos aplicados externamente são hidrofóbicos. Em outras palavras, eles não interagem bem com a água. Em tais misturas, os solventes podem ser voláteis, não voláteis ou combinados. Substâncias orgânicas no primeiro caso dissolvem bem as gorduras. Os voláteis incluem álcoois, hidrocarbonetos, aldeídos e outros. Eles são frequentemente incluídos em produtos químicos domésticos. Os não voláteis são mais frequentemente usados para a fabricação de pomadas. São óleos graxos, parafina líquida, glicerina e outros. Combinado é uma mistura de voláteis e não voláteis, por exemplo, etanol com glicerina, glicerina com dimexide. Eles também podem conter água.
Tipos de soluções por grau de saturação
Uma solução saturada é uma mistura de produtos químicos que contém a concentração máxima de uma substância em um solvente a uma determinada temperatura. Não vai se reproduzir mais. Na preparação de uma substância sólida, é perceptível a precipitação, que está em equilíbrio dinâmico com ela. Este conceito significa um estado que persiste no tempo devido ao seu fluxo simultâneo em duas direções opostas (reações direta e reversa) na mesma velocidade.
Se a substânciaa uma temperatura constante ainda pode se decompor, então esta solução é insaturada. Eles são estáveis. Mas se você continuar adicionando uma substância a eles, ela será diluída em água (ou outro líquido) até atingir sua concentração máxima.
Outro look - supersaturado. Ele contém mais soluto do que pode ser a uma temperatura constante. Devido ao fato de estarem em equilíbrio instável, o impacto físico sobre eles causa a cristalização.
Como você diferencia uma solução saturada de uma insaturada?
Isso é bastante fácil de fazer. Se a substância for um sólido, então um precipitado pode ser visto em uma solução saturada. Nesse caso, o extrator pode engrossar, como, por exemplo, em uma composição saturada, água à qual foi adicionado açúcar.
Mas se você alterar as condições, aumentar a temperatura, não será mais considerado saturado, pois em uma temperatura mais alta a concentração máxima desta substância será outra.
Teorias de interação de componentes de soluções
Existem três teorias sobre a interação dos elementos em uma mistura: física, química e moderna. Os autores do primeiro são Svante August Arrhenius e Wilhelm Friedrich Ostwald. Eles assumiram que, devido à difusão, as partículas do solvente e do soluto foram distribuídas uniformemente por todo o volume da mistura, mas não houve interação entre eles. A teoria química apresentada por Dmitri Ivanovich Mendeleev é o oposto disso. Segundo ele, como resultado da interação química entre eles,compostos de composição constante ou variável, que são chamados de solvatos.
Atualmente, é utilizada a teoria unificada de Vladimir Aleksandrovich Kistyakovsky e Ivan Alekseevich Kablukov. Combina física e química. A teoria moderna diz que na solução existem partículas não interagentes de substâncias e os produtos de sua interação - solvatos, cuja existência Mendeleev provou. No caso em que o extrator é água, eles são chamados de hidratos. O fenômeno em que os solvatos (hidratos) são formados é chamado de solvatação (hidratação). Afeta todos os processos físicos e químicos e altera as propriedades das moléculas na mistura. A solvatação ocorre devido ao fato de que a camada de solvatação, composta por moléculas do extrator intimamente associadas a ela, envolve a molécula do soluto.
Fatores que afetam a solubilidade das substâncias
Composição química das substâncias. A regra "semelhante atrai semelhante" também se aplica aos reagentes. Substâncias que são semelhantes em propriedades físicas e químicas podem se dissolver mutuamente mais rapidamente. Por exemplo, os compostos não polares interagem bem com os não polares. Substâncias com moléculas polares ou uma estrutura iônica são diluídas nas polares, por exemplo, na água. Sais, álcalis e outros componentes se decompõem nele, enquanto os não polares fazem o oposto. Um exemplo simples pode ser dado. Para preparar uma solução saturada de açúcar em água, é necessária uma quantidade maior de substância do que no caso do sal. O que isso significa? Simplificando, você pode criar muito maisaçúcar na água do que sal.
Temperatura. Para aumentar a solubilidade de sólidos em líquidos, você precisa aumentar a temperatura do extrator (funciona na maioria dos casos). Um exemplo pode ser mostrado. Se você colocar uma pitada de cloreto de sódio (sal) em água fria, esse processo levará muito tempo. Se você fizer o mesmo com um meio quente, a dissolução será muito mais rápida. Isso é explicado pelo fato de que, como resultado do aumento da temperatura, a energia cinética aumenta, uma quantidade significativa da qual é frequentemente gasta na destruição de ligações entre moléculas e íons de um sólido. No entanto, quando a temperatura aumenta no caso de sais de lítio, magnésio, alumínio e alcalinos, sua solubilidade diminui.
