ადამიანები ყოველდღიურ ცხოვრებაში იშვიათად ხვდებიან სუფთა ნივთიერებებს. ნივთების უმეტესობა ნივთიერებების ნარევებია.
ხსნარი არის ერთგვაროვანი ნარევი, რომელშიც კომპონენტები თანაბრად არის შერეული. ნაწილაკების ზომის მიხედვით არსებობს რამდენიმე ტიპი: უხეში სისტემები, მოლეკულური ხსნარები და კოლოიდური სისტემები, რომლებსაც ხშირად სოლებს უწოდებენ. ეს სტატია ეხება მოლეკულურ (ან ჭეშმარიტ) ხსნარებს. წყალში ნივთიერებების ხსნადობა ერთ-ერთი მთავარი პირობაა, რომელიც გავლენას ახდენს ნაერთების წარმოქმნაზე.
ნივთიერებების ხსნადობა: რა არის და რატომ არის საჭირო
ამ თემის გასაგებად, თქვენ უნდა იცოდეთ რა არის ნივთიერებების ხსნარები და ხსნადობა. მარტივი სიტყვებით, ეს არის ნივთიერების უნარი გაერთიანდეს მეორესთან და შექმნას ერთგვაროვანი ნარევი. მეცნიერული თვალსაზრისით, უფრო რთული განმარტება შეიძლება ჩაითვალოს. ნივთიერებების ხსნადობა არის მათი უნარი შექმნან ერთგვაროვანი (ან ჰეტეროგენული) კომპოზიციები ერთი ან მეტი ნივთიერებით კომპონენტების დისპერსიული განაწილებით. არსებობს ნივთიერებებისა და ნაერთების რამდენიმე კლასი:
- მყისიერი;
- ცუდად ხსნადი;
- უხსნადი.
რას ამბობს ნივთიერების ხსნადობის საზომი
ნივთიერების შემცველობა გაჯერებულ ნარევში არის მისი ხსნადობის საზომი. როგორც ზემოთ აღინიშნა, ყველა ნივთიერებისთვის ის განსხვავებულია. ხსნადია ის, ვისაც შეუძლია 10გრ-ზე მეტი საკუთარი თავის განზავება 100გრ წყალში. მეორე კატეგორია 1 გ-ზე ნაკლებია იმავე პირობებში. პრაქტიკულად უხსნად ითვლება ის, რომლის ნარევში გადის 0,01 გ-ზე ნაკლები კომპონენტი. ამ შემთხვევაში ნივთიერებას არ შეუძლია თავისი მოლეკულების წყალში გადატანა.
რა არის ხსნადობის კოეფიციენტი
ხსნადობის კოეფიციენტი (k) არის ნივთიერების მაქსიმალური მასის მაჩვენებელი (გ), რომელიც შეიძლება განზავდეს 100 გ წყალში ან სხვა ნივთიერებაში.
გამხსნელები
ეს პროცესი მოიცავს გამხსნელს და ხსნარს. პირველი განსხვავდება იმით, რომ თავდაპირველად ის იმავე აგრეგაციის მდგომარეობაშია, როგორც საბოლოო ნარევი. როგორც წესი, მას უფრო დიდი რაოდენობით იღებენ.
თუმცა, ბევრმა იცის, რომ წყალს განსაკუთრებული ადგილი უჭირავს ქიმიაში. ამისთვის ცალკე წესებია. ხსნარს, რომელშიც არის H2O, ეწოდება წყალხსნარს. მათზე საუბრისას სითხე არის ექსტრაქტორი მაშინაც კი, როცა ის უფრო მცირე რაოდენობითაა. ამის მაგალითია აზოტის მჟავას 80%-იანი ხსნარი წყალში. პროპორციები აქ არ არის თანაბარი, მიუხედავად იმისა, რომ წყლის პროპორცია მჟავაზე ნაკლებია, არასწორია ნივთიერების 20%-იანი წყლის ხსნარი აზოტმჟავაში.
არსებობს ნარევები, რომლებსაც აკლიათ H2O. სახელს ატარებენარაწყლიანი. ასეთი ელექტროლიტური ხსნარები იონური გამტარებია. ისინი შეიცავს ექსტრაქტორების ცალკეულ ან ნარევებს. ისინი შედგება იონებისა და მოლეკულებისგან. ისინი გამოიყენება ისეთ ინდუსტრიებში, როგორიცაა მედიცინა, საყოფაცხოვრებო ქიმიკატების წარმოება, კოსმეტიკა და სხვა სფეროებში. მათ შეუძლიათ გააერთიანონ რამდენიმე სასურველი ნივთიერება სხვადასხვა ხსნადობით. მრავალი პროდუქტის კომპონენტები, რომლებიც გამოიყენება გარედან, არის ჰიდროფობიური. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, ისინი კარგად არ ურთიერთობენ წყალთან. ასეთ ნარევებში გამხსნელები შეიძლება იყოს აქროლადი, არასტაბილური ან კომბინირებული. ორგანული ნივთიერებები პირველ შემთხვევაში კარგად ხსნის ცხიმებს. აქროლადებს მიეკუთვნება ალკოჰოლები, ნახშირწყალბადები, ალდეჰიდები და სხვა. ისინი ხშირად შედის საყოფაცხოვრებო ქიმიკატებში. არასტაბილური ყველაზე ხშირად გამოიყენება მალამოების დასამზადებლად. ეს არის ცხიმოვანი ზეთები, თხევადი პარაფინი, გლიცერინი და სხვა. კომბინირებული არის არასტაბილური და არასტაბილური ნაზავი, მაგალითად, ეთანოლი გლიცერინით, გლიცერინი დიმექსიდით. ისინი ასევე შეიძლება შეიცავდეს წყალს.
ხსნარების ტიპები გაჯერების ხარისხის მიხედვით
გაჯერებული ხსნარი არის ქიმიკატების ნარევი, რომელიც შეიცავს გამხსნელში ერთი ნივთიერების მაქსიმალურ კონცენტრაციას გარკვეულ ტემპერატურაზე. ის აღარ გამრავლდება. მყარი ნივთიერების მომზადებისას შესამჩნევია ნალექი, რომელიც მასთან დინამიურ წონასწორობაშია. ეს კონცეფცია ნიშნავს მდგომარეობას, რომელიც გრძელდება დროში მისი დინების გამო ერთდროულად ორი საპირისპირო მიმართულებით (წინ და საპირისპირო რეაქციები) ერთი და იგივე სიჩქარით.
თუ ნივთიერებამუდმივ ტემპერატურაზე ჯერ კიდევ შეიძლება დაიშალა, მაშინ ეს ხსნარი უჯერია. ისინი სტაბილურები არიან. მაგრამ თუ გააგრძელებთ მათში ნივთიერების დამატებას, მაშინ ის განზავდება წყალში (ან სხვა სითხეში), სანამ არ მიაღწევს მაქსიმალურ კონცენტრაციას.
კიდევ ერთი სახე - ზედმეტად გაჯერებული. ის შეიცავს იმაზე მეტ ხსნარს, ვიდრე შეიძლება იყოს მუდმივ ტემპერატურაზე. იმის გამო, რომ ისინი არასტაბილურ წონასწორობაში არიან, მათზე ფიზიკური ზემოქმედება იწვევს კრისტალიზაციას.
როგორ განასხვავებთ გაჯერებულ ხსნარს უჯერისაგან?
ამის გაკეთება საკმაოდ მარტივია. თუ ნივთიერება არის მყარი, მაშინ ნალექი შეიძლება ნახოთ გაჯერებულ ხსნარში. ამ შემთხვევაში ექსტრაქტორი შეიძლება გასქელდეს, როგორც, მაგალითად, გაჯერებულ შემადგენლობაში, წყალი, რომელშიც შაქარია დამატებული. გაჯერებულია, რადგან უფრო მაღალ ტემპერატურაზე ამ ნივთიერების მაქსიმალური კონცენტრაცია იქნება სხვა.
ხსნარების კომპონენტების ურთიერთქმედების თეორიები
არსებობს სამი თეორია ნარევში ელემენტების ურთიერთქმედების შესახებ: ფიზიკური, ქიმიური და თანამედროვე. პირველის ავტორები არიან სვანტე ავგუსტ არენიუსი და ვილჰელმ ფრიდრიხ ოსტვალდი. მათ ვარაუდობდნენ, რომ დიფუზიის გამო, გამხსნელის და გამხსნელის ნაწილაკები თანაბრად იყო განაწილებული ნარევის მოცულობაში, მაგრამ მათ შორის არანაირი ურთიერთქმედება არ ყოფილა. დიმიტრი ივანოვიჩ მენდელეევის მიერ წამოყენებული ქიმიური თეორია საპირისპიროა. მისი თქმით, მათ შორის ქიმიური ურთიერთქმედების შედეგად, არასტაბილურიამუდმივი ან ცვალებადი შემადგენლობის ნაერთები, რომლებსაც სოლვატები ეწოდებათ.
ამჟამად გამოიყენება ვლადიმირ ალექსანდროვიჩ კისტიაკოვსკის და ივან ალექსეევიჩ კაბალუკოვის ერთიანი თეორია. იგი აერთიანებს ფიზიკურ და ქიმიურს. თანამედროვე თეორია ამბობს, რომ ხსნარში არის როგორც ნივთიერებების არაურთიერთმა ნაწილაკები, ასევე მათი ურთიერთქმედების პროდუქტები - სოლვატები, რომელთა არსებობაც მენდელეევმა დაამტკიცა. იმ შემთხვევაში, როდესაც ექსტრაქტორი წყალია, მათ ჰიდრატებს უწოდებენ. ფენომენს, რომელშიც წარმოიქმნება სოლვატები (ჰიდრატები), ეწოდება სოლვაცია (ჰიდრატაცია). ის გავლენას ახდენს ყველა ფიზიკურ და ქიმიურ პროცესზე და ცვლის ნარევის მოლეკულების თვისებებს. ხსნარი ხდება იმის გამო, რომ ხსნარის გარსი, რომელიც შედგება მასთან მჭიდროდ დაკავშირებული ექსტრაქტორის მოლეკულებისგან, გარს აკრავს გამხსნელის მოლეკულას.
ფაქტორები, რომლებიც გავლენას ახდენენ ნივთიერებების ხსნადობაზე
ნივთიერებების ქიმიური შემადგენლობა. წესი „მსგავსი იზიდავს მსგავსს“ეხება რეაგენტებსაც. ნივთიერებები, რომლებიც მსგავსია ფიზიკურ და ქიმიურ თვისებებში, შეიძლება ურთიერთდახმარებით უფრო სწრაფად დაიშალა. მაგალითად, არაპოლარული ნაერთები კარგად ურთიერთქმედებენ არაპოლარებთან. პოლარული მოლეკულების ან იონური სტრუქტურის მქონე ნივთიერებები განზავებულია პოლარებში, მაგალითად, წყალში. მარილები, ტუტეები და სხვა კომპონენტები მასში იშლება, არაპოლარული კი პირიქით. მარტივი მაგალითის მოყვანა შეიძლება. წყალში შაქრის გაჯერებული ხსნარის მოსამზადებლად საჭიროა უფრო დიდი რაოდენობით ნივთიერება, ვიდრე მარილის შემთხვევაში. Რას ნიშნავს? მარტივად რომ ვთქვათ, შეგიძლიათ კიდევ ბევრის მოშენებაშაქარი წყალში, ვიდრე მარილი.
ტემპერატურა. სითხეებში მყარი ნივთიერებების ხსნადობის გასაზრდელად საჭიროა ექსტრაქტორის ტემპერატურის გაზრდა (უმეტეს შემთხვევაში მუშაობს). მაგალითის ჩვენება შეიძლება. თუ ცოტა ნატრიუმის ქლორიდს (მარილს) ცივ წყალში ჩაყრით, ამ პროცესს დიდი დრო დასჭირდება. თუ იგივე გააკეთებთ ცხელ საშუალებებთან ერთად, მაშინ დაშლა ბევრად უფრო სწრაფი იქნება. ეს აიხსნება იმით, რომ ტემპერატურის მატების შედეგად იზრდება კინეტიკური ენერგია, რომლის მნიშვნელოვანი რაოდენობა ხშირად იხარჯება მყარი ნივთიერების მოლეკულებსა და იონებს შორის ბმების განადგურებაზე. თუმცა, როდესაც ტემპერატურა იმატებს ლითიუმის, მაგნიუმის, ალუმინის და ტუტე მარილების შემთხვევაში, მათი ხსნადობა მცირდება.
წნევა. ეს ფაქტორი გავლენას ახდენს მხოლოდ გაზებზე. მათი ხსნადობა იზრდება წნევის მატებასთან ერთად. ბოლოს და ბოლოს, გაზების მოცულობა მცირდება.
დაშლის სიჩქარის შეცვლა
არ აურიოთ ეს მაჩვენებელი ხსნადობასთან. ამ ორი ინდიკატორის ცვლილებაზე ხომ სხვადასხვა ფაქტორი მოქმედებს.
დაშლილი ნივთიერების ფრაგმენტაციის ხარისხი. ეს ფაქტორი გავლენას ახდენს სითხეებში მყარი ნივთიერებების ხსნადობაზე. მთლიანი (ნამტვრეული) მდგომარეობაში შემადგენლობა უფრო დიდხანს იხსნება, ვიდრე წვრილ ნაჭრებად დაშლილი. ავიღოთ მაგალითი. მარილის მყარ ბლოკს წყალში გაცილებით მეტი დრო დასჭირდება, ვიდრე მარილი ქვიშის სახით.
არევის სიჩქარე. როგორც ცნობილია, ამ პროცესის კატალიზება შესაძლებელია მორევით. მისი სიჩქარე ასევე მნიშვნელოვანია, რადგან რაც უფრო დიდია, მით უფრო სწრაფად იშლება.ნივთიერება სითხეში.
რატომ უნდა ვიცოდეთ წყალში მყარი ნივთიერებების ხსნადობა?
პირველ რიგში, ასეთი სქემებია საჭირო ქიმიური განტოლებების სწორად ამოსახსნელად. ხსნადობის ცხრილში არის ყველა ნივთიერების მუხტი. ისინი უნდა იყოს ცნობილი, რათა სწორად ჩაიწეროს რეაგენტები და შეადგინოს ქიმიური რეაქციის განტოლება. წყალში ხსნადობა მიუთითებს, შესაძლებელია თუ არა მარილის ან ფუძის დაშლა. წყლის ნაერთებს, რომლებიც ატარებენ დენს, აქვთ ძლიერი ელექტროლიტები. არის სხვა ტიპიც. ისინი, რომლებიც ცუდად ატარებენ დენს, ითვლება სუსტ ელექტროლიტებად. პირველ შემთხვევაში, კომპონენტები არის ნივთიერებები, რომლებიც მთლიანად იონიზირებულია წყალში. მაშინ როცა სუსტი ელექტროლიტები ამ მაჩვენებელს მხოლოდ მცირე ზომით აჩვენებენ.
ქიმიური რეაქციის განტოლებები
არსებობს რამდენიმე სახის განტოლება: მოლეკულური, სრული იონური და მოკლე იონური. სინამდვილეში, ბოლო ვარიანტი არის მოლეკულის შემოკლებული ფორმა. ეს არის საბოლოო პასუხი. სრული განტოლება შეიცავს რეაქციის რეაგენტებს და პროდუქტებს. ახლა მოდის ნივთიერებების ხსნადობის ცხრილის ჯერი. ჯერ უნდა შეამოწმოთ შესაძლებელია თუ არა რეაქცია, ანუ შესრულებულია თუ არა რეაქციის ერთ-ერთი პირობა. მათგან მხოლოდ 3 არსებობს: წყლის წარმოქმნა, გაზის გამოყოფა, ნალექი. თუ პირველი ორი პირობა არ არის დაკმაყოფილებული, თქვენ უნდა შეამოწმოთ ბოლო. ამისათვის თქვენ უნდა გადახედოთ ხსნადობის ცხრილს და გაარკვიოთ არის თუ არა უხსნადი მარილი ან ბაზა რეაქციის პროდუქტებში. თუ ასეა, მაშინ ეს იქნება ნალექი. გარდა ამისა, ცხრილი საჭირო იქნება იონური განტოლების დასაწერად. ვინაიდან ყველა ხსნადი მარილი და ფუძე ძლიერი ელექტროლიტია,შემდეგ ისინი დაიშლება კატიონებად და ანიონებად. გარდა ამისა, შეუზღუდავი იონები მცირდება და განტოლება იწერება მოკლე ფორმით. მაგალითი:
- K2SO4+BaCl2=BaSO4 ↓+2HCl,
- 2K+2SO4+Ba+2Cl=BaSO4↓+2K+2Cl,
- Ba+SO4=BaSO4↓.
