Eden prvih znanstvenih poskusov, ki se jih spomnim, je bil dodajanje soli v skodelico vode in nestrpno čakanje, da se raztopi. Čeprav sem bil navdušen, ko sem opazoval, kako sol izginja, vsekakor nisem razumel zapletenosti topnosti. Na srečo topnost sledi seznamu pravil, ki nam pomagajo ugotoviti, kako topna je snov, na primer, kako verjetno je, da se bo sol raztopila v tej vodi (pokukajte – zelo verjetno je). Preučili bomo, kaj je topnost, kako deluje in celoten seznam pravil topnosti, ki vam bodo v pomoč pri določanju topnosti snovi.
Kaj je topnost?
Topnost je sposobnost snovi, da se raztopi . Snov, ki se topi, imenujemo topljenec, snov, v kateri se topi, pa topilo. Nastala snov se imenuje raztopina. Na splošno je topljenec trdna snov, topilo pa tekočina, kot je zgornji primer soli v vodi. Vendar so lahko raztopljene snovi v katerem koli stanju: plin, tekočina ali trdna snov. Na primer, gazirana pijača je raztopina, kjer je topljenec plin, topilo pa tekočina.
Raztopljena snov velja za netopno, če se ne more raztopiti v razmerju, večjem od 10000:1. Medtem ko je veliko spojin delno ali večinoma netopnih, ni snovi, ki bi bila popolnoma netopna v vodi , kar pomeni, da se sploh ne more raztopiti. V pravilih topnosti boste videli, da imajo številne spojine, ki so označene kot netopne, izjeme, na primer karbonati. To je deloma razlog, zakaj je pomembno natančno upoštevati pravila topnosti.
np.kje
Ko delate na kemijskih enačbah ali gradite hipotezo, so pravila topnosti v pomoč pri napovedovanju končnih stanj vpletenih snovi. Natančno boste lahko predvideli, katere kombinacije bodo vodile do kakšnih rezultatov.
Pravila topnosti veljajo samo za sposobnost ionskih trdnih snovi, da se raztopijo v vodi. Medtem ko lahko izračunamo topnost z merjenjem vsake snovi in sledenjem enačbi, nam pravila topnosti omogočajo določitev topnosti snovi, preden jo poskusite ustvariti.
Pravila topnosti
Zelo pomembno je, da se pravila na tem seznamu upoštevajo po vrstnem redu, kajti če se zdi, da je pravilo v nasprotju z drugim pravilom, pravilo, ki je na prvem mestu, je tisto, ki ga upoštevate . Snovi na tem seznamu so podane z njihovimi osnovnimi imeni. Sklicevanje na spodnji periodni sistem vam bo pomagalo pri delu z imeni in skupinami elementov.
-
Soli, ki vsebujejo elemente I. skupine (Li+, Na+, K+, Cs+, Rb+), so topne. Od tega pravila je nekaj izjem. Topne so tudi soli, ki vsebujejo amonijev ion (NH4+).
-
Soli, ki vsebujejo nitratni ion (NO3-), so na splošno topne.
-
Soli, ki vsebujejo Cl -, Br - ali I - so na splošno topne. Pomembne izjeme od tega pravila so halogenidne soli Ag+, Pb2+ in (Hg2)2+. Tako so AgCl, PbBr2 in Hg2Cl2 netopni.
-
Večina srebrovih soli je netopnih. AgNO3 in Ag(C2H3O2) sta običajno topni soli srebra; praktično vsi ostali so netopni.
-
Večina sulfatnih soli je topnih. Pomembne izjeme od tega pravila vključujejo CaSO4, BaSO4, PbSO4, Ag2SO4 in SrSO4.
-
Večina hidroksidnih soli je le malo topnih. Hidroksidne soli elementov I. skupine so topne. Hidroksidne soli elementov skupine II (Ca, Sr in Ba) so rahlo topne. Hidroksidne soli prehodnih kovin in Al3+ so netopne. Tako Fe(OH)3, Al(OH)3, Co(OH)2 niso topni.
