Τι είναι ένα υδατικό διάλυμα; Ορισμός και Παραδείγματα

Ένα υδατικό διάλυμα είναι ένα χημικό διάλυμα στο οποίο ο διαλύτης είναι νερό. Οι διαλυμένες ουσίες είναι διαλυμένα μόρια και ιόντα που περιβάλλονται από μόρια νερού. Ένα υδατικό διάλυμα φαίνεται με τη γραφή (aq ) μετά από χημικό τύπο. Για παράδειγμα, ένα υδατικό διάλυμα άλατος (NaCl) στο νερό είναι NaCl(aq ) ή Na+(aq ) + Cl-(aq ). Αντίθετα, ένα διάλυμα στο οποίο ο διαλύτης δεν είναι νερό ονομάζεται μη υδατικό διάλυμα .

Παραδείγματα Υδατικών Διαλυμάτων

Τόσο οι ιοντικές όσο και οι ομοιοπολικές διαλυμένες ουσίες διαλύονται στο νερό και σχηματίζουν υδατικά διαλύματα. Παραδείγματα υδατικών διαλυμάτων περιλαμβάνουν:

• Αλατούχο διάλυμα
• Θαλασσινό νερό
• Κρασί
• Βότκα
• Κόλα
• Βροχή
• Διαλύματα οξέος και βάσης Arrhenius
• Γλυκό τσάι
• Ξίδι
• Ούρα

Παραδείγματα μη υδατικών διαλυμάτων περιλαμβάνουν οποιαδήποτε διαλύματα σε λάδι, εξάνιο, βενζόλιο, τολουόλιο ή άλλους διαλύτες που δεν είναι νερό. Όταν μια ουσία ενώνεται με νερό και σχηματίζει μείγμα αλλά δεν διαλύεται, δεν σχηματίζεται υδατικό διάλυμα. Για παράδειγμα, η ανάμειξη άμμου και νερού δεν σχηματίζει υδατικό διάλυμα.

Παράδειγμα προβλημάτων χημείας υδατικών διαλυμάτων

Οι μαθητές αντιμετωπίζουν μερικούς διαφορετικούς τύπους προβλημάτων χημείας σχετικά με υδατικά διαλύματα. Αυτά αφορούν κυρίως ζητήματα διαλυτότητας και συλλογικών ιδιοτήτων.

Παράδειγμα:Ποια διαλυμένη ουσία σχηματίζει υδατικό διάλυμα;

• νιτρικό νάτριο (NaNO₃ )
• ανθρακικό ασβέστιο (CaCO₃ )
• υδροξείδιο του αργύρου (AgOH)
• σουλφίδιο χαλκού(Ι) (Cu₂ S)

Τεχνικά, αυτή δεν είναι καλή ερώτηση γιατί όλα Οι ιοντικές ενώσεις σχηματίζουν υδατικά διαλύματα, ακόμη και αν είναι πολύ ελάχιστα διαλυτά. Αυτό συμβαίνει επειδή οι ιοντικές ενώσεις, όπως το νερό, είναι πολικά μόρια. Όμως, το νόημα μιας τέτοιας ερώτησης είναι να κάνει έναν μαθητή να κατανοήσει τους κανόνες διαλυτότητας. Με βάση αυτούς τους κανόνες, μόνο το νιτρικό νάτριο είναι πολύ διαλυτό στο νερό. Τα περισσότερα ανθρακικά, υδροξείδια και σουλφίδια είναι αδιάλυτα και αυτές οι συγκεκριμένες ενώσεις δεν αποτελούν εξαιρέσεις στους κανόνες.

Άλλες κοινές ερωτήσεις αφορούν τις συλλογικές ιδιότητες. Οι συλλογικές ιδιότητες, όπως η κατάθλιψη του σημείου πήξης και η ανύψωση του σημείου βρασμού, εξαρτώνται από τον αριθμό των σωματιδίων που διαλύονται στο νερό. Όσο περισσότερο μια ένωση διασπάται σε ιόντα ή όσο μεγαλύτερη είναι η συγκέντρωσή της, τόσο υψηλότερο αυξάνεται το σημείο βρασμού ή μειώνεται το σημείο πήξης.

