Aiškinamės, kas yra tirpumas chemijoje ir kokie veiksniai jį veikia. Taip pat, kas yra tirpumo produktas ir įvairūs pavyzdžiai.
Kas yra tirpumas?
Į chemija, tirpumas yra kūno ar a medžiaga pasiryžusi (skambinti tirpalas) ištirpinti tam tikroje terpėje (vadinama tirpiklis); tai yra didžiausias a kiekis tirpalas kurį tirpiklis gali gauti tam tikromis aplinkos sąlygomis.
Tirpi medžiaga yra medžiaga, kuri ištirpsta tam tikrame tirpiklyje. Tai gali būti a kietas, a skystis arba a dujų. Paprastai tirpios medžiagos randama mažiau nei tirpiklio a ištirpimas.
Tirpiklis arba tirpiklis yra medžiaga, kurioje ištirpsta tam tikra medžiaga. Tirpiklis paprastai randamas didesniu kiekiu nei tirpios medžiagos tirpale.
Tirpumas gali būti išreikštas koncentracijos vienetais, tokiais kaip moliškumas arba moliškumas.
Molinė koncentracija (vadinama moliarumu) apibrėžiama kaip tirpios medžiagos molių skaičius viename litre tirpalo (arba lygiaverčio vieneto) ir apskaičiuojama taip:
Kur:
- M (X). Medžiagos moliškumas X išreikštas mol/l.
- n (X). Medžiaga Medžiagos kiekis X išreikšta apgamai (mol).
- V (X). Apimtis tirpumo, išreikšto litrais (L) arba lygiaverčiais vienetais.
Molinė koncentracija (vadinama moliarumu) apibrėžiama kaip tirpios medžiagos molių skaičius viename kilograme tirpiklio ir apskaičiuojama taip:
Kur:
- m (X). Tai medžiagos moliškumas X išreikštas mol / (kg tirpiklio).
- n (X). Tai medžiagos medžiagos kiekis X išreikštas moliais (mol).
- m (tirpiklis išreikštas kg). Ar yra masė tirpiklis, išreikštas kg.
Tačiau tirpumas nėra universali visų medžiagų savybė. Vieni tirpsta lengvai, kiti sunkiau, o kai kurie tiesiog netirpsta.
Viskas priklauso ir nuo to, kokias medžiagas maišome. The Vanduo, paprastai vadinamas universaliu tirpikliu, negali visiškai ištirpinti, pavyzdžiui, aliejaus.
Tačiau net ir tada, kai tirpiklis sugeba ištirpinti ištirpusią medžiagą, jis tai daro tam tikru mastu, todėl tirpalus galima suskirstyti į:
- Sočiųjų. Kai nebegalima ištirpti jokios tirpios medžiagos, tai yra, kai tirpale yra didžiausia tirpiklio koncentracija, kurią palaiko tirpiklis.
- Nesočiųjų Kai galite toliau tirpinti tirpale daugiau tirpios medžiagos.
- Persotintas Kai tirpale yra daugiau tirpių medžiagų, nei gali ištirpti. Persotintą tirpalą galima pasiekti pakeitus tam tikras sąlygas, pvz., temperatūrą, kad ištirptų daugiau tirpios medžiagos, nei galima ištirpinti.
Tirpumui įtakos turintys veiksniai
Iš esmės medžiagos tirpumas priklauso nuo to, su kuria ją maišome. Apskritai, medžiagos skirstomos į:
- Tirpus vandenyje. Jie yra tie, kurie gali lengviau (arba visiškai) ištirpti vandenyje.
- Tirpus riebaluose. Jie yra tie, kurie lengviau ištirpsta aliejuje.
Kita vertus, medžiagų tirpumas priklauso nuo šių veiksnių:
Temperatūra. Daugumos kietųjų medžiagų tirpumas vandenyje didėja didėjant temperatūrai, nors yra keletas išimčių. Taip pat organiniai junginiai paprastai padidina jų tirpumą didėjant temperatūrai. Šis tirpumo padidėjimas didėjant temperatūrai atsiranda dėl padidėjusios sąveikos tarp dalelės apie tirpiklis ir tirpiklis, todėl tarp jų esančios tarpmolekulinės jėgos gali nutrūkti. Kita vertus, dujinės tirpios medžiagos turi skirtingą elgseną, nes kylant temperatūrai jų tirpumas organiniuose tirpikliuose didėja, tačiau vandenyje jis mažėja, nes kylant temperatūrai dujos linkusios išeiti iš skysčio.
