Раствор это вода: Вода,раствор или вещество? — ответ на Uchi.ru

Растворы

Авторы: Гаммель И. В., Кононова С. В., Раскаткина Л. В.

I.РАСТВОРЫ. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ.

Раствор – это твердая, жидкая или газообразная однородная система, состоящая из двух или более компонентов.
Раствор – это жидкая лекарственная форма, полученная путем растворения одного или нескольких лекарственных веществ и предназначенная для внутреннего, наружного или парентерального применения.

1.1. Классификация растворов.

1.1.1. По составу:
а) Простые растворы
б) Сложные растворы

4.1.2. По способу применения:
а) Для внутреннего применения (микстуры, капли)
б) Для наружного применения (капли, примочки, полоскания)

4. 1.3. По физико-химической природе:
а) Гомогенные системы
— Истинные растворы
— Растворы высокомолекулярных соединений

б) Гетерогенные системы
— Коллоидные растворы
— Суспензии
— Эмульсии

1.1.4. В зависимости от применяемых растворителей:
а) Водные растворы
б) Спиртовые растворы
в) Масляные растворы
г) Глицериновые растворы
д) Растворы на синтетических растворителях

Преимущества растворов:
1) Высокая биодоступность
2) Широкий спектр назначения
3) Простота приготовления
4) Удобство применения
5) Возможность корригировать вкус, цвет, запах лекарственных веществ.

Недостатки растворов:
1) Неудобство транспортировки (некомпактность упаковки)
2) Возможность микробного загрязнения
3) Вероятность гидролиза лекарственных веществ

1. 2.Растворители

Растворители для жидких лекарственных форм – это индивидуальные химические соединения или их смеси, способные растворять различные вещества и образовывать с ними однородные смеси – растворы, состоящие из одного или нескольких компонентов.

Классификация растворителей:
1) Неорганические (вода очищенная)
2) Органические
— Летучие
1. Этиловый спирт
2. Эфир медицинский
3. Хлороформ
— Нелетучие
1. Глицерин
2. Масла растительные
3. Масло вазелиновое
4. Диметилсульфоксид (димексид)

Требования к растворителям:
1. Достаточная растворяющая способность
2. Химическая и фармакологическая индифферентность
3. Безопасность в пожарном отношении
4. Рациональность с точки зрения биофармации
5. Должны быть экономически выгодны и доступны.

1.3. Истинные растворы.

Истинные растворы – это однородные системы, молекулярной или ионной степени дисперсности, то есть лекарственные вещества в ней диспергированы до ионно-молекулярного состояния.

В молекулярно-дисперсных системах размер частиц порядка 0,1 нм. К ним относят: растворы неэлектролитов (сахар, спирт). Растворенное вещество распадается на отдельные кинетические самостоятельные молекулы.

В ионно-дисперсных системах размер частиц порядка 0,1 нм. К ним относят растворы электролитов (натрия хлорид, магния сульфат). Растворенное вещество находится в виде отдельных гидратированных ионов и молекул в некоторых равновесных количествах. Истинные растворы являются однофазными системами, они гомогенны даже при рассматривании в электронный микроскоп и их компоненты не могут быть разделены фильтрованием или каким-либо другим способом.

Лекарственные вещества обладают разной способностью к растворению в воде и других растворителях. Растворимость данного лекарственного вещества в воде (и в другом растворителе) зависит от температуры. Для подавляющего большинства твердых веществ растворимость увеличивается с повышением температуры. Некоторые лекарственные вещества растворяются медленно, с целью ускорения растворения прибегают к нагреванию, предварительному измельчению лекарственного вещества и перемешиванию смеси.

1.4. Концентрация.

Концентрация – это количество вещества, растворенного в определенном количестве растворителя.
В зависимости от метода изготовления раствора содержание лекарственных веществ в жидких лекарственных формах выражают различными способами в соответствии с приказом МЗ РФ № 308 от 21.10.1997.
1) Массо-объемная концентрация – это количество лекарственного вещества (в граммах) в общем объеме лекарственной формы (в мл),
2) Концентрация по массе – это количество лекарственного вещества (в граммах) в общей массе лекарственной формы (в граммах),
3) Объемная концентрация – это количество жидкого лекарственного вещества (в мл) в общем объеме лекарственной формы (в мл).

Способы обозначения концентрации.

В прописях рецептов концентрация может быть обозначена:
1) В процентах (%).
2) Раздельным перечислением лекарственного вещества и дисперсионной среды (растворителя).
3) С указанием растворителя до заданного объема или массы (ad).
4) С указанием соотношения массы или объема растворяемого лекарственного вещества и объема или массы раствора.