Παράδειγμα:Ποιο υδατικό διάλυμα έχει το χαμηλότερο σημείο πήξης;

• 0,1 μοριακή ουρία (CH₄ N₂ Ο) λύση
• 0,1 molal σακχαρόζη (C₁₂ H₂₂ O₁₁ ) λύση
• 0,1 molal διάλυμα χλωριούχου νατρίου (NaCl)
• 0,1 molal χλωριούχο ασβέστιο (CaCl₂ ) λύση

Σημειώστε ότι τα σημεία πήξης των ενώσεων δεν έχουν σημασία. Δεδομένου ότι όλα τα διαλύματα έχουν την ίδια συγκέντρωση, το μόνο που χρειάζεται να εξετάσετε είναι πόσα σωματίδια διασπάται κάθε μόριο σε υδατικό διάλυμα. Η ουρία και η σακχαρόζη είναι ομοιοπολικές ενώσεις, επομένως διαλύονται στο νερό αλλά δεν διασπώνται σε ιόντα. Το ξέρετε αυτό γιατί οι ενώσεις είναι οργανικές. Αυτό αφήνει χλωριούχο νάτριο και χλωριούχο ασβέστιο. Και οι δύο αυτές ενώσεις είναι ιοντικές και διαλυτές στο νερό. Διασπώνται στα ιόντα τους σε υδατικό διάλυμα. Όμως, το χλωριούχο νάτριο διασπάται μόνο σε δύο ιόντα ή σωματίδια (Na, Cl). Εν τω μεταξύ, το χλωριούχο ασβέστιο διασπάται σε τρία ιόντα (Ca, Cl, Cl). Έτσι, το διάλυμα χλωριούχου ασβεστίου 0,1 molal έχει το χαμηλότερο σημείο πήξης.

Παράδειγμα:Ποιο υδατικό διάλυμα έχει το υψηλότερο σημείο βρασμού;

• 0,1 M NaCl
• 0,1 M σακχαρόζη (C₁₂ H₂₂ O₁₁ )
• 0,1 M CaCl₂
• 0,1 M AlCl₃

Δουλέψτε αυτό το πρόβλημα ακριβώς όπως η ερώτηση κατάθλιψης σημείου πήξης. Πρώτα, βεβαιωθείτε ότι οι ενώσεις είναι διαλυτές στο νερό. Στη συνέχεια, ελέγξτε τη συγκέντρωση των διαλυμάτων. Στην περίπτωση αυτή, και οι τέσσερις ενώσεις είναι διαλυτές και έχουν τις ίδιες τιμές συγκέντρωσης. Τέλος, συγκρίνετε τον αριθμό των σωματιδίων που απελευθερώνονται όταν κάθε μία από τις ενώσεις διαλύεται στο νερό. Η σακχαρόζη διαλύεται αλλά δεν διασπάται, επομένως σχηματίζει μόνο ένα σωματίδιο και έχει τη μικρότερη επίδραση στο σημείο βρασμού. Το NaCl σχηματίζει δύο σωματίδια, το CaCl₂ σχηματίζει τρία σωματίδια και το AlCl₃ σχηματίζει τέσσερα σωματίδια (Al, Cl, Cl, Cl). Το διάλυμα χλωριούχου αλουμινίου έχει το υψηλότερο σημείο βρασμού.

Αναφορές

• Castellan, Gilbert W. (1983). Φυσική χημεία (3η έκδ.). Άντισον-Γουέσλι. ISBN 978-0201103861.
• IUPAC (1997). "Λύση". Σύνοψη Χημικής Ορολογίας (το «Χρυσό Βιβλίο») (2η έκδ.). Επιστημονικές Εκδόσεις Blackwell. doi:10.1351/goldbook.S05746
• McQuarrie, Donald; et al. (2011). «Συλλογικές ιδιότητες των λύσεων». Γενική Χημεία . Mill Valley:Βιβλιοθήκη του Κογκρέσου. ISBN 978-1-89138-960-3.
• Zumdahl, Steven S. (1997). Χημεία (4η έκδ.). Βοστώνη, MA:Houghton Mifflin Company. σελ. 133–145. ISBN 9780669417944.