Dans la vie de tous les jours, les gens rencontrent rarement des substances pures. La plupart des articles sont des mélanges de substances.
Une solution est un mélange homogène dans lequel les composants sont mélangés uniformément. Il en existe plusieurs types selon la taille des particules: les systèmes grossiers, les solutions moléculaires et les systèmes colloïdaux, souvent appelés sols. Cet article traite des solutions moléculaires (ou vraies). La solubilité des substances dans l'eau est l'une des principales conditions affectant la formation de composés.
Solubilité des substances: qu'est-ce que c'est et pourquoi est-elle nécessaire
Pour comprendre ce sujet, vous devez connaître les solutions et la solubilité des substances. En termes simples, il s'agit de la capacité d'une substance à se combiner avec une autre et à former un mélange homogène. D'un point de vue scientifique, une définition plus complexe peut être envisagée. La solubilité des substances est leur capacité à former des compositions homogènes (ou hétérogènes) avec une ou plusieurs substances avec une distribution dispersée de composants. Il existe plusieurs classes de substances et de composés:
- instantané;
- peu soluble;
- insoluble.
Ce que dit la mesure de la solubilité d'une substance
La teneur d'une substance dans un mélange saturé est une mesure de sa solubilité. Comme mentionné ci-dessus, pour toutes les substances, c'est différent. Les solubles sont ceux qui peuvent diluer plus de 10 g d'eux-mêmes dans 100 g d'eau. La deuxième catégorie est inférieure à 1 g dans les mêmes conditions. Pratiquement insolubles sont ceux dans le mélange desquels moins de 0,01 g du composant passe. Dans ce cas, la substance ne peut pas transférer ses molécules dans l'eau.
Quel est le coefficient de solubilité
Le coefficient de solubilité (k) est un indicateur de la masse maximale d'une substance (g) qui peut être diluée dans 100 g d'eau ou d'une autre substance.
Solvants
Ce processus implique un solvant et un soluté. Le premier diffère en ce qu'il est initialement dans le même état d'agrégation que le mélange final. En règle générale, il est pris en plus grande quantité.
Cependant, beaucoup de gens savent que l'eau occupe une place particulière dans la chimie. Il existe des règles distinctes pour cela. Une solution dans laquelle H2O est présent est appelée une solution aqueuse. Quand on parle d'eux, le liquide est un extractant même lorsqu'il est en plus petite quantité. Un exemple est une solution à 80% d'acide nitrique dans l'eau. Les proportions ici ne sont pas égales Bien que la proportion d'eau soit inférieure à celle de l'acide, il est incorrect d'appeler la substance une solution à 20 % d'eau dans de l'acide nitrique.
Il y a des mélanges qui manquent de H2O. Ils porteront le nomnon aqueux. De telles solutions électrolytiques sont des conducteurs ioniques. Ils contiennent des extractants simples ou des mélanges. Ils sont composés d'ions et de molécules. Ils sont utilisés dans des industries telles que la médecine, la production de produits chimiques ménagers, les cosmétiques et d'autres domaines. Ils peuvent combiner plusieurs substances souhaitées avec des solubilités différentes. Les composants de nombreux produits appliqués à l'extérieur sont hydrophobes. En d'autres termes, ils n'interagissent pas bien avec l'eau. Dans de tels mélanges, les solvants peuvent être volatils, non volatils ou combinés. Les substances organiques dans le premier cas dissolvent bien les graisses. Les volatils comprennent les alcools, les hydrocarbures, les aldéhydes et autres. Ils sont souvent inclus dans les produits chimiques ménagers. Les non volatils sont le plus souvent utilisés pour la fabrication de pommades. Ce sont les huiles grasses, la paraffine liquide, la glycérine et autres. Combiné est un mélange de volatil et non volatil, par exemple, de l'éthanol avec de la glycérine, de la glycérine avec du dimexide. Ils peuvent également contenir de l'eau.
Types de solutions par degré de saturation
Une solution saturée est un mélange de produits chimiques contenant la concentration maximale d'une substance dans un solvant à une certaine température. Il ne se reproduira plus. Dans la préparation d'une substance solide, une précipitation est perceptible, qui est en équilibre dynamique avec elle. Ce concept désigne un état qui persiste dans le temps en raison de son écoulement simultané dans deux directions opposées (réactions directes et inverses) à la même vitesse.