1.5. Растворимость.

Растворимостью называют свойство вещества растворяться в воде или других растворителях. В фармацевтической практике растворимость обозначается в виде отношения количества растворенного вещества к количеству насыщенного раствора, которое нужно из него приготовить. В фармацевтической практике используются таблицы растворимости в виде отношения одной массовой части вещества к необходимому количеству растворителя. Сведения о растворимости лекарственных веществ находятся в частных статьях ГФ.

Насыщенный раствор – это раствор, в котором скорость растворения лекарственного вещества и скорость оседания частиц равны.

Факторы, влияющие на растворимость:
1. Природа лекарственного вещества и растворителя
2. Сила связи между молекулами или ионами растворяемого вещества
3. Сила диффузии
4. Сила взаимодействия между веществом и растворителем
5. Температура
6. Степень дисперсности.

Чтобы читать дальше, купите книгу.
Стоимость:

РАСТВОРЫ | Энциклопедия Кругосвет

Содержание статьи

• Основные понятия.
• Закон Рауля.
• Концентрация раствора
• Молярность
• Моляльность
• Нормальность
• Мольная доля
• Растворимость
• Газы.
• Жидкости.
• Твердые вещества.
• Коэффициент распределения.
• Произведение растворимости

РАСТВОРЫ, однофазные системы, состоящие из двух или более компонентов. По своему агрегатному состоянию растворы могут быть твердыми, жидкими или газообразными. Так, воздух – это газообразный раствор, гомогенная смесь газов; водка – жидкий раствор, смесь нескольких веществ, образующих одну жидкую фазу; морская вода – жидкий раствор, смесь твердого (соль) и жидкого (вода) веществ, образующих одну жидкую фазу; латунь – твердый раствор, смесь двух твердых веществ (меди и цинка), образующих одну твердую фазу. Смесь бензина и воды не является раствором, поскольку эти жидкости не растворяются друг в друге, оставаясь в виде двух жидких фаз с границей раздела. Компоненты растворов сохраняют свои уникальные свойства и не вступают в химические реакции между собой с образованием новых соединений. Так, при смешивании двух объемов водорода с одним объемом кислорода получается газообразный раствор. Если эту газовую смесь поджечь, то образуется новое вещество – вода, которая сама по себе раствором не является. Компонент, присутствующий в растворе в большем количестве, принято называть растворителем, остальные компоненты – растворенными веществами.

Однако иногда бывает трудно провести грань между физическим перемешиванием веществ и их химическим взаимодействием. Например, при смешивании газообразного хлороводорода HCl с водой H₂O образуются ионы H₃O⁺ и Cl^–. Они притягивают к себе соседние молекулы воды, образуя гидраты. Таким образом, исходные компоненты – HCl и H₂O – после смешивания претерпевают существенные изменения. Тем не менее ионизация и гидратация (в общем случае – сольватация) рассматриваются как физические процессы, происходящие при образовании растворов.

Одним из важнейших типов смесей, представляющих собой гомогенную фазу, являются коллоидные растворы: гели, золи, эмульсии и аэрозоли. Размер частиц в коллоидных растворах составляет 1–1000 нм, в истинных растворах ~0,1 нм (порядка размера молекул).

Основные понятия.

Два вещества, растворяющиеся друг в друге в любых пропорциях с образованием истинных растворов, называют полностью взаиморастворимыми. Такими веществами являются все газы, многие жидкости (например, этиловый спирт – вода, глицерин – вода, бензол – бензин), некоторые твердые вещества (например, серебро – золото). Для получения твердых растворов необходимо сначала расплавить исходные вещества, затем смешать их и дать затвердеть. При их полной взаиморастворимости образуется одна твердая фаза; если же растворимость частичная, то в образовавшемся твердом веществе сохраняются мелкие кристаллы одного из исходных компонентов.

Если два компонента образуют одну фазу при смешивании только в определенных пропорциях, а в других случаях возникают две фазы, то они называются частично взаиморастворимыми. Таковы, например, вода и бензол: истинные растворы получаются из них только при добавлении незначительного количества воды к большому объему бензола или незначительного количества бензола к большому объему воды. Если же смешать равные количества воды и бензола, то образуется двухфазная жидкая система. Нижний ее слой – это вода с небольшим количеством бензола, а верхний – бензол с малой примесью воды. Известны также вещества, совсем не растворяющиеся одно в другом, например, вода и ртуть. Если два вещества лишь частично взаиморастворимы, то при данных температуре и давлении существует предельное количество одного вещества, которое способно образовать истинный раствор с другим в равновесных условиях. Раствор с предельной концентрацией растворенного вещества называют насыщенным. Можно приготовить и так называемый пересыщенный раствор, в котором концентрация растворенного вещества даже больше, чем в насыщенном. Однако пересыщенные растворы неустойчивы, и при малейшем изменении условий, например при перемешивании, попадании частичек пыли или добавлении кристалликов растворяемого вещества, избыток растворенного вещества выпадает в осадок.

