- Proprietà delle soluzioni acquose
- Perché alcuni solidi si dissolvono in acqua?
- Regole di solubilità
- Esempi di solubilità in soluzioni acquose
- Esempio 1: cosa succede quando Ba (NO
- Esempio 2: cosa succede quando Pb (NO
- Riferimenti
Le soluzioni acquose sono soluzioni che utilizzano l'acqua per decomporre una sostanza. Ad esempio, fango o acqua zuccherata. Quando una specie chimica si è dissolta in acqua, ciò viene indicato scrivendo (aq) dopo il nome chimico.
Le sostanze idrofile (amanti dell'acqua) e molti composti ionici si dissolvono o si dissociano in acqua. Ad esempio, quando il sale da cucina o il cloruro di sodio si dissolvono in acqua, si dissociano nei suoi ioni per formare Na + (aq) e Cl- (aq).
Figura 1: soluzione acquosa di bicromato di potassio.
Le sostanze idrofobiche (che temono l'acqua) generalmente non si dissolvono in acqua né formano soluzioni acquose. Ad esempio, la miscelazione di olio e acqua non porta alla dissoluzione o alla dissociazione.
Molti composti organici sono idrofobici. I non elettroliti possono dissolversi in acqua, ma non si dissociano in ioni e mantengono la loro integrità come molecole. Esempi di non elettroliti includono zucchero, glicerolo, urea e metilsulfonilmetano (MSM).
Proprietà delle soluzioni acquose
Le soluzioni acquose spesso conducono elettricità. Le soluzioni contenenti elettroliti forti tendono ad essere buoni conduttori elettrici (es. Acqua di mare), mentre le soluzioni contenenti elettroliti deboli tendono ad essere cattivi conduttori (es. Acqua di rubinetto).
Il motivo è che gli elettroliti forti si dissociano completamente in ioni nell'acqua, mentre gli elettroliti deboli si dissociano in modo incompleto.
Quando le reazioni chimiche tra le specie avvengono in una soluzione acquosa, le reazioni sono generalmente reazioni di doppio spostamento (chiamate anche metatesi o doppia sostituzione).
In questo tipo di reazione, il catione in un reagente prende il posto del catione nell'altro reagente, formando tipicamente un legame ionico. Un altro modo di pensarci è che gli ioni reattivi "cambiano partner".
Le reazioni in soluzione acquosa possono dare luogo a prodotti che sono solubili in acqua o possono produrre un precipitato.
Un precipitato è un composto con bassa solubilità che spesso cade dalla soluzione come solido.
I termini acido, base e pH si applicano solo alle soluzioni acquose. Ad esempio, puoi misurare il pH del succo di limone o dell'aceto (due soluzioni acquose) e sono acidi deboli, ma non puoi ottenere informazioni significative dal test dell'olio vegetale con carta pH.
Perché alcuni solidi si dissolvono in acqua?
Lo zucchero che utilizziamo per dolcificare il caffè o il tè è un solido molecolare, in cui le singole molecole sono tenute insieme da forze intermolecolari relativamente deboli.
Quando lo zucchero si dissolve in acqua, i deboli legami tra le singole molecole di saccarosio vengono rotti e queste molecole C12H22O11 vengono rilasciate in soluzione.
Figura 1: dissoluzione dello zucchero in acqua.
Ci vuole energia per rompere i legami tra le molecole C12H22O11 nel saccarosio. Ci vuole anche energia per rompere i legami idrogeno in acqua che devono essere rotti per inserire una di queste molecole di saccarosio in soluzione.
Lo zucchero si dissolve in acqua perché l'energia viene rilasciata quando le molecole di saccarosio leggermente polari formano legami intermolecolari con le molecole di acqua polare.
I deboli legami che si formano tra il soluto e il solvente compensano l'energia richiesta per alterare la struttura sia del soluto puro che del solvente.
Nel caso di zucchero e acqua, questo processo funziona così bene che fino a 1800 grammi di saccarosio possono essere sciolti in un litro d'acqua.
I solidi ionici (o sali) contengono ioni positivi e negativi, che vengono tenuti insieme grazie alla grande forza di attrazione tra particelle con cariche opposte.
Quando uno di questi solidi si dissolve in acqua, gli ioni che compongono il solido vengono rilasciati in soluzione, dove si associano alle molecole di solvente polare.
Figura 2: dissoluzione del cloruro di sodio in acqua.
NaCl (s) »Na + (aq) + Cl- (aq)
Possiamo generalmente presumere che i sali si dissocino nei loro ioni quando vengono disciolti in acqua.
I composti ionici si dissolvono in acqua se l'energia rilasciata quando gli ioni interagiscono con le molecole d'acqua supera l'energia richiesta per rompere i legami ionici nel solido e l'energia richiesta per separare le molecole d'acqua in modo che gli ioni possano essere inseriti la soluzione.
Regole di solubilità
A seconda della solubilità di un soluto, ci sono tre possibili risultati:
1) Se la soluzione ha meno soluto della quantità massima che è in grado di sciogliere (la sua solubilità), è una soluzione diluita;
2) Se la quantità di soluto è esattamente la stessa quantità della sua solubilità, è saturo;
3) Se c'è più soluto di quanto sia in grado di dissolversi, il soluto in eccesso si separa dalla soluzione.
