Was sind wässrige Lösungen?

Die wässrige Lösungen sind diese Lösungen, die Wasser verwenden, um eine Substanz abzubauen. Zum Beispiel, Schlamm oder Zuckerwasser.

Wenn sich eine chemische Spezies in Wasser gelöst hat, wird dies durch Schreiben (aq) nach dem chemischen Namen (Reid, S.F.) bezeichnet.

Hydrophile Substanzen (die Wasser lieben) und viele ionische Verbindungen lösen oder dissoziieren in Wasser.

Wenn sich beispielsweise Kochsalz oder Natriumchlorid in Wasser löst, dissoziiert es in seine Ionen unter Bildung von Na + (aq) und Cl- (aq).

Hydrophobe Substanzen (die Angst vor Wasser haben) lösen sich im Allgemeinen nicht in Wasser oder bilden wässrige Lösungen. Zum Beispiel führt das Mischen von Öl und Wasser nicht zu einer Auflösung oder Dissoziation.

Viele organische Verbindungen sind hydrophob. Nicht-Elektrolyte können sich in Wasser auflösen, aber sie dissoziieren nicht zu Ionen und behalten ihre Integrität als Moleküle bei.

Beispiele für Nicht-Elektrolyte sind Zucker, Glycerin, Harnstoff und Methylsulfonylmethan (MSM) (Anne Marie Helmenstine, 2017).

Eigenschaften von wässrigen Lösungen

Wässrige Lösungen leiten normalerweise Elektrizität. Lösungen, die starke Elektrolyte enthalten, neigen dazu, gute elektrische Leiter zu sein (z. B. Meerwasser), während Lösungen, die schwache Elektrolyte enthalten, dazu neigen, schlechte Leiter zu sein (z. B. Leitungswasser).

Der Grund ist, dass starke Elektrolyte in Ionen in Wasser vollständig dissoziieren, während schwache Elektrolyte unvollständig dissoziieren.

Wenn chemische Reaktionen zwischen Spezies in einer wässrigen Lösung auftreten, sind die Reaktionen in der Regel Doppelverdrängungsreaktionen (auch Metathese oder Doppelsubstitution genannt).

Bei dieser Art von Reaktion tritt das Kation eines Reagens an die Stelle des Kations in dem anderen Reagens und bildet typischerweise eine ionische Bindung. Eine andere Denkweise ist, dass reaktive Ionen "Partner verändern".

Reaktionen in wässriger Lösung können zu Produkten führen, die in Wasser löslich sind oder einen Niederschlag bilden können.

Ein Präzipitat ist eine Verbindung mit einer geringen Löslichkeit, die oft als Feststoff aus der Lösung fällt (Aqueous Solutions, S.F.).

Die Begriffe Säure, Base und pH gelten nur für wässrige Lösungen. Zum Beispiel können Sie den pH-Wert von Zitronensaft oder Essig (zwei wässrige Lösungen) messen und sie sind schwache Säuren, aber Sie können keine wesentlichen Informationen aus dem Pflanzenöl-Test mit pH-Papier (Anne Marie Helmenstine, Wässrige Definition, 2017).

Warum lösen sich einige Feststoffe in Wasser auf?

Der Zucker, den wir zum Süßen von Kaffee oder Tee verwenden, ist ein molekularer Feststoff, in dem die einzelnen Moleküle durch relativ schwache intermolekulare Kräfte zusammengehalten werden.

Wenn sich der Zucker in Wasser auflöst, zerfallen die schwachen Bindungen zwischen den einzelnen Saccharosemolekülen, und diese C12H22O11-Moleküle werden in die Lösung freigesetzt.

Energie wird benötigt, um die Bindungen zwischen den C12H22O11-Molekülen in Saccharose aufzubrechen. Es benötigt auch Energie, um die Wasserstoffbindungen im Wasser zu unterbrechen, die unterbrochen werden müssen, um eines dieser Saccharosemoleküle in Lösung zu bringen.

Zucker löst sich in Wasser auf, weil die Energie freigesetzt wird, wenn die schwach polaren Saccharosemoleküle intermolekulare Bindungen mit polaren Wassermolekülen eingehen.