Всякая жидкость начинает кипеть при той температуре, при которой давление ее насыщенного пара достигает величины внешнего давления. Например, вода под давлением 101,3 кПа кипит при 100° С потому, что при этой температуре давление водяного пара как раз равно 101,3 кПа. Если же растворить в воде какое-нибудь нелетучее вещество, то давление ее пара понизится. Чтобы довести давление пара полученного раствора до 101,3 кПа, нужно нагреть раствор выше 100° С. Отсюда следует, что температура кипения раствора всегда выше температуры кипения чистого растворителя. Аналогично объясняется и понижение температуры замерзания растворов.

Закон Рауля.

В 1887 французский физик Ф.Рауль, изучая растворы различных нелетучих жидкостей и твердых веществ, установил закон, связывающий понижение давления пара над разбавленными растворами неэлектролитов с концентрацией: относительное понижение давления насыщенного пара растворителя над раствором равно мольной доле растворенного вещества. Из закона Рауля следует, что повышение температуры кипения или понижение температуры замерзания разбавленного раствора по сравнению с чистым растворителем пропорционально молярной концентрации (или мольной доле) растворенного вещества и может быть использовано для определения его молекулярной массы.

Раствор, поведение которого подчиняется закону Рауля, называется идеальным. Наиболее близки к идеальным растворы неполярных газов и жидкостей (молекулы которых не меняют ориентации в электрическом поле). В этом случае теплота растворения равна нулю, а свойства растворов можно прямо предсказать, зная свойства исходных компонентов и пропорции, в которых они смешиваются. Для реальных растворов сделать такое предсказание нельзя. При образовании реальных растворов обычно выделяется или поглощается тепло. Процессы с выделением тепла называются экзотермическими, а с поглощением – эндотермическими.

Те характеристики раствора, которые зависят в основном от его концентрации (числа молекул растворенного вещества на единицу объема или массы растворителя), а не от природы растворенного вещества, называют коллигативными. Например, температура кипения чистой воды при нормальном атмосферном давлении равна 100° С, а температура кипения раствора, содержащего 1 моль растворенного (недиссоциирующего) вещества в 1000 г воды, составляет уже 100,52° С независимо от природы этого вещества. Если же вещество диссоциирует, образуя ионы, то температура кипения увеличивается пропорционально росту общего числа частиц растворенного вещества, которое благодаря диссоциации превышает число молекул вещества, добавленных в раствор. Другими важными коллигативными величинами являются температура замерзания раствора, осмотическое давление и парциальное давление паров растворителя.

Концентрация раствора

– это величина, отражающая пропорции между растворенным веществом и растворителем. Такие качественные понятия, как «разбавленный» и «концентрированный», говорят только о том, что раствор содержит мало или много растворенного вещества. Для количественного выражения концентрации растворов часто используют проценты (массовые или объемные), а в научной литературе – число молей или химических эквивалентов (см. ЭКВИВАЛЕНТНАЯ МАССА) растворенного вещества на единицу массы или объема растворителя либо раствора. Чтобы не возникало путаницы, следует всегда точно указывать единицы измерения концентрации. Рассмотрим следующий пример. Раствор, состоящий из 90 г воды (ее объем равен 90 мл, поскольку плотность воды равна 1г/мл) и 10 г этилового спирта (его объем равен 12,6 мл, поскольку плотность спирта равна 0,794 г/мл), имеет массу 100 г, но объем этого раствора равен 101,6 мл (а был бы равен 102,6 мл, если бы при смешивании воды и спирта их объемы просто складывались). Процентную концентрацию раствора можно рассчитать по-разному:

или

или

Единицы концентраций, используемые в научной литературе, основаны на таких понятиях, как моль и эквивалент, поскольку все химические расчеты и уравнения химических реакций должны основываться на том, что вещества вступают в реакции между собой в определенных соотношениях. Например, 1 экв. NaCl, равный 58,5 г, взаимодействует с 1 экв. AgNO₃, равным 170 г. Ясно, что растворы, содержащие по 1 экв. этих веществ, имеют совершенно разные процентные концентрации.

Молярность

(M или моль/л) – число молей растворенного веществ, содержащихся в 1 л раствора.

