Kimya ilginç ve oldukça karmaşık bir bilimdir. Terimleri ve kavramları günlük hayatta karşımıza çıkar ve bunların ne anlama geldiği ve ne anlama geldiği her zaman sezgisel olarak net değildir. Bu kavramlardan biri de çözünürlüktür. Bu terim, çözümler teorisinde yaygın olarak kullanılmaktadır ve günlük yaşamda, aynı çözümlerle çevrili olduğumuz için kullanımına rastlıyoruz. Ancak önemli olan bu kavramın kullanımı değil, işaret ettiği fiziksel fenomendir. Ancak hikayemizin ana kısmına geçmeden önce, Svante Arrhenius ve Wilhelm Ostwald'ın elektrolitik ayrışma teorisini formüle ettiği on dokuzuncu yüzyıla hızla ilerleyelim.
Tarih
Çözümler ve çözünürlük çalışması, fiziksel ayrışma teorisi ile başlar. Anlaması en kolay olanıdır, ancak çok ilkeldir ve yalnızca bazı anlarda gerçeklikle örtüşür. Bu teorinin özü, çözeltiye giren çözünen maddenin iyon adı verilen yüklü parçacıklara ayrışmasıdır. Çözeltinin kimyasal özelliklerini ve iletkenlik ve kaynama noktası, erime noktası ve kristalleşme noktası dahil olmak üzere bazı fiziksel özelliklerini belirleyen bu parçacıklardır.
Ama dahası varBir çözümü, parçacıkların birbirleriyle etkileşime girdiği ve dipollerle çevrili solvatlar - iyonları oluşturan bir sistem olarak kabul eden karmaşık teoriler. Bir dipol, genel olarak, kutupları zıt yüklü olan nötr bir moleküldür. Dipol çoğunlukla bir çözücü moleküldür. Çözeltiye girerken, çözünmüş madde iyonlara ayrışır ve dipoller sırasıyla kendilerine göre zıt yüklü uç tarafından bir iyona ve diğer zıt yüklü uç tarafından diğer iyonlara çekilir. Böylece solvatlar elde edilir - diğer nötr moleküllerin kabuğuna sahip moleküller.
Şimdi teorilerin özünden biraz bahsedelim ve onlara daha yakından bakalım.
Çözüm teorileri
Bu tür parçacıkların oluşumu, klasik çözüm teorisi kullanılarak açıklanamayan birçok olayı açıklayabilir. Örneğin, çözünme reaksiyonunun termal etkisi. Arrhenius teorisinin bakış açısından, bir madde diğerinde çözündüğünde, ısının neden emilip salınabildiğini söylemek zordur. Evet, kristal kafes yok edilir ve bu nedenle enerji ya harcanır ve çözelti soğur ya da kimyasal bağların aşırı enerjisi nedeniyle bozunma sırasında serbest bırakılır. Ancak yıkım mekanizmasının kendisi anlaşılmaz kaldığı için bunu klasik teori açısından açıklamak imkansız görünüyor. Ve kimyasal çözeltiler teorisini uygularsak, kafesin boşluklarına sıkışan çözücü moleküllerinin, sanki "çevreliyor" gibi onu içeriden yok ettiği ortaya çıkıyor.iyonları bir çözme kabuğu ile birbirinden ayırır.
Bir sonraki bölümde, çözünürlüğün ne olduğuna ve bu görünüşte basit ve sezgisel nicelikle ilgili her şeye bakacağız.
Çözünürlük kavramı
Çözünürlüğün bir maddenin belirli bir çözücü içinde ne kadar iyi çözüldüğünü göstermesi tamamen sezgiseldir. Bununla birlikte, maddelerin çözünmesinin doğası hakkında genellikle çok az şey biliyoruz. Örneğin, neden tebeşir suda çözülmez ve sofra tuzu - tam tersi? Her şey molekül içindeki bağların gücü ile ilgilidir. Eğer bağlar güçlüyse, bu nedenle bu parçacıklar iyonlara ayrışamazlar ve böylece kristali yok ederler. Bu nedenle çözünmez kalır.
Çözünürlük, çözünen maddenin ne kadarının çözünmüş parçacıklar biçiminde olduğunu gösteren nicel bir özelliktir. Değeri, çözünenin ve çözücünün doğasına bağlıdır. Moleküldeki atomlar arasındaki bağlara bağlı olarak, farklı maddeler için suda çözünürlük farklıdır. Kovalent bağlı maddeler en düşük çözünürlüğe sahipken, iyonik bağlı maddeler en yüksek çözünürlüğe sahiptir.
Fakat hangi çözünürlüğün büyük hangisinin küçük olduğunu anlamak her zaman mümkün değildir. Bu nedenle bir sonraki bölümde çeşitli maddelerin sudaki çözünürlüğünün ne olduğunu tartışacağız.