Die schwachen Bindungen, die sich zwischen dem gelösten Stoff und dem Lösungsmittel bilden, kompensieren die Energie, die notwendig ist, um die Struktur sowohl des reinen gelösten Stoffes als auch des Lösungsmittels zu verändern.

Bei Zucker und Wasser funktioniert dieser Prozess so gut, dass bis zu 1.800 Gramm Saccharose in einem Liter Wasser gelöst werden können.

Die ionischen Feststoffe (oder Salze) enthalten positive und negative Ionen, die dank der starken Anziehungskraft zwischen Teilchen mit entgegengesetzten Ladungen zusammengehalten werden.

Wenn sich einer dieser Feststoffe in Wasser auflöst, werden die Ionen, die den Feststoff bilden, in Lösung freigesetzt, wo sie mit polaren Lösungsmittelmolekülen assoziiert werden (Berkey, 2011).

NaCl (s) "Na + (aq) + Cl- (aq)

Wir können normalerweise annehmen, dass die Salze in ihren Ionen dissoziieren, wenn sie sich in Wasser auflösen.

Ionische Verbindungen lösen sich in Wasser auf, wenn die beim Zusammenwirken der Ionen mit den Wassermolekülen freigesetzte Energie die zum Aufbrechen der Ionenbindungen im Festkörper benötigte Energie und die zur Trennung der Wassermoleküle erforderliche Energie kompensiert, so dass die Ionen in das Wasser eingeführt werden können. die Lösung (Löslichkeit, SF).

Löslichkeitsregeln

Abhängig von der Löslichkeit eines gelösten Stoffes gibt es drei mögliche Ergebnisse:

1) wenn die Lösung weniger gelösten Stoff hat als die maximale Menge, die sich auflösen kann (ihre Löslichkeit), ist sie eine verdünnte Lösung;

2) wenn die Menge an gelöstem Stoff genau die gleiche Menge wie seine Löslichkeit ist, ist es gesättigt;

3) Wenn mehr gelöster Stoff vorhanden ist, als er lösen kann, wird der überschüssige gelöste Stoff von der Lösung getrennt.

Wenn dieses Trennverfahren Kristallisation einschließt, bildet es einen Niederschlag. Die Fällung reduziert die Konzentration des gelösten Stoffes auf Sättigung, um die Stabilität der Lösung zu erhöhen.

Das Folgende sind die Löslichkeitsregeln für übliche ionische Feststoffe. Wenn zwei Regeln einander zu widersprechen scheinen, hat der Präzedenzfall Priorität (Antoinette Mursa, 2017).

1- Salze mit Elementen der Gruppe I (Li⁺, Na⁺, K⁺, Cs⁺, Rb⁺) sind löslich. Es gibt wenige Ausnahmen von dieser Regel. Die Salze mit dem Ammoniumion (NH₄⁺) sind auch löslich.

2 - Salze mit Nitrat (NO₃^-) sind in der Regel löslich.

3- Die Salze, die Cl -, Br - oder I - enthalten, sind im allgemeinen löslich. Die wichtigen Ausnahmen von dieser Regel sind Ag-Halogenidsalze⁺, Pb2⁺ und (Hg2)²⁺. Also, AgCl, PbBr₂ und Hg₂Cl₂ Sie sind unlöslich.

4- Die meisten Silbersalze sind unlöslich. AgNO₃ und Ag (C₂H₃O₂) sind übliche lösliche Salze von Silber; Praktisch alle anderen sind unlösbar.

5- Die meisten Sulfate sind löslich. Wichtige Ausnahmen von dieser Regel sind CaSO₄, BaSO₄, PbSO₄, Ag₂SO4 und SrSO₄.

6- Die meisten Hydroxidsalze sind nur wenig löslich. Die Hydroxidsalze der Elemente der Gruppe I sind löslich. Die Hydroxidsalze der Elemente der Gruppe II (Ca, Sr und Ba) sind geringfügig löslich.

Die Übergangsmetallhydroxidsalze und Al₃ ⁺ Sie sind unlöslich. Also, Fe (OH)₃, Al (OH)₃, Co (OH)₂ Sie sind nicht löslich.