Моляльность

(м) – число молей растворенного вещества, содержащихся в 1000 г растворителя.

Нормальность

(н.) – число химических эквивалентов растворенного вещества, содержащихся в 1 л раствора.

Мольная доля

(безразмерная величина) – число молей данного компонента, отнесенное к общему числу молей растворенного вещества и растворителя. (Мольный процент – мольная доля, умноженная на 100.)

Наиболее распространенная единица – молярность, но при ее расчете следует учитывать некоторые неоднозначности. Например, чтобы получить 1M раствор данного вещества, растворяют в заведомо небольшом количестве воды точную его навеску, равную мол. массе в граммах, и доводят объем раствора до 1 л. Количество воды, необходимое для приготовления данного раствора, может слегка различаться в зависимости от температуры и давления. Поэтому два одномолярных раствора, приготовленных в разных условиях, в действительности имеют не совсем одинаковые концентрации. Моляльность вычисляется исходя из определенной массы растворителя (1000 г), которая не зависит от температуры и давления. В лабораторной практике гораздо удобнее отмеривать определенные объемы жидкостей (для этого существуют бюретки, пипетки, мерные колбы), чем взвешивать их, поэтому в научной литературе концентрации чаще выражают в молях, а моляльность обычно применяют только при особо точных измерениях.

Нормальность используется для упрощения расчетов. Как мы уже говорили, вещества взаимодействуют друг с другом в количествах, соответствующих их эквивалентам. Приготовив растворы разных веществ одинаковой нормальности и взяв равные их объемы, мы можем быть уверены в том, что они содержат одно и то же количество эквивалентов.

В тех случаях, когда трудно (или нет необходимости) делать различие между растворителем и растворенным веществом, концентрацию измеряют в мольных долях. Мольные доли, как и моляльности, не зависят от температуры и давления.

Зная плотности растворенного вещества и раствора, можно пересчитать одну концентрацию в другую: молярность в моляльность, мольную долю и наоборот. Для разбавленных растворов данного растворенного вещества и растворителя эти три величины пропорциональны друг другу.

Растворимость

данного вещества – это его способность образовывать растворы с другими веществами. Количественно растворимость газа, жидкости или твердого тела измеряется концентрацией их насыщенного раствора при данной температуре. Это важная характеристика вещества, помогающая понять его природу, а также влиять на ход реакций, в которых это вещество участвует.

Газы.

В отсутствие химического взаимодействия газы смешиваются друг с другом в любых пропорциях, и в этом случае говорить о насыщении нет смысла. Однако при растворении газа в жидкости существует некая предельная концентрация, зависящая от давления и температуры. Растворимость газов в некоторых жидкостях коррелирует с их способностью к сжижению. Наиболее легко сжижаемые газы, например NH₃, HCl, SO₂, более растворимы, чем трудно сжижаемые газы, например O₂, H₂ и He. При наличии химического взаимодействия между растворителем и газом (например, между водой и NH₃ или HCl) растворимость увеличивается. Растворимость данного газа изменяется с природой растворителя, однако порядок, в котором располагаются газы в соответствии с увеличением их растворимости, остается примерно одинаковым для разных растворителей.

Процесс растворения подчиняется принципу Ле Шателье (1884): если на систему, находящуюся в равновесии, оказывается какое-либо воздействие, то в результате протекающих в ней процессов равновесие сместится в таком направлении, что оказанное воздействие уменьшится. Растворение газов в жидкостях обычно сопровождается выделением тепла. При этом, в соответствии с принципом Ле Шателье, растворимость газов уменьшается. Это уменьшение тем заметнее, чем выше растворимость газов: такие газы имеют и бóльшую теплоту растворения. «Мягкий» вкус кипяченой или дистиллированной воды объясняется отсутствием в ней воздуха, поскольку его растворимость при высокой температуре весьма мала.

С ростом давления растворимость газов увеличивается. Согласно закону Генри (1803), масса газа, который может раствориться в данном объеме жидкости при постоянной температуре, пропорциональна его давлению. Это свойство используется для приготовления газированных напитков. Углекислый газ растворяют в жидкости при давлении 3–4 атм.; в этих условиях в данном объеме может раствориться в 3–4 раза больше газа (по массе), чем при 1 атм. Когда емкость с такой жидкостью открывают, давление в ней падает, и часть растворенного газа выделяется в виде пузырьков. Аналогичный эффект наблюдается при открывании бутылки шампанского или выходе на поверхность подземных вод, насыщенных на большой глубине углекислым газом.

При растворении в одной жидкости смеси газов растворимость каждого из них остается такой же, как и в отсутствие других компонентов при таком же давлении, как в случае смеси (закон Дальтона).