ამგვარად, ნივთიერებების ხსნადობის ცხრილი იონური განტოლებების ამოხსნის ერთ-ერთი ძირითადი პირობაა.
დაწვრილებითი ცხრილი დაგეხმარებათ გაიგოთ რამდენი კომპონენტი უნდა მიიღოთ მდიდარი ნარევის მოსამზადებლად.
ხსნადობის ცხრილი
ეს არის ჩვეულებრივი არასრული ცხრილი. მნიშვნელოვანია, რომ აქ მიეთითოს წყლის ტემპერატურა, რადგან ეს არის ერთ-ერთი ფაქტორი, რომელიც ზემოთ უკვე განვიხილეთ.
როგორ გამოვიყენოთ ხსნადობის ცხრილი?
წყალში ნივთიერებების ხსნადობის ცხრილი ქიმიკოსის ერთ-ერთი მთავარი დამხმარეა. ის გვიჩვენებს, თუ როგორ ურთიერთქმედებენ სხვადასხვა ნივთიერებები და ნაერთები წყალთან. მყარი ნივთიერებების ხსნადობა სითხეში არის მაჩვენებელი, რომლის გარეშეც მრავალი ქიმიური მანიპულირება შეუძლებელია.
ცხრილი ძალიან მარტივი გამოსაყენებელია. პირველ სტრიქონში იწერება კათიონები (დადებითად დამუხტული ნაწილაკები), მეორეში - ანიონები (უარყოფით დამუხტული ნაწილაკები). ცხრილის უმეტესი ნაწილი იკავებს ბადეს თითოეულ უჯრედში გარკვეული სიმბოლოებით. ეს არის ასოები "P", "M", "H" და ნიშნები "-" და "?".
- "P" - ნაერთი იხსნება;
- "M" - ოდნავ იხსნება;
- "H" - არ იხსნება;
- "-" - კავშირი არ არსებობს;
- "? - არ არის ინფორმაცია კავშირის არსებობის შესახებ.
ამ ცხრილში ერთი ცარიელი უჯრედია - ეს არის წყალი.
მარტივი მაგალითი
ახლა როგორ ვიმუშაოთ ასეთ მასალასთან. დავუშვათ, თქვენ უნდა გაარკვიოთ, არის თუ არა მარილი წყალში ხსნადი - MgSo4 (მაგნიუმის სულფატი). ამისათვის თქვენ უნდა იპოვოთ სვეტი Mg2+ და გადახვიდეთ სტრიქონზე SO42-. მათ გადაკვეთაზე არის ასო P, რაც ნიშნავს, რომ ნაერთი ხსნადია.
დასკვნა
მაშ, ჩვენ შევისწავლეთ წყალში ნივთიერებების ხსნადობის საკითხი და არა მხოლოდ. ეჭვგარეშეა, ეს ცოდნა სასარგებლო იქნება ქიმიის შემდგომი შესწავლისთვის. ყოველივე ამის შემდეგ, იქ ნივთიერებების ხსნადობა მნიშვნელოვან როლს ასრულებს. ის სასარგებლო იქნება ქიმიური განტოლებებისა და სხვადასხვა ამოცანების ამოხსნისთვის.
