Jedan od prvih znanstvenih eksperimenata kojih se sjećam bilo je dodavanje soli u šalicu vode i nestrpljivo čekanje da se otopi. Iako sam bio uzbuđen gledajući kako sol izgleda nestaje, definitivno nisam razumio zamršenost topljivosti. Srećom, topljivost slijedi popis pravila koji nam pomažu odrediti koliko je tvar topljiva, na primjer kolika je vjerojatnost da će se sol otopiti u toj vodi (približno zavirite - vrlo je vjerojatno). Razmotrit ćemo što je topljivost, kako funkcionira i kompletan popis pravila topljivosti koji će vam pomoći da odredite topljivost tvari.

Što je topljivost?

Topljivost je sposobnost tvari da se otopi . Tvar koja je otopljena naziva se otopljena tvar, a tvar u kojoj se otapa naziva se otapalo. Dobivena tvar naziva se otopina. Općenito, otopljena tvar je krutina, a otapalo je tekućina, kao što je naš gornji primjer soli u vodi. Međutim, otopljene tvari mogu biti u bilo kojem stanju: plin, tekućina ili krutina. Na primjer, gazirano piće je otopina u kojoj je otopljena tvar plin, a otapalo tekućina.

Otopljena tvar se smatra netopivom kada se ne može otopiti u omjeru većem od 10000:1. Iako su mnogi spojevi djelomično ili uglavnom netopljivi, nema tvari koja je potpuno netopljiva u vodi , što znači da se uopće ne može otopiti. U pravilima o topljivosti vidjet ćete da mnogi spojevi koji su označeni kao netopljivi imaju iznimke, poput karbonata. To je dijelom razlog zašto je važno pomno slijediti pravila topljivosti.

lateks font

Kada radite na kemijskim jednadžbama ili gradite hipotezu, pravila o topljivosti su korisna u predviđanju krajnjih stanja uključenih tvari. Moći ćete točno predvidjeti koje će kombinacije dovesti do rezultata.

Pravila topljivosti odnose se samo na sposobnost otapanja ionskih krutina u vodi. Iako topljivost možemo izračunati mjerenjem svake tvari i slijedeći jednadžbu, pravila topljivosti omogućuju nam da odredimo topljivost tvari prije nego što je pokušate stvoriti.

Pravila topljivosti

Vrlo je važno da se pravila na ovom popisu slijede redom, jer ako se čini da je pravilo u suprotnosti s drugim pravilom, pravilo koje dolazi prvo je ono koje slijedite . Tvari na ovom popisu dane su svojim elementarnim imenima. Upućivanje na periodni sustav u nastavku pomoći će vam da prođete kroz imena i grupe elemenata.

1. Topljive su soli koje sadrže elemente I. skupine (Li+, Na+, K+, Cs+, Rb+). Postoji nekoliko iznimaka od ovog pravila. Soli koje sadrže amonijev ion (NH4+) također su topljive.

2. Soli koje sadrže nitratni ion (NO3-) općenito su topljive.

3. Soli koje sadrže Cl-, Br- ili I- općenito su topljive. Važne iznimke od ovog pravila su halogenidne soli Ag+, Pb2+ i (Hg2)2+. Dakle, AgCl, PbBr2 i Hg2Cl2 su netopljivi.

4. Većina soli srebra je netopljiva. AgNO3 i Ag(C2H3O2) su uobičajene topive soli srebra; praktički svi ostali su netopljivi.

5. Većina sulfatnih soli je topiva. Važne iznimke od ovog pravila uključuju CaSO4, BaSO4, PbSO4, Ag2SO4 i SrSO4.

6. Većina hidroksidnih soli samo je slabo topljiva. Hidroksidne soli elemenata I. skupine su topljive. Hidroksidne soli elemenata II skupine (Ca, Sr i Ba) slabo su topive. Hidroksidne soli prijelaznih metala i Al3+ su netopljive. Dakle, Fe(OH)3, Al(OH)3, Co(OH)2 nisu topljivi.