Pressão. Este fator afeta apenas os gases. Sua solubilidade aumenta com o aumento da pressão. Afinal, o volume de gases é reduzido.
Alterar taxa de dissolução
Não confunda este indicador com solubilidade. Afinal, diferentes fatores influenciam a mudança nesses dois indicadores.
O grau de fragmentação da substância dissolvida. Este fator afeta a solubilidade de sólidos em líquidos. No estado inteiro (grumoso), a composição é diluída por mais tempo do que aquela que é quebrada em pequenos pedaços. Vamos dar um exemplo. Um bloco sólido de sal levará muito mais tempo para se dissolver na água do que o sal na forma de areia.
Velocidade de agitação. Como se sabe, este processo pode ser catalisado por agitação. Sua velocidade também é importante, pois quanto maior, mais rápido se dissolverá.substância em líquido.
Por que precisamos conhecer a solubilidade de sólidos em água?
Primeiro de tudo, esses esquemas são necessários para resolver equações químicas corretamente. Na tabela de solubilidade há cargas de todas as substâncias. Eles precisam ser conhecidos para registrar corretamente os reagentes e elaborar a equação de uma reação química. A solubilidade em água indica se o sal ou a base podem se dissociar. Compostos aquosos que conduzem corrente possuem eletrólitos fortes em sua composição. Existe outro tipo. Aqueles que conduzem mal a corrente são considerados eletrólitos fracos. No primeiro caso, os componentes são substâncias completamente ionizadas em água. Enquanto eletrólitos fracos mostram este indicador apenas em pequena extensão.
Equações de reações químicas
Existem vários tipos de equações: molecular, iônica completa e iônica curta. Na verdade, a última opção é uma forma abreviada de molecular. Esta é a resposta final. A equação completa contém os reagentes e produtos da reação. Agora vem a vez da tabela de solubilidade das substâncias. Primeiro você precisa verificar se a reação é viável, ou seja, se uma das condições para a reação é atendida. Existem apenas 3 deles: a formação de água, a liberação de gás, a precipitação. Se as duas primeiras condições não forem atendidas, você precisa verificar a última. Para fazer isso, você precisa olhar para a tabela de solubilidade e descobrir se há um sal ou base insolúvel nos produtos da reação. Se for, então este será o sedimento. Além disso, a tabela será necessária para escrever a equação iônica. Como todos os sais e bases solúveis são eletrólitos fortes,então eles se decompõem em cátions e ânions. Além disso, os íons não ligados são reduzidos e a equação é escrita em uma forma curta. Exemplo:
- K2SO4+BaCl2=BaSO4 ↓+2HCl,
- 2K+2SO4+Ba+2Cl=BaSO4↓+2K+2Cl,
- Ba+SO4=BaSO4↓.
Assim, a tabela de solubilidade das substâncias é uma das condições chave para resolver equações iônicas.
Tabela detalhada ajuda você a descobrir quanto componente você precisa tomar para preparar uma mistura rica.
Tabela de solubilidade
Esta é a tabela incompleta usual. É importante que a temperatura da água seja indicada aqui, pois é um dos fatores que já discutimos acima.
Como usar a tabela de solubilidade?
A tabela de solubilidade das substâncias em água é um dos principais auxiliares de um químico. Mostra como várias substâncias e compostos interagem com a água. A solubilidade de sólidos em um líquido é um indicador sem o qual muitas manipulações químicas são impossíveis.
A tabela é muito fácil de usar. Os cátions (partículas carregadas positivamente) são escritos na primeira linha, os ânions (partículas carregadas negativamente) são escritos na segunda linha. A maior parte da tabela é ocupada por uma grade com certos símbolos em cada célula. Estas são as letras "P", "M", "H" e os sinais "-" e "?".
- "P" - composto dissolve;
- "M" - dissolve um pouco;
- "H" - não se dissolve;
- "-" - não existe conexão;
- "?" - não há informações sobre a existência da conexão.
Há uma célula vazia nesta tabela - esta é a água.
Exemplo simples
Agora sobre como trabalhar com esse material. Suponha que você precise descobrir se o sal é solúvel em água - MgSo4 (sulfato de magnésio). Para fazer isso, você precisa encontrar a coluna Mg2+ e descer até a linha SO42-. Na interseção deles está a letra P, o que significa que o composto é solúvel.
Conclusão
Então, estudamos a questão da solubilidade das substâncias em água e não só. Sem dúvida, este conhecimento será útil no estudo da química. Afinal, a solubilidade das substâncias desempenha um papel importante aqui. Será útil para resolver equações químicas e vários problemas.