Karşılaştırma
Doğada çok fazla sıvı çözücü vardır. Belirli koşullara ulaşıldığında, örneğin belirli bir koşula ulaşıldığında son madde olarak hizmet edebilecek daha da fazla alternatif madde vardır.toplu hali. Her bir "çözünen - çözücü" çiftinin birbiri içindeki çözünürlüğü hakkında veri toplarsanız, kombinasyonlar çok büyük olduğu için sonsuza kadar yeterli olmayacağı açıktır. Bu nedenle, gezegenimizde su evrensel çözücü ve standarttır. Bunu yaptılar çünkü Dünya'da en yaygın olanı bu.
Böylece yüzlerce ve binlerce madde için bir suda çözünürlük tablosu derlendi. Hepimiz görmüşüzdür ama daha kısa ve anlaşılır bir versiyonunda. Tablonun hücreleri, çözünür bir maddeyi, çözünmeyen veya az çözünür olan harfleri içerir. Ancak kimyada ciddi şekilde bilgili olanlar için daha özel tablolar var. Çözeltinin litresi başına gram cinsinden çözünürlüğün tam sayısal değerini gösterir.
Şimdi çözünürlük gibi bir şeyin teorisine dönelim.
Çözünürlük Kimyası
Çözülme sürecinin kendisi nasıl gerçekleşir, önceki bölümlerde zaten analiz etmiştik. Ama örneğin, hepsini bir tepki olarak nasıl yazabiliriz? Burada her şey o kadar basit değil. Örneğin, bir asit çözüldüğünde, bir hidrojen iyonu su ile reaksiyona girerek bir hidronyum iyonu H3O+ oluşturur. Böylece, HCl için reaksiyon denklemi şöyle görünecektir:
HCl + H2O =H3O+ + Cl-
Yapılarına bağlı olarak tuzların çözünürlüğü de kimyasal reaksiyonuyla belirlenir. İkincisinin türü, tuzun yapısına bağlıdır vemolekülleri içinde bağlar.
Tuzların sudaki çözünürlüğünü grafiksel olarak nasıl kaydedeceğimizi bulduk. Şimdi pratik uygulama zamanı.
Uygulama
Bu değerin gerekli olduğu durumları sıralarsanız bir asır bile yetmez. Dolaylı olarak, kullanarak, herhangi bir çözümün incelenmesi için çok önemli olan diğer miktarları hesaplayabilirsiniz. Onsuz, maddenin tam konsantrasyonunu, aktivitesini bilemezdik, ilacın bir insanı iyileştirip iyileştirmeyeceğini veya öldürüp öldürmeyeceğini değerlendiremezdik (sonuçta su bile büyük miktarlarda hayati tehlike oluşturur).
Kimya endüstrisi ve bilimsel amaçlara ek olarak, günlük yaşamda çözünürlüğün özünü anlamak da gereklidir. Gerçekten de, bazen bir maddenin aşırı doymuş bir çözeltisini hazırlamak gerekir. Örneğin, bir çocuğun ev ödevi için tuz kristalleri elde etmek için bu gereklidir. Tuzun sudaki çözünürlüğünü bilerek, çökelmeye başlaması ve fazladan kristaller oluşturması için bir kaba ne kadar dökülmesi gerektiğini kolayca belirleyebiliriz.
Kimya ile ilgili kısa gezimizi tamamlamadan önce, çözünürlükle ilgili birkaç kavramdan bahsedelim.
İlginç olan başka ne var?
Bize göre, eğer bu bölüme ulaştıysanız, çözünürlüğün sadece tuhaf bir kimyasal miktar olmadığını zaten anlamışsınızdır. Diğer miktarların temelidir. Ve bunların arasında: konsantrasyon, aktivite, ayrışma sabiti, pH. Ve bu tam bir liste değil. En az birini duymuş olmalısınbu kelimelerden. Çözünürlükle başlayan çözümlerin doğası hakkında bu bilgi olmadan, artık modern kimya ve fiziği hayal edemeyiz. Buradaki fizik nedir? Bazen fizikçiler de çözümlerle uğraşırlar, iletkenliklerini ölçerler ve diğer özelliklerini kendi ihtiyaçları için kullanırlar.
Sonuç
Bu yazıda çözünürlük gibi kimyasal bir kavramla tanıştık. Bu, muhtemelen oldukça yararlı bir bilgiydi, çünkü çoğumuz, çözüm teorisinin derin özünü, onun çalışmasına ayrıntılı olarak dalmak arzusu olmadan pek anlıyoruz. Her durumda, yeni bir şeyler öğrenerek beyninizi eğitmek çok faydalıdır. Ne de olsa bir insan tüm hayatı boyunca "ders çalışmak, çalışmak ve tekrar çalışmak" zorundadır.
