- Eigenschaften wässriger Lösungen
- Warum lösen sich einige Feststoffe in Wasser?
- Löslichkeitsregeln
- Beispiele für die Löslichkeit in wässrigen Lösungen
- Beispiel 1: Was passiert, wenn Ba (NO
- Beispiel 2: Was passiert, wenn Pb (NO
- Verweise
Die wässrigen Lösungen sind Lösungen, die Wasser verwenden, um eine Substanz zu zersetzen. Zum Beispiel Schlamm oder Zuckerwasser. Wenn sich eine chemische Spezies in Wasser gelöst hat, wird dies durch das Schreiben (aq) nach dem chemischen Namen bezeichnet.
Hydrophile (wasserliebende) Substanzen und viele ionische Verbindungen lösen sich oder dissoziieren in Wasser. Wenn sich beispielsweise Tafelsalz oder Natriumchlorid in Wasser lösen, dissoziiert es in seine Ionen unter Bildung von Na + (aq) und Cl- (aq).
Abbildung 1: Wässrige Lösung von Kaliumdichromat.
Hydrophobe (wasserangstige) Substanzen lösen sich im Allgemeinen nicht in Wasser und bilden keine wässrigen Lösungen. Zum Beispiel führt das Mischen von Öl und Wasser nicht zur Auflösung oder Dissoziation.
Viele organische Verbindungen sind hydrophob. Nichtelektrolyte können sich in Wasser lösen, dissoziieren jedoch nicht in Ionen und behalten ihre Integrität als Moleküle bei. Beispiele für Nichtelektrolyte umfassen Zucker, Glycerin, Harnstoff und Methylsulfonylmethan (MSM).
Eigenschaften wässriger Lösungen
Wässrige Lösungen leiten oft Strom. Lösungen, die starke Elektrolyte enthalten, sind in der Regel gute elektrische Leiter (z. B. Meerwasser), während Lösungen mit schwachen Elektrolyten in der Regel schlechte Leiter sind (z. B. Leitungswasser).
Der Grund ist, dass starke Elektrolyte in Wasser vollständig in Ionen dissoziieren, während schwache Elektrolyte unvollständig dissoziieren.
Wenn chemische Reaktionen zwischen Spezies in einer wässrigen Lösung auftreten, handelt es sich normalerweise um Doppelverdrängungsreaktionen (auch Metathese oder Doppelsubstitution genannt).
Bei dieser Art von Reaktion tritt das Kation in einem Reagenz an die Stelle des Kations im anderen Reagenz und bildet typischerweise eine Ionenbindung. Eine andere Möglichkeit ist, dass reaktive Ionen "Partner wechseln".
Reaktionen in wässriger Lösung können zu Produkten führen, die wasserlöslich sind oder einen Niederschlag erzeugen können.
Ein Niederschlag ist eine Verbindung mit geringer Löslichkeit, die häufig als Feststoff aus der Lösung fällt.
Die Begriffe Säure, Base und pH gelten nur für wässrige Lösungen. Sie können beispielsweise den pH-Wert von Zitronensaft oder Essig (zwei wässrige Lösungen) messen und es handelt sich um schwache Säuren. Aus dem Pflanzenöltest mit pH-Papier können Sie jedoch keine aussagekräftigen Informationen erhalten.
Warum lösen sich einige Feststoffe in Wasser?
Der Zucker, mit dem wir Kaffee oder Tee süßen, ist ein molekularer Feststoff, in dem einzelne Moleküle durch relativ schwache intermolekulare Kräfte zusammengehalten werden.
Wenn sich Zucker in Wasser löst, werden die schwachen Bindungen zwischen einzelnen Saccharosemolekülen aufgebrochen und diese C12H22O11-Moleküle werden in Lösung freigesetzt.
Abbildung 1: Auflösung von Zucker in Wasser.
Es braucht Energie, um die Bindungen zwischen den C12H22O11-Molekülen in Saccharose aufzubrechen. Es braucht auch Energie, um die Wasserstoffbrückenbindungen in Wasser aufzubrechen, die aufgebrochen werden müssen, um eines dieser Saccharosemoleküle in Lösung zu bringen.
Zucker löst sich in Wasser auf, weil Energie freigesetzt wird, wenn leicht polare Saccharosemoleküle intermolekulare Bindungen mit polaren Wassermolekülen eingehen.
Die schwachen Bindungen, die sich zwischen dem gelösten Stoff und dem Lösungsmittel bilden, kompensieren die Energie, die erforderlich ist, um die Struktur sowohl des reinen gelösten Stoffs als auch des Lösungsmittels zu verändern.
Bei Zucker und Wasser funktioniert dieser Prozess so gut, dass bis zu 1800 Gramm Saccharose in einem Liter Wasser gelöst werden können.
Ionische Feststoffe (oder Salze) enthalten positive und negative Ionen, die dank der großen Anziehungskraft zwischen Partikeln mit entgegengesetzten Ladungen zusammengehalten werden.
Wenn sich einer dieser Feststoffe in Wasser löst, werden die Ionen, aus denen der Feststoff besteht, in Lösung freigesetzt, wo sie sich mit den polaren Lösungsmittelmolekülen verbinden.
Abbildung 2: Auflösung von Natriumchlorid in Wasser.
NaCl (s) »Na + (aq) + Cl- (aq)
Wir können allgemein annehmen, dass Salze in ihren Ionen dissoziieren, wenn sie in Wasser gelöst werden.
Ionische Verbindungen lösen sich in Wasser auf, wenn die Energie, die bei der Wechselwirkung von Ionen mit Wassermolekülen freigesetzt wird, die zum Aufbrechen von Ionenbindungen im Feststoff erforderliche Energie und die zum Trennen der Wassermoleküle erforderliche Energie zum Einbringen der Ionen überwiegt die Lösung.
Löslichkeitsregeln
Abhängig von der Löslichkeit eines gelösten Stoffes gibt es drei mögliche Ergebnisse:
1) Wenn die Lösung weniger gelösten Stoff als die maximale Menge hat, die sie lösen kann (ihre Löslichkeit), ist sie eine verdünnte Lösung;
2) Wenn die Menge des gelösten Stoffes genau der Menge seiner Löslichkeit entspricht, ist er gesättigt;
3) Wenn mehr gelöster Stoff vorhanden ist, als sich auflösen kann, trennt sich der überschüssige gelöste Stoff von der Lösung.
Wenn dieser Trennungsprozess eine Kristallisation beinhaltet, bildet er einen Niederschlag. Durch Ausfällung wird die Konzentration des gelösten Stoffes bis zur Sättigung verringert, um die Stabilität der Lösung zu erhöhen.
Das Folgende sind die Löslichkeitsregeln für übliche ionische Feststoffe. Wenn sich zwei Regeln zu widersprechen scheinen, hat die vorhergehende Vorrang.
1- Die Salze, die Elemente der Gruppe I (Li + , Na + , K + , Cs + , Rb + ) enthalten, sind löslich. Es gibt nur wenige Ausnahmen von dieser Regel. Die Salze, die das Ammoniumion (NH 4 + ) enthalten, sind ebenfalls löslich.
2- Nitrathaltige Salze (NO 3 - ) sind im Allgemeinen löslich.
3- Die Salze, die Cl -, Br - oder I - enthalten, sind im Allgemeinen löslich. Wichtige Ausnahmen von dieser Regel sind die Halogenidsalze von Ag + , Pb2 + und (Hg2) 2+ . Somit sind AgCl, PbBr 2 und Hg 2 Cl 2 unlöslich.
4- Die meisten Silbersalze sind unlöslich. AgNO 3 und Ag (C 2 H 3 O 2 ) sind übliche lösliche Silbersalze; Praktisch alle anderen sind unlöslich.
5- Die meisten Sulfatsalze sind löslich. Die Hauptausnahmen von dieser Regel umfassen CaSO 4 , BaSO 4 , PbSO 4 , Ag 2 SO 4 und SrSO 4 .
6- Die meisten Hydroxidsalze sind nur schwer löslich. Die Hydroxidsalze von Elementen der Gruppe I sind löslich. Die Hydroxidsalze der Elemente der Gruppe II (Ca, Sr und Ba) sind schwer löslich.
Die Hydroxidsalze von Übergangsmetallen und Al 3 + sind unlöslich. Somit sind Fe (OH) 3 , Al (OH) 3 , Co (OH) 2 nicht löslich.
7- Die meisten Übergangsmetallsulfide sind in hohem Maße unlöslich, einschließlich CdS, FeS, ZnS und Ag 2 S. Die Sulfide von Arsen, Antimon, Wismut und Blei sind ebenfalls unlöslich.
8- Carbonate sind häufig unlöslich. Carbonate der Gruppe II (CaCO 3 , SrCO 3 und BaCO 3 ) sind ebenso unlöslich wie FeCO 3 und PbCO 3 .
9- Chromate sind häufig unlöslich. Beispiele umfassen PbCrO 4 und BaCrO 4 .
10-Phosphate wie Ca 3 (PO 4 ) 2 und Ag 3 PO 4 sind häufig unlöslich.
11- Fluoride wie BaF 2 , MgF 2 und PbF 2 sind häufig unlöslich.
Beispiele für die Löslichkeit in wässrigen Lösungen
Cola, Salzwasser, Regen, Säurelösungen, Basenlösungen und Salzlösungen sind Beispiele für wässrige Lösungen. Wenn Sie eine wässrige Lösung haben, können Sie durch Fällungsreaktionen einen Niederschlag induzieren.
Niederschlagsreaktionen werden manchmal als "Doppelverdrängungsreaktionen" bezeichnet. Um festzustellen, ob sich beim Mischen wässriger Lösungen zweier Verbindungen ein Niederschlag bildet:
- Notieren Sie alle Ionen in Lösung.
- Kombinieren Sie sie (Kation und Anion), um alle möglichen Niederschläge zu erhalten.
- Verwenden Sie die Löslichkeitsregeln, um zu bestimmen, welche (falls vorhanden) Kombination (en) unlöslich ist (sind) und ausfällt.
Beispiel 1: Was passiert, wenn Ba (NO
In Lösung vorhandene Ionen: Ba 2+ , NO 3 - , Na + , CO 3 2-
Mögliche Niederschläge: BaCO 3 , NaNO 3
Löslichkeitsregeln: BaCO 3 ist unlöslich (Regel 5), NaNO 3 ist löslich (Regel 1).
Vollständige chemische Gleichung:
Ba (NO 3 ) 2 (aq) + Na 2 CO 3 (aq) »BaCO 3 (s) + 2NaNO 3 (aq)
Nettoionengleichung:
Ba 2+ (aq) + CO 3 2- (aq) »BaCO 3 (s)
Beispiel 2: Was passiert, wenn Pb (NO
In Lösung vorhandene Ionen: Pb 2+ , NO 3 - , NH 4 + , I -
Mögliche Niederschläge: PbI 2 , NH 4 NO 3
Löslichkeitsregeln: PbI 2 ist unlöslich (Regel 3), NH 4 NO 3 ist löslich (Regel 1).
Vollständige chemische Gleichung: Pb (NO 3 ) 2 (aq) + 2NH 4 I (aq) »PbI 2 (s) + 2NH 4 NO 3 (aq)
Nettoionengleichung : Pb 2+ (aq) + 2I - (aq) »PbI 2 (s).
Verweise
- Anne Marie Helmenstine. (2017, 10. Mai). Wässrige Definition (wässrige Lösung). Vonoughtco.com wiederhergestellt.
- Anne Marie Helmenstine. (2017, 14. Mai). Definition wässriger Lösungen in der Chemie. Vonoughtco.com wiederhergestellt.
- Antoinette Mursa, KW (2017, 14. Mai). Löslichkeitsregeln. Von chem.libretexts.org wiederhergestellt.
- Wässrige Lösungen. (SF). Von saylordotorg.github.io wiederhergestellt.
- Berkey, M. (2011, 11. November). Wässrige Lösungen: Definition & Beispiele. Von youtube.com wiederhergestellt.
- Reaktionen in wässriger Lösung. (SF). Aus Chemie.bd.psu.edu wiederhergestellt.
- Reid, D. (SF). Wässrige Lösung: Definition, Reaktion & Beispiel. Von study.com wiederhergestellt.
- Löslichkeit. (SF). Von chemed.chem.purdue.edu wiederhergestellt.