Si la substanceà température constante peut encore se décomposer, alors cette solution est insaturée. Ils sont stables. Mais si vous continuez à leur ajouter une substance, elle sera diluée dans de l'eau (ou un autre liquide) jusqu'à ce qu'elle atteigne sa concentration maximale.
Un autre look - sursaturé. Il contient plus de soluté qu'il ne peut y en avoir à température constante. En raison du fait qu'ils sont en équilibre instable, l'impact physique sur eux provoque la cristallisation.
Comment distinguer une solution saturée d'une solution non saturée ?
C'est assez facile à faire. Si la substance est un solide, alors un précipité peut être vu dans une solution saturée. Dans ce cas, l'extractant peut s'épaissir, comme, par exemple, dans une composition saturée, de l'eau à laquelle du sucre a été ajouté.
Mais si vous modifiez les conditions, augmentez la température, alors il ne sera plus considéré saturé, car à une température plus élevée, la concentration maximale de cette substance sera autre.
Théories de l'interaction des composants de solutions
Il existe trois théories concernant l'interaction des éléments dans un mélange: physique, chimique et moderne. Les auteurs du premier sont Svante August Arrhenius et Wilhelm Friedrich Ostwald. Ils ont supposé qu'en raison de la diffusion, les particules du solvant et du soluté étaient uniformément réparties dans tout le volume du mélange, mais qu'il n'y avait pas d'interaction entre eux. La théorie chimique avancée par Dmitri Ivanovitch Mendeleïev en est le contraire. Selon lui, en raison de l'interaction chimique entre eux, instablecomposés de composition constante ou variable, appelés solvates.
Actuellement, la théorie unifiée de Vladimir Aleksandrovich Kistyakovsky et Ivan Alekseevich Kablukov est utilisée. Il combine physique et chimique. La théorie moderne dit que dans la solution, il y a à la fois des particules de substances sans interaction et les produits de leur interaction - des solvates, dont l'existence a été prouvée par Mendeleïev. Dans le cas où l'extractant est de l'eau, on parle d'hydrates. Le phénomène de formation des solvates (hydrates) est appelé solvatation (hydratation). Il affecte tous les processus physiques et chimiques et modifie les propriétés des molécules du mélange. La solvatation se produit en raison du fait que la coquille de solvatation, constituée de molécules de l'agent d'extraction qui lui sont étroitement associées, entoure la molécule de soluté.
Facteurs affectant la solubilité des substances
Composition chimique des substances. La règle "semblable s'attire" s'applique également aux réactifs. Les substances dont les propriétés physiques et chimiques sont similaires peuvent se dissoudre plus rapidement. Par exemple, les composés non polaires interagissent bien avec les non polaires. Les substances à molécules polaires ou à structure ionique sont diluées dans des molécules polaires, par exemple dans de l'eau. Les sels, les alcalis et d'autres composants s'y décomposent, tandis que les non polaires font le contraire. Un exemple simple peut être donné. Pour préparer une solution saturée de sucre dans l'eau, il faut une plus grande quantité de substance que dans le cas du sel. Qu'est-ce que ça veut dire? En termes simples, vous pouvez élever beaucoup plussucre dans l'eau que le sel.
Température. Pour augmenter la solubilité des solides dans les liquides, vous devez augmenter la température de l'agent d'extraction (fonctionne dans la plupart des cas). Un exemple peut être montré. Si vous mettez une pincée de chlorure de sodium (sel) dans de l'eau froide, ce processus prendra beaucoup de temps. Si vous faites la même chose avec un milieu chaud, alors la dissolution sera beaucoup plus rapide. Cela s'explique par le fait qu'à la suite d'une augmentation de la température, l'énergie cinétique augmente, dont une quantité importante est souvent dépensée pour la destruction des liaisons entre les molécules et les ions d'un solide. Cependant, lorsque la température augmente dans le cas du lithium, du magnésium, de l'aluminium et des sels alcalins, leur solubilité diminue.
Pression. Ce facteur n'affecte que les gaz. Leur solubilité augmente avec l'augmentation de la pression. Après tout, le volume de gaz est réduit.
Modifier le taux de dissolution
Ne confondez pas cet indicateur avec la solubilité. Après tout, différents facteurs influencent l'évolution de ces deux indicateurs.
Le degré de fragmentation de la substance dissoute. Ce facteur affecte la solubilité des solides dans les liquides. Dans l'état entier (grumeleux), la composition est diluée plus longtemps que celle qui est brisée en petits morceaux. Prenons un exemple. Un bloc de sel solide mettra beaucoup plus de temps à se dissoudre dans l'eau qu'un sel sous forme de sable.