7- Die meisten Übergangsmetallsulfide sind hochgradig unlöslich, einschließlich CdS, FeS, ZnS und Ag₂S. Arsen, Antimon, Wismut und Bleisulfide sind ebenfalls unlöslich.

8- Die Carbonate sind häufig unlöslich. Gruppe-II-Carbonate (CaCO)₃, SrCO₃ und BaCO₃) sind unlöslich, wie FeCO₃ und PbCO₃.

9 - Chromate sind häufig unlöslich. Beispiele umfassen PbCrO₄ und BaCrO₄.

10- Phosphate wie Ca₃(PO₄)₂ und Ag₃PO₄ sie sind häufig unlöslich.

11 - Fluoride wie BaF₂MgF₂ und PbF₂ sie sind häufig unlöslich.

Beispiele für die Löslichkeit in wässrigen Lösungen

Cola, Salzwasser, Regen, saure Lösungen, Basenlösungen und Salzlösungen sind Beispiele für wässrige Lösungen.

Wenn eine wässrige Lösung verfügbar ist, kann ein Präzipitat durch Ausfällungsreaktionen induziert werden (Reaktionen in wässriger Lösung, S.F.).

Fällungsreaktionen werden manchmal als "Doppelverdrängungsreaktionen" bezeichnet. Um festzustellen, ob sich beim Mischen wässriger Lösungen zweier Verbindungen ein Niederschlag bildet:

1. Notiere alle Ionen in Lösung.
2. Kombiniere sie (Kation und Anion), um alle möglichen Präzipitate zu erhalten.
3. Verwenden Sie die Regeln der Löslichkeit, um zu bestimmen, welche (falls eine) Kombination (en) unlöslich ist und ausfallen wird.

Beispiel 1: Was passiert, wenn Ba gemischt wird (NO₃)_{2 (aq)} und Na₂CO_{3 (aq)}?

Ionen in Lösung: Ba²⁺, NEIN₃^-, Na⁺, CO₃^2-

Mögliche Präzipitate: BaCO₃NaNO & sub3 ;.

Löslichkeitsregeln: BaCO₃ ist unlöslich (Regel 5), NaNO₃ Es ist löslich (Regel 1).

Vollständige chemische Gleichung:

Ba (Nr₃)₂(aq) + Na₂CO₃(aq) "BaCO₃(s) + 2NaNO₃ (aq)

Netto-Ionengleichung:

Ba²⁺_(aq) + CO₃^2-_(aq) "BaCO_{3 (s)}

Beispiel 2: Was passiert, wenn Pb gemischt wird (NO₃)₂ (aq) und NH₄Ich (aq)?

In Lösung vorhandene Ionen: Pb²⁺, NEIN₃^-, NH₄⁺Ich^-

Mögliche Präzipitate: PbI₂, NH₄NEIN₃

Löslichkeitsregeln: PbI₂ ist unlöslich (Regel 3), NH₄NEIN₃ Es ist löslich (Regel 1).

Vollständige chemische Gleichung: Pb (Nr₃)_{2 (aq)} + 2NH₄Ich_(aq) "PbI_{2 (s)} + 2NH₄NEIN_{3 (aq)}

Netto-Ionengleichung: Pb²⁺_(aq) + 2I^-_(aq) "PbI_{2 (s).}

Referenzen

1. Anne Marie Helmenstine. (2017, 10. Mai). Wässrige Definition (wässrige Lösung). Von thinkco.com abgerufen.
2. Anne Marie Helmenstine. (2017, 14. Mai). Wässrige Lösungsdefinition in der Chemie. Von thinkco.com abgerufen.
3. Antoinette Mursa, K. W. (2017, 14. Mai). Löslichkeitsregeln Von chem.libretexts.org abgerufen.
4. Wässrige Lösungen. (S.F.) Von saylordotorg.github.io abgerufen.
5. Berkey, M. (2011, 11. November). Wässrige Lösungen: Definition und Beispiele. Von youtube.com abgerufen.
6. Reaktionen in wässriger Lösung. (S.F.) Von chemie.bd.psu.edu abgerufen.
7. Reid, D. (S. F.). Wässrige Lösung: Definition, Reaktion und Beispiel. Von study.com abgerufen.
8. Löslichkeit. (S.F.) Von chemed.chem.purdue.edu abgerufen.