Жидкости.

Взаимная растворимость двух жидкостей определяется тем, насколько сходно строение их молекул («подобное растворяется в подобном»). Для неполярных жидкостей, например углеводородов, характерны слабые межмолекулярные взаимодействия, поэтому молекулы одной жидкости легко проникают между молекулами другой, т.е. жидкости хорошо смешиваются. Напротив, полярные и неполярные жидкости, например вода и углеводороды, смешиваются друг с другом плохо. Каждой молекуле воды нужно сначала вырваться из окружения других таких же молекул, сильно притягивающими ее к себе, и проникнуть между молекулами углеводорода, притягивающими ее слабо. И наоборот, молекулы углеводорода, чтобы раствориться в воде, должны протиснуться между молекулами воды, преодолевая их сильное взаимное притяжение, а для этого нужна энергия. При повышении температуры кинетическая энергия молекул возрастает, межмолекулярное взаимодействие ослабевает и растворимость воды и углеводородов увеличивается. При значительном повышении температуры можно добиться их полной взаимной растворимости. Такую температуру называют верхней критической температурой растворения (ВКТР).

В некоторых случаях взаимная растворимость двух частично смешивающихся жидкостей увеличивается при понижении температуры. Этот эффект наблюдается в том случае, когда при смешивании выделяется тепло, обычно в результате химической реакции. При значительном понижении температуры, но не ниже точки замерзания, можно достичь нижней критической температуры растворения (НКТР). Можно предположить, что все системы, имеющие НКТР, имеют и ВКТР (обратное не обязательно). Однако в большинстве случаев одна из смешивающихся жидкостей кипит при температуре ниже ВКТР. У системы никотин–вода НКТР равна 61° С, а ВКТР составляет 208° C. В интервале 61–208° C эти жидкости ограниченно растворимы, а вне этого интервала обладают полной взаимной растворимостью.

Твердые вещества.

Все твердые вещества проявляют ограниченную растворимость в жидкостях. Их насыщенные растворы имеют при данной температуре определенный состав, который зависит от природы растворенного вещества и растворителя. Так, растворимость хлорида натрия в воде в несколько миллионов раз выше растворимости нафталина в воде, а при растворении их в бензоле наблюдается обратная картина. Этот пример иллюстрирует общее правило, согласно которому твердое вещество легко растворяется в жидкости, имеющей с ним сходные химические и физические свойства, но не растворяется в жидкости с противоположными свойствами.

Соли обычно легко растворяются в воде и хуже – в других полярных растворителях, например в спирте и жидком аммиаке. Однако растворимость солей тоже существенно различается: например, нитрат аммония обладает в миллионы раз большей растворимостью в воде, чем хлорид серебра.

Растворение твердых веществ в жидкостях обычно сопровождается поглощением тепла, и в соответствии с принципом Ле Шателье их растворимость должна увеличиваться при нагревании. Этот эффект можно использовать для очистки веществ методом перекристаллизации. Для этого их растворяют при высокой температуре до получения насыщенного раствора, затем раствор охлаждают и после выпадения растворенного вещества в осадок профильтровывают. Есть вещества (например, гидроксид, сульфат и ацетат кальция), растворимость которых в воде с ростом температуры уменьшается.

Твердые вещества, как и жидкости, тоже могут растворяться друг в друге полностью, образуя гомогенную смесь – истинный твердый раствор, аналогичный жидкому раствору. Частично растворимые друг в друге вещества образуют два равновесных сопряженных твердых раствора, составы которых изменяются с температурой.

Коэффициент распределения.

Если к равновесной системе двух несмешивающихся или частично смешивающихся жидкостей добавить раствор какого-либо вещества, то оно распределяется между жидкостями в определенной пропорции, не зависящей от общего количества вещества, в отсутствие химических взаимодействий в системе. Это правило получило название закона распределения, а отношение концентраций растворенного вещества в жидкостях – коэффициента распределения. Коэффициент распределения примерно равен отношению растворимостей данного вещества в двух жидкостях, т.е. вещество распределяется между жидкостями соответственно его растворимостям. Это свойство используется для экстракции данного вещества из его раствора в одном растворителе с помощью другого растворителя. Еще одним примером его применения является процесс экстракции серебра из руд, в состав которых оно часто входит вместе со свинцом. Для этого в расплавленную руду добавляют цинк, который не смешивается со свинцом. Серебро распределяется между расплавленным свинцом и цинком, преимущественно в верхнем слое последнего. Этот слой собирают и отделяют серебро дистилляцией цинка.