Vitesse de mélange. Comme on le sait, ce processus peut être catalysé par agitation. Sa vitesse est également importante, car plus elle est grande, plus elle se dissoudra rapidement.substance dans un liquide.
Pourquoi avons-nous besoin de connaître la solubilité des solides dans l'eau ?
Tout d'abord, de tels schémas sont nécessaires pour résoudre correctement les équations chimiques. Dans le tableau de solubilité, il y a des charges de toutes les substances. Il faut les connaître pour enregistrer correctement les réactifs et établir l'équation d'une réaction chimique. La solubilité dans l'eau indique si le sel ou la base peut se dissocier. Les composés aqueux qui conduisent le courant ont des électrolytes puissants dans leur composition. Il existe un autre type. Ceux qui conduisent mal le courant sont considérés comme des électrolytes faibles. Dans le premier cas, les composants sont des substances complètement ionisées dans l'eau. Alors que les électrolytes faibles ne montrent cet indicateur que dans une faible mesure.
Équations de réaction chimique
Il existe plusieurs types d'équations: moléculaire, ionique complète et ionique courte. En fait, la dernière option est une forme abrégée de moléculaire. C'est la réponse finale. L'équation complète contient les réactifs et les produits de la réaction. Vient maintenant le tour de la table de solubilité des substances. Vous devez d'abord vérifier si la réaction est réalisable, c'est-à-dire si l'une des conditions de la réaction est remplie. Il n'y en a que 3: la formation d'eau, le dégagement de gaz, les précipitations. Si les deux premières conditions ne sont pas remplies, vous devez vérifier la dernière. Pour ce faire, vous devez consulter le tableau de solubilité et déterminer s'il existe un sel ou une base insoluble dans les produits de réaction. Si c'est le cas, alors ce sera le sédiment. De plus, le tableau sera nécessaire pour écrire l'équation ionique. Puisque tous les sels et bases solubles sont des électrolytes forts,puis ils se décomposeront en cations et anions. De plus, les ions non liés sont réduits et l'équation est écrite sous une forme abrégée. Exemple:
- K2SO4+BaCl2=BaSO4 ↓+2HCl,
- 2K+2SO4+Ba+2Cl=BaSO4↓+2K+2Cl,
- Ba+SO4=BaSO4↓.
Ainsi, la table de solubilité des substances est l'une des conditions clés pour résoudre les équations ioniques.
Le tableau détaillé vous aide à déterminer la quantité de composants dont vous avez besoin pour préparer un mélange riche.
Table de solubilité
Ceci est le tableau incomplet habituel. Il est important que la température de l'eau soit indiquée ici, car c'est l'un des facteurs dont nous avons déjà parlé ci-dessus.
Comment utiliser le tableau de solubilité ?
Le tableau de solubilité des substances dans l'eau est l'un des principaux assistants d'un chimiste. Il montre comment diverses substances et composés interagissent avec l'eau. La solubilité des solides dans un liquide est un indicateur sans lequel de nombreuses manipulations chimiques sont impossibles.
Le tableau est très facile à utiliser. Les cations (particules chargées positivement) sont écrits sur la première ligne, les anions (particules chargées négativement) sont écrits sur la deuxième ligne. La majeure partie du tableau est occupée par une grille avec certains symboles dans chaque cellule. Ce sont les lettres "P", "M", "H" et les signes "-" et "?".
- "P" - le composé se dissout;
- "M" - se dissout un peu;
- "H" - ne se dissout pas;
- "-" - aucune connexion n'existe;
- " ?" - il n'y a aucune information sur l'existence de la connexion.
Il y a une cellule vide dans ce tableau - c'est de l'eau.
Exemple simple
Maintenant, comment travailler avec un tel matériel. Supposons que vous ayez besoin de savoir si le sel est soluble dans l'eau - MgSo4 (sulfate de magnésium). Pour ce faire, vous devez trouver la colonne Mg2+ et descendre jusqu'à la ligne SO42-. À leur intersection se trouve la lettre P, ce qui signifie que le composé est soluble.
Conclusion
Donc, nous avons étudié la question de la solubilité des substances dans l'eau et pas seulement. Sans aucun doute, cette connaissance sera utile dans l'étude ultérieure de la chimie. Après tout, la solubilité des substances y joue un rôle important. Il sera utile pour résoudre des équations chimiques et divers problèmes.
