Dung dịch nước là gì?

Dung dịch nước là những dung dịch 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, SF).

Các chất hydrophilic (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 được gọi là metathesis 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 (Aqueous Solutions, SF).

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 cho 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 giữ với nhau nhờ lực hút lớn giữa các hạt có điện tích trái dấu.

Khi một trong những chất rắn này hòa 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 cho 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. dung dịch (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 chất tan đến bão hòa để tăng độ 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 +) đều hòa tan. Có một vài ngoại lệ cho quy tắc này. Các muối chứa ion amoni (NH ₄ +) cũng hòa tan.

2- Các muối chứa nitrat (NO ₃ -) thường hòa tan.

3- Các muối chứa Cl -, Br - hoặc I - thường hòa tan. Các ngoại lệ quan trọng cho quy tắc này là các muối halogenua của Ag +, Pb2 + và (Hg2) 2+. Do đó, AgCl, PbBr ₂ và Hg ₂ Cl ₂ không hòa tan.

4- Hầu hết các muối bạc không hòa tan. AgNO ₃ và Ag (C ₂ H ₃ O ₂ ) 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 CaSO ₄, BaSO ₄, PbSO ₄, Ag ₂ SO4 và SrSO ₄ .

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) hòa tan nhẹ.

Các muối hydroxit kim loại chuyển tiếp và Al ₃ + không hòa tan. Do đó, Fe (OH) ₃, Al (OH) ₃, Co (OH) ₂ không tan.

7- Hầu hết các sunfua kim loại chuyển tiếp đều không hòa tan cao, bao gồm CdS, FeS, ZnS và Ag ₂ S. Các sunfua của asen, antimon, bismuth và chì cũng không hòa tan.

8- Các cacbonat thường không hòa tan. Cacbonat nhóm II (CaCO ₃, SrCO ₃ và BaCO ₃ ) không hòa tan, cũng như FeCO ₃ và PbCO ₃ .

9- Crom thường không hòa tan. Ví dụ bao gồm PbCrO ₄ và BaCrO ₄ .

10- Các photphat như Ca ₃ (PO ₄ ) ₂ và Ag ₃ PO ₄ thường không hòa tan.

11- Các fluoride như BaF ₂, MgF ₂ và PbF ₂ 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 có sẵn dung dịch nước, kết tủa có thể được gây ra bởi các phản ứng kết tủa (Phản ứng trong dung dịch nước, SF).

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:

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