Se questo processo di separazione include la cristallizzazione, forma un precipitato. La precipitazione riduce la concentrazione del soluto a saturazione per aumentare la stabilità della soluzione.
Le seguenti sono le regole di solubilità per i solidi ionici comuni. Se due regole sembrano contraddirsi a vicenda, la precedente ha la precedenza.
1- I sali che contengono elementi del gruppo I (Li + , Na + , K + , Cs + , Rb + ) sono solubili. Ci sono poche eccezioni a questa regola. Anche i sali contenenti lo ione ammonio (NH 4 + ) sono solubili.
2- I sali contenenti nitrato (NO 3 - ) sono generalmente solubili.
3- I sali che contengono Cl -, Br - o I - sono generalmente solubili. Eccezioni importanti a questa regola sono i sali alogenuri di Ag + , Pb2 + e (Hg2) 2+ . Pertanto, AgCl, PbBr 2 e Hg 2 Cl 2 sono insolubili.
4- La maggior parte dei sali d'argento sono insolubili. AgNO 3 e Ag (C 2 H 3 O 2 ) sono sali solubili comuni dell'argento; Praticamente tutti gli altri sono insolubili.
5- La maggior parte dei sali solfati sono solubili. Le principali eccezioni a questa regola includono CaSO 4 , BaSO 4 , PbSO 4 , Ag 2 SO 4 e SrSO 4 .
6- La maggior parte dei sali idrossido sono solo leggermente solubili. I sali idrossido degli elementi del gruppo I sono solubili. I sali idrossido degli elementi del gruppo II (Ca, Sr e Ba) sono leggermente solubili.
I sali idrossido dei metalli di transizione e Al 3 + sono insolubili. Pertanto, Fe (OH) 3 , Al (OH) 3 , Co (OH) 2 non sono solubili.
7- La maggior parte dei solfuri dei metalli di transizione sono altamente insolubili, inclusi CdS, FeS, ZnS e Ag 2 S. Anche i solfuri di arsenico, antimonio, bismuto e piombo sono insolubili.
8- I carbonati sono spesso insolubili. I carbonati del gruppo II ( CaCO 3 , SrCO 3 e BaCO 3 ) sono insolubili, così come FeCO 3 e PbCO 3 .
9- I cromati sono spesso insolubili. Gli esempi includono PbCrO 4 e BaCrO 4 .
10- I fosfati come Ca 3 (PO 4 ) 2 e Ag 3 PO 4 sono spesso insolubili.
11- I fluoruri come BaF 2 , MgF 2 e PbF 2 sono spesso insolubili.
Esempi di solubilità in soluzioni acquose
Cola, acqua salata, pioggia, soluzioni acide, soluzioni di base e soluzioni saline sono esempi di soluzioni acquose. Quando si dispone di una soluzione acquosa, è possibile indurre un precipitato mediante reazioni di precipitazione.
Le reazioni di precipitazione sono talvolta chiamate reazioni di "doppio spostamento". Per determinare se si formerà un precipitato quando si mescolano soluzioni acquose di due composti:
- Registra tutti gli ioni in soluzione.
- Combinali (catione e anione) per ottenere tutti i potenziali precipitati.
- Utilizzare le regole di solubilità per determinare quale (se presente) combinazione (i) è insolubile e precipiterà.
Esempio 1: cosa succede quando Ba (NO
Ioni presenti in soluzione: Ba 2+ , NO 3 - , Na + , CO 3 2-
Potenziali precipitati: BaCO 3 , NaNO3
Regole di solubilità: BaCO 3 è insolubile (regola 5), NaNO 3 è solubile (regola 1).
Equazione chimica completa:
Ba (NO 3 ) 2 (aq) + Na 2 CO 3 (aq) »BaCO 3 (s) + 2NaNO 3 (aq)
Equazione ionica netta:
Ba 2+ (aq) + CO 3 2- (aq) »BaCO 3 (s)
Esempio 2: cosa succede quando Pb (NO
Ioni presenti in soluzione: Pb 2+ , NO 3 - , NH 4 + , I -
Potenziali precipitati: PbI 2 , NH 4 NO 3
Regole di solubilità: PbI 2 è insolubile (regola 3), NH 4 NO 3 è solubile (regola 1).
Equazione chimica completa: Pb (NO 3 ) 2 (aq) + 2NH 4 I (aq) »PbI 2 (s) + 2NH 4 NO 3 (aq)
Equazione ionica netta: Pb 2+ (aq) + 2I - (aq) »PbI 2 (s).
Riferimenti
- Anne Marie Helmenstine. (2017, 10 maggio). Definizione acquosa (soluzione acquosa). Recupero da thoughtco.com.
- Anne Marie Helmenstine. (2017, 14 maggio). Definizione di soluzione acquosa in chimica. Recupero da thoughtco.com.
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- Soluzione acquosa. (SF). Recupero da saylordotorg.github.io.
- Berkey, M. (2011, 11 novembre). Soluzioni acquose: definizione ed esempi. Recuperato da youtube.com.
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- Reid, D. (SF). Soluzione acquosa: definizione, reazione ed esempio. Recupero da study.com.
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