7. Većina sulfida prijelaznih metala vrlo je netopljiva, uključujući CdS, FeS, ZnS i Ag2S. Arsen, antimon, bizmut i olovni sulfidi također su netopljivi.

8. Karbonati su često netopljivi. Karbonati skupine II (CaCO3, SrCO3 i BaCO​3) su netopljivi, kao i FeCO3 i PbCO3.

9. Kromati su često netopljivi. Primjeri uključuju PbCrO4 i BaCrO4.

10. Fosfati poput Ca3(PO4)2 i Ag3PO4 često su netopljivi.

    niz u Javi

11. Fluoridi poput BaF2, MgF2 i PbF2 često su netopljivi.

Primjeri pitanja

1. Odaberite spojeve koji su stalno topiv u vodi

a. BaSO4

b. HG2 I2

c. Na Olimpijskim igrama

d. Na2S03

u. Ag ClO3

f. Cr Cl3

g. Fe PO4

2. Označite svako od sljedećeg kao topljiv ili netopljiv

a. Li OH

b. Hg SO4

c. Pb Br2

d. Rb2 S

e. U I2

f. H3 AsO4

topologije

g. Ni Cro4

3. Koje (ako postoji) srebro je topljivo: Srebrov klorid AgCl , srebrni fosfat, Ag3 PO4 , ili srebrni fluorid, AgF ?

Odgovori

1. Odaberite spojeve koji su stalno topiv u vodi (podebljano je ispravno)

a. BaSO4 (vidi pravilo 5)

b. HG2I2 (vidi pravilo 3)

c. To OH (vidi pravilo 1)

d. Na2S03 (vidi pravilo 1)

to je . Na ClO3 (vidi pravilo 3)

f. Cr Cl3 (vidi pravilo 3)

g. Fe PO4 (vidi pravilo 6)

Bilješka: Slovo e je primjer korištenja redoslijeda pravila za određivanje topljivosti. Pravilo 4 kaže da su srebra (Ag) često netopljiva, ali pravilo 3 kaže da su klorati (Cl) topljivi. Budući da je Ag ClO3 srebrni klorat, a pravilo 3 dolazi prije pravila 4, ono ga zamjenjuje. Ovaj spoj je topiv.

2. Označite svaki od sljedećih kao topiv ili netopljiv

a. Li OH topljiv - pravilo 1

b. Fe(OH)2 netopljiv - pravilo 7

c. Pb Br2 netopljiv – pravilo 2

je. Rb2 SO3 topljiv - pravilo 1

e. U I2 topljiv – pravilo 3

f. H3 AsO4 netopljiv - pravilo 10

g. Niti CRo4 netopljiv - pravilo 8

3. Koje (ako postoji) srebro je topljivo: Srebrov klorid AgCl, srebrni fosfat, Ag3 PO4 , ili srebrni fluorid, AgF ?

Nijedno od gore navedenog srebra nije topivo. U pravilu #4, navodi se da su soli srebra (Ag).
netopljiv, sa srebrnim nitratom, AgNO3, kao jednom iznimkom.

Kako djeluje topljivost

Kao što vidimo iz naših pravila topljivosti, neke su tvari vrlo topive, dok su neke netopljive ili slabo topljive. Pogledajmo kako funkcionira topljivost da bismo bolje razumjeli pravila topljivosti.

Čimbenici koji utječu na topljivost

Je li tvar topljiva iu kojoj mjeri ovisi o nizu čimbenika. Otopljene tvari obično se najbolje otapaju u otapalima koja imaju najviše molekularnih sličnosti. Polaritet je glavni čimbenik u topljivosti tvari. Molekule čiji je jedan kraj negativno nabijen, a drugi pozitivno nabijen smatraju se polarnima, što znači da imaju električne polove. Ako molekula nema ovaj ionski sastav, smatra se nepolarnom.

