La chimie est une science intéressante et assez complexe. Ses termes et ses concepts nous viennent à l'esprit dans la vie de tous les jours, et il n'est pas toujours intuitivement clair ce qu'ils signifient et quelle est leur signification. L'un de ces concepts est la solubilité. Ce terme est largement utilisé dans la théorie des solutions, et dans la vie de tous les jours nous rencontrons son usage car nous sommes entourés de ces mêmes solutions. Mais ce n'est pas tant l'usage même de ce concept qui est important, mais les phénomènes physiques qu'il désigne. Mais avant de passer à la partie principale de notre histoire, revenons rapidement au XIXe siècle, lorsque Svante Arrhenius et Wilhelm Ostwald ont formulé la théorie de la dissociation électrolytique.
Histoire
L'étude des solutions et de la solubilité commence par la théorie physique de la dissociation. C'est le plus facile à comprendre, mais trop primitif et ne coïncide avec la réalité qu'à certains moments. L'essence de cette théorie est que le soluté, entrant dans la solution, se décompose en particules chargées appelées ions. Ce sont ces particules qui déterminent les propriétés chimiques de la solution et certaines de ses caractéristiques physiques, notamment la conductivité et le point d'ébullition, le point de fusion et le point de cristallisation.
Mais il y en a d'autresthéories complexes qui considèrent une solution comme un système dans lequel les particules interagissent les unes avec les autres et forment les soi-disant solvates - des ions entourés de dipôles. Un dipôle est, en général, une molécule neutre dont les pôles sont chargés de manière opposée. Le dipôle est le plus souvent une molécule de solvant. Entrant dans la solution, la substance dissoute se décompose en ions et les dipôles sont attirés vers un ion par l'extrémité de charge opposée par rapport à eux, et vers d'autres ions par l'autre extrémité de charge opposée, respectivement. Ainsi, des solvates sont obtenus - des molécules avec une enveloppe d'autres molécules neutres.
Parlons maintenant un peu de l'essence des théories elles-mêmes et examinons-les de plus près.
Théories des solutions
La formation de telles particules peut expliquer de nombreux phénomènes qui ne peuvent être décrits par la théorie classique des solutions. Par exemple, l'effet thermique de la réaction de dissolution. Du point de vue de la théorie d'Arrhenius, il est difficile de dire pourquoi, lorsqu'une substance est dissoute dans une autre, de la chaleur peut être absorbée et libérée. Oui, le réseau cristallin est détruit et, par conséquent, l'énergie est soit dépensée et la solution se refroidit, soit libérée pendant la désintégration en raison de l'excès d'énergie des liaisons chimiques. Mais il s'avère impossible d'expliquer cela du point de vue de la théorie classique, puisque le mécanisme de destruction lui-même reste incompréhensible. Et si nous appliquons la théorie chimique des solutions, il devient clair que les molécules de solvant, coincées dans les vides du réseau, le détruisent de l'intérieur, comme si elles "enfermaient"ions les uns des autres par une coquille de solvatation.
Dans la section suivante, nous verrons ce qu'est la solubilité et tout ce qui concerne cette quantité apparemment simple et intuitive.
Le concept de solubilité
Il est purement intuitif que la solubilité indique dans quelle mesure une substance se dissout dans un solvant particulier donné. Cependant, nous savons généralement très peu de choses sur la nature de la dissolution des substances. Pourquoi, par exemple, la craie ne se dissout pas dans l'eau et le sel de table - vice versa? Tout dépend de la force des liaisons au sein de la molécule. Si les liaisons sont fortes, à cause de cela, ces particules ne peuvent pas se dissocier en ions, détruisant ainsi le cristal. Par conséquent, il reste insoluble.
La solubilité est une caractéristique quantitative indiquant la proportion d'un soluté sous forme de particules solvatées. Sa valeur dépend de la nature du soluté et du solvant. La solubilité dans l'eau de différentes substances est différente, en fonction des liaisons entre les atomes de la molécule. Les substances avec des liaisons covalentes ont la plus faible solubilité, tandis que celles avec des liaisons ioniques ont la plus élevée.
Mais il n'est pas toujours possible de comprendre quelle solubilité est grande et laquelle est petite. Par conséquent, dans la section suivante, nous discuterons de la solubilité de diverses substances dans l'eau.
Comparaison
Il y a beaucoup de solvants liquides dans la nature. Il existe encore plus de substances alternatives qui peuvent servir de dernier lorsque certaines conditions sont atteintes, par exemple, un certainétat agrégé. Il devient clair que si vous collectez des données sur la solubilité l'une dans l'autre de chaque couple "soluté - solvant", cela ne suffira pas pour une éternité, car les combinaisons sont énormes. Par conséquent, il se trouve que sur notre planète, l'eau est le solvant et la norme universels. Ils l'ont fait parce que c'est le plus courant sur Terre.
Ainsi, une table de solubilité dans l'eau a été compilée pour plusieurs centaines et milliers de substances. Nous l'avons tous vu, mais dans une version plus courte et plus compréhensible. Les cellules du tableau contiennent des lettres désignant une substance soluble, insoluble ou peu soluble. Mais il existe des tables plus spécialisées pour ceux qui connaissent sérieusement la chimie. Il indique la valeur numérique exacte de la solubilité en grammes par litre de solution.
Passons maintenant à la théorie d'une chose telle que la solubilité.
Chimie de solubilité
Comment se déroule le processus de dissolution lui-même, nous l'avons déjà analysé dans les sections précédentes. Mais comment, par exemple, tout écrire en réaction ? Tout n'est pas si simple ici. Par exemple, lorsqu'un acide est dissous, un ion hydrogène réagit avec l'eau pour former un ion hydronium H3O+. Ainsi, pour HCl, l'équation de réaction ressemblera à ceci:
HCl + H2O =H3O+ + Cl-
La solubilité des sels, en fonction de leur structure, est également déterminée par sa réaction chimique. Le type de ce dernier dépend de la structure du sel etliens au sein de ses molécules.
Nous avons compris comment enregistrer graphiquement la solubilité des sels dans l'eau. Il est maintenant temps de passer à l'application pratique.
Demande
Si vous listez les cas où cette valeur est nécessaire, même un siècle ne suffit pas. Indirectement, en l'utilisant, vous pouvez calculer d'autres quantités très importantes pour l'étude de toute solution. Sans cela, nous ne serions pas en mesure de connaître la concentration exacte de la substance, son activité, nous ne serions pas en mesure d'évaluer si le médicament va guérir une personne ou tuer (après tout, même l'eau est mortelle en grande quantité).
En plus de l'industrie chimique et des objectifs scientifiques, comprendre l'essence de la solubilité est également nécessaire dans la vie de tous les jours. En effet, il est parfois nécessaire de préparer, par exemple, une solution sursaturée d'une substance. Par exemple, cela est nécessaire pour obtenir des cristaux de sel pour les devoirs d'un enfant. Connaissant la solubilité du sel dans l'eau, nous pouvons facilement déterminer la quantité à verser dans un récipient pour qu'il commence à précipiter et à former des cristaux à partir d'un excès.
Avant de conclure notre brève excursion en chimie, parlons de quelques concepts liés à la solubilité.
Quoi d'autre est intéressant ?
À notre avis, si vous avez atteint cette section, vous avez probablement déjà compris que la solubilité n'est pas seulement une quantité chimique étrange. C'est la base des autres grandeurs. Et parmi eux: concentration, activité, constante de dissociation, pH. Et ce n'est pas une liste complète. Vous devez avoir entendu au moins unà partir de ces mots. Sans cette connaissance de la nature des solutions, dont l'étude a commencé par la solubilité, on ne peut plus imaginer la chimie et la physique modernes. Quelle est la physique ici? Parfois, les physiciens traitent également des solutions, mesurent leur conductivité et utilisent leurs autres propriétés pour leurs propres besoins.
Conclusion
Dans cet article, nous nous sommes familiarisés avec un concept chimique tel que la solubilité. C'était probablement une information très utile, car la plupart d'entre nous comprenons à peine l'essence profonde de la théorie des solutions sans avoir le désir de plonger dans son étude en détail. Dans tous les cas, il est très utile d'entraîner son cerveau en apprenant quelque chose de nouveau. Après tout, une personne doit "étudier, étudier et étudier encore" toute sa vie.