Произведение растворимости

(ПР). Между избытком (осадком) твердого вещества M_xB_y и его насыщенным раствором устанавливается динамическое равновесие, описываемое уравнением

Константа равновесия этой реакции равна

и называется произведением растворимости. Она постоянна при данных температуре и давлении и является величиной, на основании которой рассчитывают растворимость осадка и изменяют ее. Если в раствор добавить соединение, диссоциирующее на ионы, одноименные с ионами малорастворимой соли, то в соответствии с выражением для ПР растворимость соли уменьшается. При добавлении же соединения, реагирующего с одним из ионов, она, напротив, увеличится.

О некоторых свойствах растворов ионных соединений см. также ЭЛЕКТРОЛИТЫ.

7.5: Водные растворы — Химия LibreTexts

1. Последнее обновление

2. Сохранить как PDF

Результаты обучения

• Дайте определение решения и опишите части решения.
• Опишите, как образуется водный раствор из ионных соединений и молекулярных соединений.
• Знайте, что некоторые соединения нерастворимы в воде.
• Опишите различия между сильными электролитами, слабыми электролитами и неэлектролитами.

Формирование раствора

Когда одно вещество растворяется в другом, образуется раствор. Раствор представляет собой гомогенную смесь, состоящую из растворенного вещества, растворенного в растворителе. растворенное вещество представляет собой вещество, которое растворяется, а растворитель является растворяющей средой . Растворы могут быть образованы со многими различными типами и формами растворенных веществ и растворителей. В этой главе мы сосредоточимся на растворе, в котором растворителем является вода. Водный раствор — это вода, содержащая одно или несколько растворенных веществ. Растворенные вещества в водном растворе могут быть твердыми веществами, газами или другими жидкостями.

Чтобы раствор был верным, смесь должна быть стабильной. Когда сахар полностью растворится в воде, он может стоять неопределенное время, и сахар не осядет из раствора. Далее, если водно-сахарный раствор пропустить через фильтр, он останется с водой. Это связано с тем, что растворенные в растворе частицы очень малы, обычно меньше \(1 \: \text{нм}\) в диаметре. Частицы растворенного вещества могут быть атомами, ионами или молекулами, в зависимости от типа растворенного вещества.

Рисунок \(\PageIndex{1}\): Когда окрашенный раствор пропускают через фильтр, весь раствор, как растворенное вещество, так и растворитель, проходит без изменений.

Процесс растворения

Вода обычно растворяет большинство ионных соединений и полярных молекул. Неполярные молекулы, такие как те, что содержатся в смазке или масле, не растворяются в воде. Сначала мы рассмотрим процесс, происходящий при растворении в воде ионного соединения, такого как поваренная соль (хлорид натрия).

Молекулы воды непрерывно движутся благодаря своей кинетической энергии. Когда кристалл хлорида натрия помещают в воду, молекулы воды сталкиваются с кристаллической решеткой. Напомним, что кристаллическая решетка состоит из чередующихся положительных и отрицательных ионов. Вода притягивается к кристаллу хлорида натрия, потому что вода полярна; она имеет как положительный, так и отрицательный конец. Положительно заряженные ионы натрия в кристалле притягивают кислородный конец молекул воды, потому что они частично отрицательны. Отрицательно заряженные ионы хлора в кристалле притягивают водородные концы молекул воды, потому что они частично положительны. Действие полярных молекул воды разрушает кристаллическую решетку (см. рисунок ниже). 9+}\) ионы окружены молекулами воды с атомом кислорода, ориентированным вблизи положительного иона. Точно так же ионы хлорида окружены молекулами воды с противоположной ориентацией. Гидратация — это процесс окружения частиц растворенного вещества молекулами воды, расположенными определенным образом . Гидратация помогает стабилизировать водные растворы, предотвращая повторное соединение положительных и отрицательных ионов и образование осадка.

Столовый сахар изготовлен из молекулярного соединения сахарозы \(\left( \ce{C_{12}H_{22}O_{11}} \right)\). Твердый сахар состоит из отдельных молекул сахара, удерживаемых вместе силами межмолекулярного притяжения. Когда вода растворяет сахар, она разделяет отдельные молекулы сахара, разрушая силы притяжения, но не не разрывает ковалентные связи между атомами углерода, водорода и кислорода. Молекулы растворенного сахара также гидратируются. Гидратная оболочка вокруг молекулы сахарозы устроена так, что ее частично отрицательные атомы кислорода находятся рядом с частично положительными атомами водорода в растворителе, и наоборот.

