Posted on

Proces rozpuszczania

, Author

9.3 Proces rozpuszczania

Cel nauczania

  1. Opisać proces rozpuszczania na poziomie molekularnym.

Co zachodzi na poziomie molekularnym, aby spowodować rozpuszczenie solutu w rozpuszczalniku? Odpowiedź zależy częściowo od solutu, ale istnieją pewne podobieństwa wspólne dla wszystkich solutów.

Przypomnij sobie zasadę, że podobne rozpuszcza się jak podobne. Jak widzieliśmy w rozdziale 9.1 „Roztwory”, oznacza to, że substancje muszą mieć podobne siły międzycząsteczkowe, aby tworzyć roztwory. Kiedy rozpuszczalny solut zostaje wprowadzony do rozpuszczalnika, cząsteczki solutu mogą oddziaływać z cząsteczkami rozpuszczalnika. W przypadku solutu stałego lub ciekłego oddziaływania pomiędzy cząsteczkami solutu a cząsteczkami rozpuszczalnika są tak silne, że poszczególne cząsteczki solutu oddzielają się od siebie i otoczone cząsteczkami rozpuszczalnika wchodzą do roztworu. (Rozpuszczalniki gazowe mają już oddzielone cząsteczki składowe, ale nadal obowiązuje pojęcie bycia otoczonym przez cząsteczki rozpuszczalnika). Proces ten nazywa się solwatacją – procesem, w którym cząsteczki solutu są otaczane przez cząsteczki rozpuszczalnika. i jest przedstawiony na rysunku 9.4 „Solwatacja”. Gdy rozpuszczalnikiem jest woda, używa się słowa hydratacjaSolwatacja przez cząsteczki wody, a nie solwatacja.

W przypadku rozpuszczalników molekularnych, takich jak glukoza, cząsteczki rozpuszczalnika są pojedynczymi cząsteczkami. Jeśli jednak solut jest jonowy, poszczególne jony oddzielają się od siebie i zostają otoczone przez cząsteczki rozpuszczalnika. Oznacza to, że kationy i aniony jonowego solutu rozdzielają się, gdy solut się rozpuszcza. Proces ten nazywany jest dysocjacjąProces oddzielania się kationów i anionów w jonowym roztworze podczas jego rozpuszczania się. Porównaj dysocjację prostego roztworu jonowego, jak pokazano na rysunku 9.5 „Dysocjacja jonowa”, z procesem przedstawionym na rysunku 9.4 „Solwatacja”.

Dysocjacja rozpuszczalnych związków jonowych nadaje roztworom tych związków interesującą właściwość: przewodzą one prąd elektryczny. Ze względu na tę właściwość, rozpuszczalne związki jonowe są określane jako elektrolityZwiązek jonowy, który rozpuszcza się w wodzie… Wiele związków jonowych dysocjuje całkowicie i dlatego nazywane są silnymi elektrolitamiZwiązek jonowy, który jonizuje się całkowicie podczas rozpuszczania… Chlorek sodu jest przykładem mocnego elektrolitu. Niektóre związki rozpuszczają się, ale dysocjują tylko częściowo, a roztwory takich solutów mogą przewodzić prąd elektryczny tylko słabo. Związki te nazywane są słabymi elektrolitamiZwiązek jonowy, który nie jonizuje się całkowicie podczas rozpuszczania…. Kwas octowy (CH3COOH), związek występujący w occie, jest słabym elektrolitem. Rozpuszczalniki, które rozpuszczają się w pojedyncze neutralne cząsteczki bez dysocjacji, nie nadają swoim roztworom dodatkowego przewodnictwa elektrycznego i są nazywane nieelektrolitamiZwiązek, który w ogóle nie jonizuje się podczas rozpuszczania…. Cukier stołowy (C12H22O11) jest przykładem nieelektrolitu.

Uwaga

Termin elektrolit jest używany w medycynie w celu oznaczenia dowolnego z ważnych jonów, które są rozpuszczone w roztworze wodnym w organizmie. Ważne elektrolity fizjologiczne obejmują Na+, K+, Ca2+, Mg2+ i Cl-.