Općenito, otopljene tvari su topljive u otapalima koja su im molekularno najsličnija. Polarne otopljene tvari bolje će se otapati u polarnim otapalima, a nepolarne otopljene tvari bolje će se otapati u nepolarnim otapalima. Na primjer, šećer je polarna otopljena tvar i vrlo dobro apsorbira vodu. Međutim, šećer bi imao nisku topljivost u nepolarnoj tekućini poput biljnog ulja. Općenito, otopljene tvari također će biti topljivije ako su molekule u otopljenoj tvari manje od onih u otapalu.

Ostali čimbenici koji utječu na topljivost su tlak i temperatura. U nekim otapalima, kada se zagriju, molekule vibriraju brže i mogu razgraditi otopljenu tvar. Tlak je uglavnom čimbenik kada se radi o plinovitoj tvari, a na tekuće tvari ima malo ili nimalo učinka.

niz nizova

Brzina otapanja odnosi se na brzinu otapanja tvari i odvojena je od topljivosti. Topljivost u potpunosti ovisi o fizikalnim i kemijskim svojstvima otopljene tvari i otapala , i na njega ne utječe brzina rješenja. Brzina se ne bi trebala uračunavati u topljivost tvari. To često može biti zbunjujuće kada se prvi put uči o topljivosti, budući da u vizualnom primjeru gledanje nečega kako se brzo otapa može izgledati kao potvrda njegove sposobnosti da se otapa. Međutim, proces topljivosti je jedinstven, a brzina kojom se otapa nije uključena u jednadžbu.

Predviđanje ishoda

Kada se otopljena tvar pomiješa s otapalom, postoje tri moguća ishoda: Ako otopina ima manje otopljene tvari od maksimalne količine koju može otopiti (topljivost), to je razrijeđena otopina . Ako je količina otopljene tvari potpuno jednaka topljivosti ona je zasićena. Ako ima više otopljene tvari nego što se može otopiti, višak se odvaja od otopine i formira talog .

Otopina se smatra zasićenom ako dodavanje dodatne otopljene tvari ne povećava koncentraciju otopine. Osim toga, otopina se može miješati kada se može pomiješati u bilo kojem omjeru - ovo se uglavnom odnosi na tekućine, poput etanola, C2H5OH, i vode, H2O.

Poznavanje i poštivanje pravila topljivosti najbolji je način za predviđanje ishoda bilo kojeg rješenja. Ako znamo da je tvar netopljiva, vjerojatno je da će imati višak otopljene tvari, stvarajući tako talog. Međutim, spojevi za koje znamo da su vrlo topljivi, poput soli, vjerojatno će tvoriti otopine u različitim omjerima; u ovom slučaju, moći ćemo odrediti koliko je otopljene tvari i otapala potrebno za formiranje svake otopine i je li ih uopće moguće formirati.

Razmišljajući sada o eksperimentu soli u vodi, jasno je da bi sol - također poznata kao NaCl ili natrijev klorid, bila visoko topljiva prema našim pravilima topljivosti. Natrijev klorid sadrži Na, koji je gotovo uvijek topiv prema pravilu 1, i Cl, koji je obično topiv prema pravilu 3. Iako to mogu reći samo pogledom na pravila, ništa ne oduzima čaroliju gledanja kemijskih spojeva kako se raspadaju i otapaju pred vašim očima. Ne zaboravite držati svoj periodni sustav pri ruci i obratiti veliku pozornost na pravila topljivosti u sljedećem eksperimentu.

Što je sljedeće?

Pripremate se za AP test iz kemije?Proučite s našim člancima o svaki dostupan praktični test iz kemije AP i ultimativni vodič za proučavanje AP Chem. Umjesto toga uzimate IB? Započnite s našim bilješkama za učenje za IB kemiju.

Tražite dodatnu pomoć za kemiju?Vodimo vas kroz konstanta topljivosti (K _sp ) i kako to riješiti , objasnite kako uravnotežiti kemijske jednadžbe i prođite kroz primjere fizikalnih i kemijskih promjena ovdje.

Ako trebate više znanstvenih vodiča koji se ne odnose na kemiju, svakako pogledajte ove vodiče o pronalaženju gustoća vode , definiranje komensalizma , i kako izračunati ubrzanje .