-
Večina sulfidov prehodnih kovin je zelo netopnih, vključno s CdS, FeS, ZnS in Ag2S. Netopni so tudi arzen, antimon, bizmut in svinčevi sulfidi.
-
Karbonati so pogosto netopni. Karbonati skupine II (CaCO3, SrCO3 in BaCO3) so netopni, prav tako FeCO3 in PbCO3.
-
Kromati so pogosto netopni. Primeri vključujejo PbCrO4 in BaCrO4.
-
Fosfati, kot sta Ca3(PO4)2 in Ag3PO4, so pogosto netopni.
excel odstranite prvi znak
-
Fluoridi, kot so BaF2, MgF2 in PbF2, so pogosto netopni.
Vzorčna vprašanja
1. Izberite spojine, ki so nenehno topen v vodi
a. BaSO4
b. HG2 I2
c) na olimpijskih igrah
d. Na2SO3
v. Ag ClO3
f. Cr Cl3
g. Fe PO4
2. Označite vsako od naslednjih kot topen oz nerešljiv
a. Li OH
b. Hg SO4
c. Pb Br2
d. Rb2 S
e. V I2
f. H3 AsO4
g. Niti Cro4
3. Katero (če obstaja) srebro je topno: srebrov klorid AgCl , srebrov fosfat, Ag3 PO4 ali srebrov fluorid, AgF ?
odgovori
1. Izberite spojine, ki so nenehno topen v vodi (krepko je pravilno)
a. BaSO4 (glej pravilo 5)
b. HG2I2 (glej pravilo 3)
c. To OH (glej pravilo 1)
d. Na2SO3 (glej pravilo 1)
je . Pri ClO3 (glej pravilo 3)
f. Cr Cl3 (glej pravilo 3)
razlika med tigrom in levom
g. Fe PO4 (glej pravilo 6)
Opomba: črka e je primer uporabe vrstnega reda pravil za določanje topnosti. Pravilo 4 pravi, da so srebra (Ag) pogosto netopna, pravilo 3 pa pravi, da so klorati (Cl) topni. Ker je Ag ClO3 srebrov klorat in je pravilo 3 pred pravilom 4, ga nadomešča. Ta spojina je topna.
2. Vsako od naslednjih označite kot topno ali netopno
a. Li OH topen - pravilo 1
b. Fe(OH)2 nerešljiv - pravilo 7
c. Pb Br2 nerešljiv – pravilo 2
je. Rb2 SO3 topen - pravilo 1
e. V I2 topen – pravilo 3
f. H3 AsO4 nerešljiv - pravilo 10
g. Niti CRo4 nerešljiv - pravilo 8
3. Katero (če obstaja) srebro je topno: srebrov klorid AgCl, srebrov fosfat, Ag3 PO4 ali srebrov fluorid, AgF ?
Nobeno od zgoraj naštetega srebra ni topno. V pravilu #4 navaja, da so srebrove soli (Ag).
netopen, s srebrovim nitratom, AgNO3, kot eno izjemo.
Kako deluje topnost
Kot vidimo iz naših pravil o topnosti, so nekatere snovi zelo topne, medtem ko so nekatere netopne ali imajo nizko topnost. Oglejmo si, kako deluje topnost, da bi bolje razumeli pravila topnosti.
Dejavniki, ki vplivajo na topnost
Ali je snov topna ali ne in v kolikšni meri, je odvisno od različnih dejavnikov. Raztopine se običajno najbolje raztopijo v topilih, ki imajo največ molekularnih podobnosti. Polarnost je glavni dejavnik pri topnosti snovi. Molekule, pri katerih je en konec negativno nabit, drugi pa pozitivno, veljajo za polarne, kar pomeni, da imajo električne poli. Če molekula nima te ionske sestave, se šteje za nepolarno.