Przykład 10

Następujące substancje rozpuszczają się w pewnym stopniu w wodzie. Sklasyfikuj każdą z nich jako elektrolit lub nieelektrolit.

  1. chlorek potasu (KCl)
  2. fruktoza (C6H12O6)
  3. alkohol izopropylowy
  4. wodorotlenek magnezu

Roztwór

Każdą substancję można sklasyfikować jako solut jonowy lub solut niejonowy. Rozpuszczalniki jonowe są elektrolitami, a rozpuszczalniki niejonowe są nieelektrolitami.

  1. Chlorek potasu jest związkiem jonowym; dlatego, gdy się rozpuszcza, jego jony oddzielają się, co czyni go elektrolitem.
  2. Fruktoza jest cukrem podobnym do glukozy. (W rzeczywistości ma taki sam wzór cząsteczkowy jak glukoza.) Ponieważ jest to związek molekularny, spodziewamy się, że nie będzie elektrolitem.
  3. Alkohol izopropylowy jest cząsteczką organiczną zawierającą grupę funkcyjną alkoholu. Wiązanie w tym związku jest całkowicie kowalencyjne, więc kiedy alkohol izopropylowy rozpuszcza się, rozdziela się na pojedyncze cząsteczki, ale nie na jony. Tak więc jest to nieelektrolit.
  4. Wodorotlenek magnezu jest związkiem jonowym, więc kiedy się rozpuszcza, dysocjuje. Tak więc wodorotlenek magnezu jest elektrolitem.

Uwaga

Więcej informacji niż te podane w tym rozdziale jest potrzebnych do określenia, czy niektóre elektrolity są mocne czy słabe. Zajmiemy się tym w rozdziale 10 „Kwasy i zasady”.

Ćwiczenie rozwijające umiejętności

    Następujące substancje rozpuszczają się w pewnym stopniu w wodzie. Zaklasyfikuj każdą z nich jako elektrolit lub nieelektrolit.

  1. aceton (CH3COCH3)

  2. azotan(III) żelaza(II)

  3. brom pierwiastkowy (Br2)

  4. sód wodorotlenek sodu (NaOH)

Concept Review Exercise

  1. Wyjaśnij, jak proces solwatacji opisuje rozpuszczanie solutu w rozpuszczalniku.

Odpowiedź

  1. Każda cząsteczka solutu jest otoczona przez cząsteczki rozpuszczalnika, przenoszące solut z jego pierwotnej fazy.

Key Takeaway

  • Gdy solut rozpuszcza się, jego poszczególne cząsteczki są otaczane przez cząsteczki rozpuszczalnika i oddzielane od siebie.

Ćwiczenia

  1. Opisać, co się dzieje, gdy jonowy solut, taki jak Na2SO4, rozpuszcza się w polarnym rozpuszczalniku.

  2. Opisać co się dzieje, gdy molekularny solut taki jak sacharoza (C12H22O11) rozpuszcza się w polarnym rozpuszczalniku.

  3. Sklasyfikować każdą substancję jako elektrolit lub nieelektrolit. Każda substancja rozpuszcza się w H2O w pewnym stopniu.

    1. NH4NO3
    2. CO2
    3. NH2CONH2
    4. HCl

  4. Klasyfikuj każdą substancję jako elektrolit lub nieelektrolit. Każda substancja w pewnym stopniu rozpuszcza się w H2O.

    1. CH3CH2CH2OH
    2. Ca(CH3CO2)2
    3. I2
    4. KOH

  5. Czy roztwory każdego solutu będą przewodzić prąd elektryczny po rozpuszczeniu?

    1. AgNO3
    2. CHCl3
    3. BaCl2
    4. Li2O

  6. Czy roztwory każdego solutu przewodzą elektryczność po rozpuszczeniu?

    1. CH3COCH3
    2. N(CH3)3
    3. CH3CO2C2H5
    4. FeCl2

.

Odpowiedzi

  1. Każdy jon jonowego solutu jest otoczony cząsteczkami rozpuszczalnika, przenoszące jon z powiązanego z nim kryształu.

    1. elektrolit
    2. nieelektrolit
    3. nieelektrolit

    .

    1. tak
    2. nie
    3. tak
    4. tak

.

Dodaj komentarz

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany.