- מאפיינים של תמיסות מימיות
- מדוע חלק מהמוצקים מתמוססים במים?
- כללי המסיסות
- דוגמאות למסיסות בתמיסות מימיות
- דוגמה 1: מה קורה כאשר Ba (NO
- דוגמא 2: מה קורה כאשר Pb (NO
- הפניות
התמיסות המימיות הן פתרונות שמשתמשים במים לפרק חומר. לדוגמא מים בוץ או סוכר. כאשר מין כימי התמוסס במים, זה מצוין על ידי כתיבה (aq) על שם הכימיה.
חומרים הידרופיליים (אוהבי מים) ותרכובות יוניות רבות מתמוססות או מתנתקים במים. לדוגמה, כאשר מלח שולחן או נתרן כלורי מתמוסס במים, הוא מתנתק ליונים שלו ויוצרים Na + (aq) ו- Cl- (aq).
איור 1: תמיסה מימית של אשלגן דיכרומט.
בדרך כלל חומרים הידרופוביים (מפחדים מים) אינם מתמוססים במים ולא יוצרים תמיסות מימיות. לדוגמא, ערבוב שמן ומים אינו מוביל לפירוק או להתנתקות.
תרכובות אורגניות רבות הן הידרופוביות. לא אלקטרוליטים יכולים להתמוסס במים, אך הם לא מתנתקים ליונים ושומרים על שלמותם כמולקולות. דוגמאות לא-אלקטרוליטים כוללות סוכר, גליצרול, אוריאה, ומתיל-סולפוני-מתן (MSM).
מאפיינים של תמיסות מימיות
פתרונות מימיים לרוב מוליכים חשמל. פתרונות המכילים אלקטרוליטים חזקים נוטים להיות מוליכים חשמליים טובים (למשל מי ים), ואילו פתרונות המכילים אלקטרוליטים חלשים נוטים להיות מוליכים ירודים (למשל מי ברז).
הסיבה היא שאלקטרוליטים חזקים מתנתקים לחלוטין ליונים במים, ואילו אלקטרוליטים חלשים מתנתקים בצורה לא מלאה.
כאשר תגובות כימיות בין מינים מתרחשות בתמיסה מימית, התגובות הן בדרך כלל תגובות עקירה כפולה (נקראות גם מטתזה או החלפה כפולה).
בסוג זה של תגובה, הקטיון במגיב אחד תופס את מקומו של הקטיון במגיב השני, ובדרך כלל יוצר קשר יוני. דרך נוספת לחשוב על כך היא שיונים תגוביים "מחליפים פרטנרים".
תגובות בתמיסה מימית עלולות לגרום למוצרים המסיסים במים או שיכולים לייצר משקעים.
משקע הוא תרכובת בעלת מסיסות נמוכה אשר נופלת לעתים קרובות מהפתרון כמוצק.
המונחים חומצה, בסיס ו- pH חלים רק על תמיסות מימיות. לדוגמה, אתה יכול למדוד את רמת החומציות של מיץ לימון או חומץ (שני תמיסות מימיות) והם חומצות חלשות, אך אינך יכול לקבל שום מידע משמעותי מבדיקת שמן צמחי באמצעות נייר pH.
מדוע חלק מהמוצקים מתמוססים במים?
הסוכר שאנו משתמשים בו כדי להמתיק קפה או תה הוא מוצק מולקולרי, בו מולקולות אינדיבידואליות מוחזקות יחד על ידי כוחות בין-מולקולריים חלשים יחסית.
כאשר הסוכר מתמוסס במים, נשברים הקשרים החלשים בין מולקולות סוכרוז בודדות, ומולקולות C12H22O11 אלה משתחררות לתמיסה.
איור 1: פירוק סוכר במים.
דרוש אנרגיה כדי לשבור את הקשרים בין מולקולות C12H22O11 בסוכרוז. דרוש אנרגיה כדי לשבור את קשרי המימן במים שצריך לשבור כדי להכניס אחת ממולקולות הסוכרוזה לתמיסה.
סוכר מתמוסס במים מכיוון שאנרגיה משתחררת כאשר מולקולות סוכרוז קוטביות מעט יוצרות קשרים בין-מולקולריים למולקולות מים קוטביות.
הקשרים החלשים הנוצרים בין המומס לממסים מפצים על האנרגיה הנדרשת כדי לשנות את המבנה של המומס הטהור והממס כאחד.
במקרה של סוכר ומים, תהליך זה עובד כל כך טוב עד שניתן להמיס עד 1800 גרם סוכרוז בליטר אחד של מים.
מוצקים יוניים (או מלחים) מכילים יונים חיוביים ושליליים, המוחזקים יחד בזכות כוח המשיכה הגדול בין חלקיקים עם מטענים הפוכים.
כאשר אחד המוצקים הללו מתמוסס במים, היונים המרכיבים את המוצק משתחררים לתמיסה, שם הם מקשרים למולקולות הממס הקוטב.
איור 2: פירוק נתרן כלורי במים.
NaCl (ים) »Na + (aq) + Cl- (aq)
בדרך כלל אנו יכולים להניח שמלחים מתנתקים ליונים שלהם כשהם מומסים במים.
תרכובות יוניות מתמוססות במים אם האנרגיה המשתחררת כאשר יונים אינטראקציה עם מולקולות מים עולה על האנרגיה הדרושה לשבירת קשרים יוניים במוצק והאנרגיה הנדרשת להפרדת מולקולות המים כך שניתן יהיה להכניס את היונים לתוכם הפתרון.
כללי המסיסות
בהתאם למסיסות של מומס, יש שלוש תוצאות אפשריות:
1) אם לתמיסה יש פחות מומסים מהכמות המרבית שהיא מסוגלת להמיס (המסיסות שלה), מדובר בתמיסה מדוללת;
2) אם כמות המומסים היא בדיוק אותה כמות כמו המסיסות שלה, היא רוויה;
3) אם יש יותר מומסים שיכולים להמיס, עודף המומס נפרד מהפתרון.
אם תהליך הפרדה זה כולל התגבשות, הוא יוצר משקעים. משקעים מפחית את ריכוז המומס לרוויה על מנת להגביר את יציבות התמיסה.
להלן כללי המסיסות למוצקים יוניים נפוצים. אם נראה כי שני כללים סותרים זה את זה, הקודם יקבל עדיפות.
1- המלחים המכילים אלמנטים מקבוצה I (Li + , Na + , K + , Cs + , Rb + ) הם מסיסים. ישנם חריגים מעטים לכלל זה. המלחים המכילים את יון האמוניום (NH 4 + ) גם הם מסיסים.
2- מלחים המכילים חנקה (NO 3 - ) מסיסים בדרך כלל.
3- המלחים המכילים Cl -, Br - או I - בדרך כלל מסיסים. חריגים חשובים לכלל זה הם מלחי ההלייד של Ag + , Pb2 + ו- (Hg2) 2+ . לפיכך, AgCl, PbBr 2 ו- Hg 2 Cl 2 אינם מסיסים.
4- רוב מלחי הכסף אינם מסיסים. AgNO 3 ו- Ag (C 2 H 3 O 2 ) הם מלחים מסיסים נפוצים של כסף; כמעט כל האחרים אינם מסיסים.
5 - מרבית מלחי הגופרתי מסיסים. החריגים העיקריים לכלל זה כוללים CaSO 4 , BaSO 4 , PbSO 4 , Ag 2 SO 4 ו- SrSO 4 .
6- רוב מלחי ההידרוקסיד מסיסים במקצת. מלחי ההידרוקסיד של אלמנטים מקבוצה I אינם מסיסים. מלחי ההידרוקסיד של היסודות בקבוצה II (Ca, Sr ו- Ba) מסיסים מעט.
מלחי ההידרוקסיד של מתכות מעבר ו- Al 3 + אינם מסיסים. לפיכך, Fe (OH) 3 , Al (OH) 3 , Co (OH) 2 אינם מסיסים.
7- מרבית הגולפידים המתכתיים המעברים אינם מסיסים ביותר, כולל CdS, FeS, ZnS ו- Ag 2 S. גם הגולפידים של ארסן, אנטימון, ביסמוט ועופרת אינם מסיסים.
8- פחמימות בדרך כלל אינן מסיסות. קרבונטים קבוצה II (Caco 3 , SrCO 3 ו Baco 3 ) אינם מסיסים, כמו גם FeCO 3 ו PbCO 3 .
9- כרומטים בדרך כלל אינם מסיסים. דוגמאות לכך כוללות PbCrO 4 ו- BaCrO 4 .
10- פוספטים כמו Ca 3 (PO 4 ) 2 ו- Ag 3 PO 4 הם לעתים קרובות בלתי מסיסים.
11- פלואורידים כגון BAF 2 , MGF 2 ו PBF 2 אינם מסיסים תדיר.
דוגמאות למסיסות בתמיסות מימיות
קולה, מי מלח, גשם, תמיסות חומצות, תמיסות בסיס ופתרונות מלח הם דוגמאות לפתרונות מימיים. כשיש לך תמיסה מימית, אתה יכול לגרום למשקעים על ידי תגובות משקעים.
תגובות משקעים נקראות לעתים תגובות "עקירה כפולה". כדי לקבוע אם נוצר משקע כאשר מעורבבים תמיסות מימיות של שני תרכובות:
- רשמו את כל היונים בתמיסה.
- שלב אותם (קטיון ואניון) כדי לקבל את כל המשקעים הפוטנציאליים.
- השתמש בכללי המסיסות כדי לקבוע איזה שילוב (ים יש) אינו מסיס ויהיה משקע.
דוגמה 1: מה קורה כאשר Ba (NO
יונים שנמצאים בתמיסה: Ba 2+ , NO 3 - , Na + , CO 3 2-
משקעים פוטנציאליים: BaCO 3 , NaNO3
כללי מסיסות: BaCO 3 אינו מסיס (כלל 5), NaNO 3 מסיס (כלל 1).
משוואה כימית מלאה:
Ba (NO 3 ) 2 (aq) + Na 2 CO 3 (aq) »BaCO 3 (s) + 2NaNO 3 (aq)
משוואה יונית נטו:
Ba 2+ (aq) + CO 3 2- (aq) »BaCO 3 (s)
דוגמא 2: מה קורה כאשר Pb (NO
יונים שנמצאים בתמיסה: Pb 2+ , NO 3 - , NH 4 + , I -
משקעים פוטנציאליים: PbI 2 , NH 4 NO 3
כללי המסיסות: PbI 2 אינו מסיס (כלל 3), NH 4 NO 3 אינו מסיס (כלל 1).
משוואה כימית מלאה: Pb (NO 3 ) 2 (aq) + 2NH 4 I (aq) »PbI 2 (s) + 2NH 4 NO 3 (aq)
משוואה יונית נטו: Pb 2+ (aq) + 2I - (aq) »PbI 2 (s).
הפניות
- אן מארי הלמנסטין. (2017, 10 במאי). הגדרה מימית (פיתרון מימי). התאושש מ- thoughtco.com.
- אן מארי הלמנסטין. (2017, 14 במאי). הגדרת פתרון מימית בכימיה. התאושש מ- thoughtco.com.
- אנטואנט מורסה, KW (2017, 14 במאי). כללי מסיסות. התאושש ב- chem.libretexts.org.
- פתרונות מימיים. (SF). התאושש מ- saylordotorg.github.io.
- Berkey, M. (2011, 11 בנובמבר). פתרונות מימיים: הגדרה ודוגמאות. התאושש מ- youtube.com.
- תגובות בתמיסה מימית. (SF). התאושש מ- chemistry.bd.psu.edu.
- ריד, ד. (SF). פיתרון מימי: הגדרה, תגובה ודוגמא. התאושש מ- study.com.
- מְסִיסוּת. (SF). התאושש מ- chemed.chem.purdue.edu.