Yksi ensimmäisistä muistamistani tieteellisistä kokeista oli suolan lisääminen kupilliseen vettä ja innokkaasti sen liukenemisen odottaminen. Vaikka olin innoissani nähdessäni suolan näyttävän katoavan, en todellakaan ymmärtänyt liukoisuuden monimutkaisuutta. Onneksi liukoisuus noudattaa sääntöjä, jotka auttavat meitä määrittämään aineen liukoisuuden, kuten kuinka todennäköisesti suola liukenee veteen (tarkistus – se on hyvin todennäköistä). Aiomme käydä läpi mitä liukoisuus on, miten se toimii ja täydellinen luettelo liukoisuussäännöistä, jotka auttavat sinua määrittämään aineiden liukoisuuden.

Mikä on liukoisuus?

Liukoisuus on aineen kyky liueta . Ainetta, joka liukenee, kutsutaan liuenneeksi aineeksi ja ainetta, johon se liukenee, kutsutaan liuottimeksi. Syntynyttä ainetta kutsutaan liuokseksi. Yleensä liuennut aine on kiinteä aine ja liuotin on neste, kuten yllä oleva suola vedessä -esimerkki. Liuenneet aineet voivat kuitenkin olla missä tahansa tilassa: kaasuna, nesteenä tai kiinteänä. Esimerkiksi hiilihapotettu juoma on liuos, jossa liuennut aine on kaasu ja liuotin neste.

Liuennutta ainetta pidetään liukenemattomana, kun se ei pysty liukenemaan suhteessa, joka on suurempi kuin 10 000:1. Vaikka monet yhdisteet ovat osittain tai enimmäkseen liukenemattomia, ei ole olemassa veteen täysin liukenematonta ainetta eli se ei voi liueta ollenkaan. Liukoisuussäännöistä näet, että monilla liukenemattomiksi merkityillä yhdisteillä on poikkeuksia, kuten karbonaatteja. Osittain tästä syystä on tärkeää noudattaa tarkasti liukoisuussääntöjä.

uusi rivi python

Kun työskentelet kemiallisten yhtälöiden parissa tai rakennat hypoteesia, liukoisuussäännöt auttavat ennustamaan mukana olevien aineiden lopputiloja. Pystyt ennustamaan tarkasti, mitkä yhdistelmät johtavat mihinkin tuloksiin.

Liukoisuussäännöt koskevat vain ionisten kiintoaineiden kykyä liueta veteen. Vaikka voimme laskea liukoisuuden mittaamalla kunkin aineen ja noudattamalla yhtälöä, liukoisuussäännöt antavat meille mahdollisuuden määrittää aineen liukoisuuden ennen kuin yrität luoda sen.

Liukoisuussäännöt

On erittäin tärkeää, että tämän luettelon sääntöjä noudatetaan järjestyksessä, koska jos sääntö näyttää olevan ristiriidassa toisen säännön kanssa, sääntö, joka tulee ensin, on se, jota noudatat . Tämän luettelon aineet on annettu niiden alkuainenimillä. Viittaus alla olevaan jaksotaulukkoon auttaa sinua käsittelemään alkioiden nimiä ja ryhmiä.

1. Ryhmän I alkuaineita (Li+, Na+, K+, Cs+, Rb+) sisältävät suolat ovat liukoisia. Tästä säännöstä on muutamia poikkeuksia. Ammoniumionia (NH4+) sisältävät suolat ovat myös liukoisia.

2. Nitraatti-ioneja (NO3-) sisältävät suolat ovat yleensä liukoisia.

3. Cl-, Br- tai I- sisältävät suolat ovat yleensä liukoisia. Tärkeitä poikkeuksia tästä säännöstä ovat Ag+-, Pb2+- ja (Hg2)2+-halogenidisuolat. Siten AgCl, PbBr2 ja Hg2Cl2 ovat liukenemattomia.

4. Suurin osa hopeasuoloista on liukenemattomia. AgNO3 ja Ag(C2H3O2) ovat hopean tavallisia liukoisia suoloja; lähes kaikki muut ovat liukenemattomia.

5. Useimmat sulfaattisuolat ovat liukoisia. Tärkeitä poikkeuksia tähän sääntöön ovat CaSO4, BaSO4, PbSO4, Ag2SO4 ja SrSO4.

6. Useimmat hydroksidisuolat ovat vain vähän liukoisia. Ryhmän I alkuaineiden hydroksidisuolat ovat liukoisia. Ryhmän II alkuaineiden (Ca, Sr ja Ba) hydroksidisuolat ovat vähän liukoisia. Siirtymämetallien ja Al3+:n hydroksidisuolat ovat liukenemattomia. Siten Fe(OH)3, Al(OH)3, Co(OH)2 eivät ole liukoisia.

7. Useimmat siirtymämetallien sulfidit ovat erittäin liukenemattomia, mukaan lukien CdS, FeS, ZnS ja Ag2S. Arseeni, antimoni, vismutti ja lyijysulfidit ovat myös liukenemattomia.

8. Karbonaatit ovat usein liukenemattomia. Ryhmän II karbonaatit (CaCO3, SrCO3 ja BaCO3) ovat liukenemattomia, samoin kuin FeCO3 ja PbCO3.

9. Kromaatit ovat usein liukenemattomia. Esimerkkejä ovat PbCr04 ja BaCr04.

10. Fosfaatit, kuten Ca3(PO4)2 ja Ag3PO4, ovat usein liukenemattomia.

    mysql ei ole sama

11. Fluoridit, kuten BaF2, MgF2 ja PbF2, ovat usein liukenemattomia.

Esimerkkikysymykset

1. Valitse yhdisteet, jotka ovat aina liukenee veteen

a. BaS04

b. HG2 I2

c. Olympialaisissa

d. Na2S03

sisään. Ag Cl03

f. Cr Cl3

g. Fe PO4

2. Merkitse jokainen seuraavista nimellä liukeneva tai liukenematon

a. Li OH

b. Hg SO4

c. Pb Br2

d. Rb2 S

e. Vuonna I2

f. H3 As04

g. Eikä Cro4

3. Mikä (jos on) hopea liukenee: Hopeakloridi AgCl , hopeafosfaatti, Ag3 PO4 tai hopeafluoridia, AgF ?

Vastaukset

1. Valitse yhdisteet, jotka ovat aina liukenee veteen (lihavoitu ovat oikein)

a. BaSO4 (katso sääntö 5)

b. HG2I2 (katso sääntö 3)

c. Tuo OH (katso sääntö 1)

d. Na2S03 (katso sääntö 1)

se on . ClO3:lla (katso sääntö 3)

f. Cr Cl3 (katso sääntö 3)

g. Fe PO4 (katso sääntö 6)

Huomautus: Kirjain e on esimerkki sääntöjen järjestyksen käyttämisestä liukoisuuden määrittämiseen. Sääntö 4 sanoo, että hopeat (Ag) ovat usein liukenemattomia, mutta sääntö 3 sanoo, että kloraatit (Cl) ovat liukenevia. Koska Ag ClO3 on hopeakloraatti ja sääntö 3 on ennen sääntöä 4, se korvaa sen. Tämä yhdiste on liukoinen.

git lisää kaikki

2. Merkitse jokainen seuraavista liukoisiksi tai liukenemattomiksi

a. Li OH liukeneva -sääntö 1

b. Fe(OH)2 liukenematon -sääntö 7

c. Pb Br2 liukenematon -sääntö 2

On. Rb2SO3 liukeneva -sääntö 1

e. Vuonna I2 liukeneva -sääntö 3

f. H3 As04 liukenematon -sääntö 10

g. Eikä CRo4 liukenematon -sääntö 8

3. Mikä (jos on) hopea liukenee: Hopeakloridi AgCl, hopeafosfaatti, Ag3 PO4 tai hopeafluoridia, AgF ?

Mikään yllä oleva hopea ei liukene. Säännössä 4 todetaan, että hopeasuolat (Ag) ovat
liukenematon, hopeanitraatti, AgNO3, yhtenä poikkeuksena.

Kuinka liukoisuus toimii

Kuten näemme liukoisuussäännöistämme, jotkut aineet ovat hyvin liukenevia, kun taas toiset ovat liukenemattomia tai niiden liukoisuus on alhainen. Katsotaanpa, kuinka liukoisuus toimii ymmärtääksemme paremmin liukoisuussääntöjä.

Liukoisuuteen vaikuttavat tekijät

Se, onko aine liukoinen ja missä määrin, riippuu useista tekijöistä. Liuenneet aineet liukenevat tyypillisesti parhaiten liuottimiin, joilla on eniten molekylaarisia yhtäläisyyksiä. Napaisuus on tärkeä tekijä aineen liukoisuudessa. Molekyylejä, joiden toinen pää on negatiivisesti ja toinen positiivisesti varautunut, pidetään polaarisina, mikä tarkoittaa, että niissä on sähkönapat. Jos molekyylillä ei ole tätä ionista rakennetta, sitä pidetään ei-polaarisena.

Yleensä liuenneet aineet liukenevat liuottimiin, jotka ovat niiden kanssa molekyylisesti eniten muistuttavia. Polaariset liuenneet aineet liukenevat paremmin polaarisiin liuottimiin, ja ei-polaariset liuenneet aineet liukenevat paremmin ei-polaarisiin liuottimiin. Esimerkiksi sokeri on polaarinen liuennut aine, ja se imeytyy erittäin hyvin veteen. Sokerilla olisi kuitenkin huono liukoisuus ei-polaariseen nesteeseen, kuten kasviöljyyn. Yleensä liuenneet aineet ovat myös liukoisempia, jos liuenneen aineen molekyylit ovat pienempiä kuin liuottimen molekyylit.

Muita liukoisuuteen vaikuttavia tekijöitä ovat paine ja lämpötila. Joissakin liuottimissa molekyylit värähtelevät kuumennettaessa nopeammin ja pystyvät hajottamaan liuenneen aineen. Paine on pääasiassa tekijä, kun kyseessä on kaasuaine, ja sillä on vain vähän tai ei ollenkaan vaikutusta nestemäisiin aineisiin.

java xor

Liuosnopeus viittaa siihen, kuinka nopeasti aine liukenee, ja se on erillään liukoisuudesta. Liukoisuus riippuu täysin liuenneen aineen ja liuottimen fysikaalisista ja kemiallisista ominaisuuksista ja ratkaisunopeus ei vaikuta siihen. Nopeutta ei pidä ottaa huomioon aineen liukoisuudessa. Tämä voi usein olla hämmentävää, kun ensin oppii liukoisuudesta, koska visuaalisessa esimerkissä jonkin nopean liukenemisen katsominen voi tuntua vahvistukselta sen kyvystä liueta. Liukoisuusprosessi on kuitenkin ainutlaatuinen, eikä sen liukenemisnopeutta oteta huomioon yhtälössä.

Ennustele tuloksia

Kun liuennutta ainetta sekoitetaan liuottimen kanssa, on kolme mahdollista lopputulosta: Jos liuoksessa on vähemmän liuennutta ainetta kuin suurin määrä, jonka se pystyy liuottamaan (liukoisuus), se on laimea liuos . Jos liuenneen aineen määrä on täsmälleen sama kuin liukoisuus, se on kylläinen. Jos liuennutta ainetta on enemmän kuin pystyy liukenemaan, ylimäärä erottuu liuoksesta ja muodostaa a saostua .

Liuos katsotaan kylläiseksi, kun liuenneen aineen lisääminen ei lisää liuoksen pitoisuutta. Lisäksi liuos on sekoittuva, kun se voidaan sekoittaa keskenään missä tahansa suhteessa – tämä koskee pääasiassa nesteitä, kuten etanolia, C2H5OH:ta ja vettä, H2O:ta.

Liukoisuussääntöjen tunteminen ja noudattaminen on paras tapa ennustaa minkä tahansa ratkaisun lopputulos. Jos tiedämme, että aine on liukenematon, on todennäköistä, että siinä olisi liikaa liuennutta ainetta, jolloin muodostuu sakka. Kuitenkin yhdisteet, joiden tiedämme olevan erittäin liukoisia, kuten suola, muodostavat todennäköisesti liuoksia eri suhteissa; tässä tapauksessa voimme määrittää, kuinka paljon liuennutta ainetta ja liuotinta tarvitaan kunkin liuoksen muodostamiseen ja onko sellainen ylipäätään mahdollista muodostaa.

Kun nyt ajatellaan suola vedessä -koetta, on selvää, että suola, joka tunnetaan myös nimellä NaCl tai natriumkloridi, olisi liukoisuussääntöjemme mukaan erittäin liukoinen. Natriumkloridi sisältää Na:ta, joka on lähes aina säännön 1 mukaan liukoista, ja Cl:a, joka on tavallisesti säännön 3 mukaan liukoista. Vaikka voin kertoa tämän vain vilkaisemalla sääntöjä, mikään ei poista taikuutta katsella kemiallisten yhdisteiden hajoamista ja liukenemista silmiesi edessä. Muista pitää jaksolliset taulukot käsillä ja kiinnitä huomiota liukoisuussääntöihin seuraavassa kokeessa.

Mitä seuraavaksi?

Valmistaudutko AP-kemian kokeeseen?Opiskele artikkeliemme avulla jokainen saatavilla oleva AP Chemistry -harjoituskoe ja lopullinen AP Chem -opintoopas. Otatko sen sijaan IB:n? Aloita IB Chemistryn tutkimusmuistiinpanoistamme.

Etsitkö lisää kemian apua?Ohjaamme sinut läpi liukoisuusvakio (K _sp ) ja miten se ratkaistaan , selitä kemiallisten yhtälöiden tasapainottaminen ja käy läpi esimerkkejä fysikaalisista ja kemiallisista muutoksista täällä.

Jos tarvitset lisää ei-kemiallisia tieteenoppaita, muista tutustua näihin oppaisiin löytääksesi veden tiheys , määrittelee kommensalismin , ja kuinka laskea kiihtyvyys .