Na splošno so topljenci topni v topilih, ki so jim molekularno najbolj podobna. Polarne raztopine se bodo bolje topile v polarnih topilih, nepolarne raztopine pa se bodo bolje topile v nepolarnih topilih. Na primer, sladkor je polarna raztopina in se zelo dobro absorbira v vodi. Vendar bi bil sladkor slabo topen v nepolarni tekočini, kot je rastlinsko olje. Na splošno bodo topljenci tudi bolj topni, če so molekule v topljencu manjše od tistih v topilu.
Druga dejavnika, ki vplivata na topnost, sta tlak in temperatura. V nekaterih topilih molekule pri segrevanju hitreje vibrirajo in lahko razgradijo topljenec. Tlak je v glavnem dejavnik, ko gre za plinasto snov, na tekoče snovi pa ima malo ali nič vpliva.
vsebuje v nizu
Hitrost raztopine se nanaša na to, kako hitro se snov raztopi, in je ločena od topnosti. Topnost je v celoti odvisna od fizikalnih in kemijskih lastnosti topljenca in topila , in nanj ne vpliva hitrost rešitve. Stopnje ne bi smeli upoštevati pri topnosti snovi. To je pogosto lahko zmedeno, ko prvič spoznate topnost, saj lahko na vizualnem primeru opazovanje nečesa, kako se hitro raztopi, deluje kot potrditev njegove sposobnosti raztapljanja. Vendar pa je proces topnosti edinstven in hitrost, s katero se raztopi, ni vključena v enačbo.
Napovedovanje rezultatov
Ko je topljenec pomešan s topilom, so možni trije izidi: Če ima raztopina manj topljenca od največje količine, ki jo lahko raztopi (topnost), je razredčeno raztopino . Če je količina topljenca popolnoma enaka topnosti, je nasičen. Če je topljenca več, kot ga je mogoče raztopiti, se presežek loči od raztopine in tvori oborina .
Raztopina se šteje za nasičeno, če dodajanje dodatnega topljenca ne poveča koncentracije raztopine. Poleg tega je raztopina mešljiva, če jo je mogoče zmešati v poljubnem razmerju - to velja predvsem za tekočine, kot sta etanol, C2H5OH, in voda, H2O.
Poznavanje in upoštevanje pravil topnosti je najboljši način za napovedovanje izida katere koli rešitve. Če vemo, da je snov netopna, je verjetno, da bo imela presežek topljenca, zaradi česar bo nastala oborina. Vendar spojine, za katere vemo, da so zelo topne, kot je sol, verjetno tvorijo raztopine v različnih razmerjih; v tem primeru bomo lahko ugotovili, koliko topljenca in topila je potrebno za tvorbo posamezne raztopine in ali jo je sploh mogoče tvoriti.
Če zdaj razmišljamo o poskusu soli v vodi, je jasno, da bi bila sol, znana tudi kot NaCl ali natrijev klorid, zelo topna v skladu z našimi pravili o topnosti. Natrijev klorid vsebuje Na, ki je skoraj vedno topen po pravilu 1, in Cl, ki je običajno topen po pravilu 3. Čeprav lahko to povem že s pogledom na pravila, nič ne odvzame čarovnije opazovanja kemičnih spojin, ki se razgrajujejo in raztapljajo tik pred vašimi očmi. Ne pozabite imeti pri roki svojih periodičnih sistemov in pri naslednjem poskusu bodite zelo pozorni na pravila topnosti.
Kaj je naslednje?
Se pripravljate na test iz kemije AP?Študij z našimi članki o vsak razpoložljiv praktični test iz kemije AP in najboljši študijski vodnik AP Chem. Namesto tega jemljete IB? Začnite z našimi študijskimi zapiski za kemijo IB.
Iščete več pomoči pri kemiji?Popeljemo vas skozi konstanta topnosti (K sp ) in kako to rešiti , razložite, kako uravnotežiti kemijske enačbe, in si oglejte primere fizikalnih in kemičnih sprememb tukaj.
Če potrebujete več nekemijskih znanstvenih vodnikov, si oglejte te vodnike o iskanju gostota vode , opredelitev komensalizma , in kako izračunati pospešek .