Нерастворимые соединения

Не все соединения хорошо растворяются в воде. Некоторые ионные соединения, такие как карбонат кальция \(\left( \ce{CaCO_3} \right)\) и хлорид серебра \(\left( \ce{AgCl} \right)\), практически нерастворимы. Это связано с тем, что притяжение между ионами в кристаллической решетке сильнее, чем притяжение молекул воды к ионам. В результате кристалл остается целым. Растворимость ионных соединений можно предсказать, используя правила растворимости, как показано в таблице \(\PageIndex{1}\).

Таблица \(\PageIndex{1}\): Правила растворимости ионных соединений в воде.

Неполярные соединения также не растворяются в воде. Силы притяжения, действующие между частицами в неполярном соединении, представляют собой слабые дисперсионные силы. Чтобы неполярная молекула растворилась в воде, ей необходимо разрушить некоторые водородные связи между соседними молекулами воды. В случае ионного вещества эти благоприятные взаимодействия заменяются другими взаимодействиями притяжения между ионами и частичными зарядами воды. Однако взаимодействия неполярных молекул с водой менее благоприятны, чем взаимодействия воды с самой собой. Когда неполярная жидкость, такая как масло, смешивается с водой, образуются два отдельных слоя, поскольку жидкости не растворяются друг в друге (см. рисунок ниже). Когда полярная жидкость, такая как этанол, смешивается с водой, они полностью смешиваются и растворяются друг в друге. Жидкости, которые растворяются друг в друге во всех соотношениях, называются смешивающимися . Жидкости, которые не растворяются одна в другой, называются несмешивающимися . Общее правило для принятия решения о том, способно ли одно вещество растворять другое, звучит так: «подобное растворяется в подобном», где сравниваемым свойством является общая полярность вещества. Например, неполярное твердое вещество, такое как йод, растворяется в неполярной жидкости для зажигалок, но не растворяется в полярной воде.

Рисунок \(\PageIndex{3}\): Вода и нефть образуют отдельные слои при смешивании, потому что неполярная нефть не растворяется в полярной воде. Нефть образует верхний слой, потому что она менее плотная, чем вода.

Электролиты и неэлектролиты

Электролит представляет собой соединение, которое проводит электрический ток, когда оно растворено в воде или расплавлено. Для того чтобы проводить ток, вещество должно содержать подвижные ионы, способные перемещаться от одного электрода к другому. Все ионные соединения являются электролитами. Когда ионные соединения растворяются, они распадаются на ионы, которые затем могут проводить ток. Даже нерастворимые ионные соединения, такие как \(\ce{CaCO_3}\), считаются электролитами, поскольку они могут проводить ток в расплавленном (расплавленном) состоянии.

Рисунок \(\PageIndex{4}\): Устройство для проверки проводимости раствора.

Неэлектролит представляет собой соединение, которое не проводит электрический ток ни в водном растворе, ни в расплавленном состоянии. Многие молекулярные соединения, такие как сахар или этанол, являются неэлектролитами. Когда эти соединения растворяются в воде, они не образуют ионов. Ниже показано различие между электролитом и неэлектролитом.

Диссоциация

Ранее вы видели, как распадается ионная кристаллическая решетка при растворении в воде. Диссоциация — это разделение ионов, происходящее при растворении твердого ионного соединения . Просто отмените метод крест-накрест, который вы изучили при написании химических формул для ионных соединений, и у вас останутся компоненты уравнения ионной диссоциации. Нижние индексы для ионов в химических формулах становятся коэффициентами соответствующих ионов на стороне произведения уравнений. Ниже показаны уравнения диссоциации для \(\ce{NaCl}\), \(\ce{Ca(NO_3)_2}\) и \(\ce{(NH_4)_3PO_4}\). 9{3-}} \left( aq \right) \end{align}\]

Одна формульная единица хлорида натрия диссоциирует на один ион натрия и один ион хлорида. Формульная единица нитрата кальция диссоциирует на один ион кальция и два иона нитрата, потому что заряд \(2+\) каждого иона кальция требует двух ионов нитрата (каждый с зарядом \(1-\)) для образования электрически нейтрального сложный. Формульная единица фосфата аммония диссоциирует на три иона аммония и один ион фосфата.

Не путайте нижние индексы атомов внутри многоатомного иона с нижними индексами, полученными в результате пересечения зарядов, которые делают исходное соединение нейтральным. Нижний индекс 3 у нитрат-иона и индекс 4 у иона аммония являются частью многоатомного иона и остаются частью ионной формулы после диссоциации соединения. Обратите внимание, что соединения представляют собой твердые вещества \(\left( s \right)\), которые при растворении в воде превращаются в ионы, образуя водный раствор \(\left( aq \right)\).