Pavyzdžiui, stiklinėje vandens ištirpsta tam tikras cukraus kiekis, kol perteklius pradeda nusėsti ant dugno. Jei pašildysime šią stiklinę vandens, pastebėsime, kaip perteklius pradeda nykti, padidindamas tirpios medžiagos tirpumą tirpiklyje.
Slėgis. Slėgis daugiausia įtakoja dujinių tirpių medžiagų tirpumą. Didinant dujinės tirpios medžiagos slėgį, padidėja jos tirpumas tam tikrame tirpiklyje.
Tirpiosios medžiagos ir tirpiklio pobūdis. Medžiagos, kurių poliškumas yra toks pat, yra tirpios viena kitoje, taigi ir frazė: „panašus ištirpsta panašus“. Tačiau, kai tirpios medžiagos ir tirpiklio poliškumas skiriasi, jie visiškai netirpūs vienas kitame, nors visada yra tarpinių poliškumo diapazonas, kuriame tirpi medžiaga ir tirpiklis gali būti iš dalies tirpūs.
Poliškumas yra savybė cheminiai junginiai Jie turi tendenciją atskirti elektros krūvius savo struktūroje.
The molekules Polinės molekulės sudarytos iš atomų, kurių elektronegatyvumas labai skirtingas, o nepolines molekules sudaro atomai su vienodu elektronegatyvumu.
Tačiau molekulės poliškumą lemia ir jos struktūros simetrija, todėl gali būti molekulių, sudarytų iš atomų, kurių elektronegatyvumas yra skirtingas, tačiau jie molekulinėje struktūroje išsidėstę taip, kad jų dipoliai ir galiausiai molekulė panaikintų. yra apolinis.
Agitacija. Tirpalų purtymas arba maišymas padidina ištirpusios medžiagos tirpumą, nes tai prisideda prie didesnės tirpios medžiagos ir tirpiklio sąveikos.
Tirpumo produktas
Kai kalbame apie tirpumo produktą arba joninį produktą (sutrumpintai Ktik Ks), mes kalbame apie molinių koncentracijų sandaugą jonų kurie sudaro junginį, padidintą iki atitinkamų pusiausvyros lygties stechiometrinių indeksų. Taigi, kuo didesnis Ksol, tuo junginys bus tirpesnis. Tai išreiškiama tokia formule, atsižvelgiant į pusiausvyros lygtį:
Kur:
- Ksol. Tai tirpumo produktas.
- [Cn +] m. Tai molinė katijono koncentracija, padidinta iki stechiometrinio koeficiento m.
- [Am-] n. Tai molinė anijono koncentracija, padidinta iki stechiometrinio koeficiento n.
Tirpumo pavyzdžiai
- Vandenyje ištirpinta druska. Paprastoji druska (natrio chloridas, NaCl) lengvai tirpsta vandenyje, 360 gramų litre, kol vandens temperatūra yra 20 ºC. Jei padidinsime tirpiklio temperatūrą, padidės druskos, kurią galime ištirpinti, kiekis.
- Gazuoti gėrimai Konservuoti arba buteliai gazuoti gėrimai, kuriuos vartojame kiekvieną dieną, turi tam tikrą kiekį anglies dioksidas (CO2) dujinės, ištirpusios jų viduje, todėl jiems būdingas burbuliavimas. Norėdami tai pasiekti, pramonės šakoms persotinti mišinys labai aukšto slėgio sąlygomis. Todėl juos atidengus slėgis susibalansuoja ir prasideda dujų nuotėkis.
- Jodo tirpalai. Paviršinėms žaizdoms gydyti dažnai naudojame jodo tirpalus, kurių negalima padaryti vandeniu, nes jodas jame netirpsta. Štai kodėl jie naudojasi alkoholio, kurio tirpumo greitis pagerėja ir leidžia gaminti mišinį.
- Kava su pienu. Norėdami paruošti kavą su pienu, įpilame pieno į užpilą ir stebime jo kaitą spalvos kaip jie maišosi. Tai visada daroma su karšta kava, nes abiejų medžiagų tirpumas didėja didėjant temperatūrai. Tačiau jei lauksime, kol medžiagos atvės, pastebėsime, kad paviršiuje susidaro kremas, nes tirpalas greičiau prisisotina.