Рисунок \(\PageIndex{5}\): Нитрат кальция является типичным ионным соединением. В водном растворе диссоциирует на ионы кальция и нитрат-ионы.

Неэлектролиты не диссоциируют при образовании водного раствора. Все еще можно написать уравнение, которое просто показывает, что твердое тело переходит в раствор. Например, процесс растворения сахарозы в воде можно записать следующим образом:

\[\ce{C_{12}H_{22}O_{11}} \left( s \right) \rightarrow \ce{C_{ 12}H_{22}O_{11}} \left( aq \right)\]

Сильные и слабые электролиты

Некоторые полярные молекулярные соединения являются неэлектролитами в чистом виде, но становятся электролитами при растворении в воде. Хлористый водород \(\left( \ce{HCl} \right)\) представляет собой газ в чистом молекулярном состоянии и является неэлектролитом. -} \left( aq \right)\]

Когда \(\ce{HCl}\) растворяется в воде, это называется соляной кислотой. Ионные соединения и некоторые полярные соединения полностью распадаются на ионы и поэтому очень хорошо проводят ток. Сильный электролит представляет собой раствор, в котором почти все растворенное вещество существует в виде ионов .

Некоторые другие полярные молекулярные соединения становятся электролитами при растворении в воде, но не ионизируются в очень большой степени. Например, азотистая кислота \(\left( \ce{HNO_2} \right)\) лишь частично ионизируется в ионы водорода и ионы нитрита при растворении в воде. Водная азотистая кислота состоит всего из примерно \(5\%\) ионов и \(9-} \left( aq \right)\]

Авторы и авторство

Эта страница под названием 7.5: Водные растворы распространяется под лицензией CK-12 и была создана, изменена и/или курирована Фондом CK-12.

ЛИЦЕНЗИЯ ПОД

1. Наверх

• Была ли эта статья полезной?

1. Тип изделия

   Раздел или Страница

   Автор

   Фонд СК-12

   Лицензия

   СК-12

   Показать страницу TOC

   № на стр.

2. Теги

   1. водный раствор
   2. несмешивающийся
   3. раствор

Растворяющие свойства воды | ChemistryNotes.com

Многие свойства воды, известной как «универсальный растворитель», находятся в центре нашего внимания в видео и примечаниях ниже…

Растворяющие свойства воды >

Растворитель = вещество в растворе, которое растворяется».

Вода, как и следовало ожидать, самый распространенный растворитель на Земле.

А растворы, в которых вода является растворяющей средой, называются водными растворами .

Практически вся химия, которая делает жизнь возможной, происходит в водной среде.

Вода способна растворять множество различных веществ.

➞ пример: сахар, который вы добавляете в чай ​​со льдом.

➞ пример: соль, которую добавляют в суп.

Итак…

Как именно H₂O растворяет растворенное вещество?

==========

Жидкая H₂O состоит из набора молекул H₂O.

И каждая молекула воды представляет собой изогнутую молекулу (V-образную форму) с валентным углом H-O-H 104,5°.

Растворяющие свойства воды

— — — — —

Как видно на рисунке выше, связи O-H являются ковалентными связями, образованными неравным обменом электронами.

Два диполя связи имеют аддитивный эффект, и в целом вода представляет собой полярную молекулу .

➞ растворенное вещество = вещество, которое «растворяется» (обычно твердое).

➞ растворитель = вещество, которое «растворяет» (обычно H₂O).

Когда твердое вещество (растворенное вещество) растворяется в воде (растворителе), новых взаимодействий «растворенное вещество-растворитель» заменяют прежних взаимодействий «растворенное вещество-растворенное вещество», которые удерживали твердое тело вместе.

пример: Молекулы H₂O, взаимодействующие с положительными и отрицательными ионами соли.

Вода, растворяющая соль, такую ​​как NaCl

==========

➞ Большинство полярных веществ растворяются в воде.

➞ Большинство неполярных веществ (например, жиры, масла) не растворяются в воде.

Растворенные вещества, растворители и водные растворы >

==========

Чтобы обсудить электролиты и растворы электролитов, мы должны сначала рассмотреть, что происходит, когда растворенное вещество растворяется в растворителе.

раствор + растворитель ➞ делает раствор

А раствор может быть сильным, слабым или неэлектролитным. Давайте посмотрим…

— — — — —

Почти в каждом учебнике приводится пример «лампочки» на этот счет 😊

1. Сильные электролиты — растворы, которые очень эффективно проводят электричество. Лампочка светит.

2. Слабые электролиты — растворы, плохо проводящие электричество.