Pelajaran kimia di kelas 8. "____" _____________ 20___

Pembubaran. Kelarutan zat dalam air.

Target. Untuk memperluas dan memperdalam pemahaman siswa tentang solusi dan proses pembubaran.

Tugas pendidikan: untuk menentukan apa solusi itu, untuk mempertimbangkan proses pembubaran - sebagai proses fisiko-kimia; memperluas pemahaman tentang struktur zat dan proses kimia yang terjadi dalam larutan; pertimbangkan jenis solusi utama.

Tugas perkembangan: Melanjutkan pengembangan keterampilan berbicara, pengamatan, dan kemampuan menarik kesimpulan berdasarkan pekerjaan laboratorium.

Tugas pendidikan: untuk mendidik pandangan dunia siswa melalui studi proses kelarutan, karena kelarutan zat merupakan karakteristik penting untuk persiapan solusi dalam kehidupan sehari-hari, obat-obatan dan industri penting lainnya dan kehidupan manusia.

Selama kelas.

Apa itu solusi? Bagaimana cara menyiapkan solusi?

Pengalaman nomor 1. Tempatkan kristal kalium permanganat dalam segelas air. Apa yang kita lihat? Bagaimana proses pembubarannya?

Percobaan No. 2. Tuang 5 ml air ke dalam tabung reaksi. Kemudian tambahkan 15 tetes asam sulfat pekat (H2SO4 conc.). Apa yang kita lihat? (Jawaban: tabung reaksi telah memanas, terjadi reaksi eksotermis, yang berarti bahwa pembubaran adalah proses kimia).

Pengalaman nomor 3. Tambahkan 5 ml air ke dalam tabung reaksi dengan natrium nitrat. Apa yang kita lihat? (Jawaban: tabung reaksi menjadi lebih dingin, terjadi reaksi endoterm, yang berarti pembubaran adalah proses kimia).

Proses pelarutan dianggap sebagai proses fisikokimia.

Halaman 211 melengkapi tabel.

Tanda-tanda perbandingan	Teori Fisika	Teori kimia.
Para pendukung teori	Van't Hoff, Arrhenius, Ostwald	Mendeleev.
Definisi pembubaran	Proses disolusi merupakan hasil difusi, yaitu penetrasi zat terlarut ke dalam ruang antara molekul air	Interaksi kimia zat terlarut dengan molekul air
Definisi solusi	Campuran homogen yang terdiri dari dua atau lebih bagian yang homogen.	Sistem homogen yang terdiri dari partikel zat terlarut, pelarut, dan produk interaksinya.

Kelarutan zat padat dalam air tergantung pada:

Tugas: mengamati pengaruh suhu terhadap kelarutan zat.
Urutan eksekusi:
Tuang air ke dalam tabung reaksi No. 1 dan No. 2 dengan nikel sulfat (1/3 volume).
Panaskan tabung reaksi dengan No. 1, perhatikan tindakan pencegahan keselamatan.
Di antara tabung reaksi yang diusulkan No. 1 atau No. 2, proses pelarutan berlangsung lebih cepat?
Menjelaskan pengaruh suhu terhadap kelarutan zat.

Gambar 126 halaman 213

A) kelarutan kalium klorida pada 30 0C adalah 40 gram

pada 65 0 Dengan adalah 50 gram.

B. kelarutan kalium sulfat pada 40 0C adalah 10 g

pada 800C adalah 20 tahun

C) kelarutan barium klorida pada 90 0C adalah 60 gram

pada 0 0 Dengan adalah 30 gram.

Tugas: pengamatan pengaruh sifat zat terlarut pada proses pembubaran.
Urutan eksekusi:
Dalam 3 tabung reaksi dengan zat: kalsium klorida, kalsium hidroksida, kalsium karbonat, tambahkan masing-masing 5 ml air, tutup dengan sumbat dan kocok dengan baik untuk pembubaran zat yang lebih baik.
Manakah dari zat berikut yang larut dengan baik dalam air? Yang tidak larut?
dengan demikian, proses pembubaran tergantung pada sifat zat terlarut:

Sangat larut: (masing-masing tiga contoh)

Sedikit larut:

Praktis tidak larut:

3) Tugas: mengamati pengaruh sifat pelarut terhadap proses pelarutan zat.
Urutan eksekusi:
Tuang ke dalam 2 tabung reaksi dengan tembaga sulfat dalam 5 ml alkohol (No. 1) dan 5 ml air (No. 2),

stopper dan kocok dengan baik untuk pembubaran zat yang lebih baik.
Manakah dari pelarut yang diusulkan melarutkan tembaga sulfat dengan baik?
Buatlah kesimpulan tentang pengaruh sifat pelarut terhadap proses pelarutan dan

kemampuan zat untuk larut dalam pelarut yang berbeda.

Jenis solusi:

Larutan jenuh adalah larutan yang pada suhu tertentu suatu zat tidak lagi larut.

Tak jenuh adalah larutan di mana suatu zat masih dapat larut pada suhu tertentu.

Supersaturated adalah larutan di mana suatu zat masih dapat larut hanya ketika suhunya naik.

Suatu pagi saya ketiduran.
Saya pergi ke sekolah dengan cepat:
Dituang teh dingin
Gula dituangkan, dicegah,
Tapi dia tidak manis.
Saya menambahkan sendok lagi
Dia menjadi sedikit lebih manis.
Saya minum teh saya sampai akhir
Dan sisanya manis
Gula menungguku di bawah!
Saya mulai berpikir dalam pikiran saya -
Mengapa takdir mempermalukan?

Pelakunya adalah kelarutan.

Sorot jenis solusi dalam puisi itu. Apa yang perlu dilakukan untuk benar-benar melarutkan gula dalam teh.

Teori fisika-kimia larutan.

Zat terlarut, ketika dilarutkan dengan air, membentuk hidrat.

Hidrat adalah senyawa rapuh dari zat dengan air yang ada dalam larutan.

Ketika dilarutkan, panas diserap atau dilepaskan.

Dengan meningkatnya suhu, kelarutan zat meningkat.

Komposisi hidrat tidak konstan dalam larutan dan konstan dalam hidrat kristal.

Hidrat kristal adalah garam yang mengandung air.

Tembaga sulfat CuSO4∙ 5H2O

Soda Na2CO3∙ 10H2O

Gipsum CaSO4∙2H2O

Kelarutan kalium klorida dalam air pada suhu 60 0C adalah 50 g. Tentukan fraksi massa garam dalam larutan jenuh pada suhu tertentu.

Tentukan kelarutan kalium sulfat pada 80 0C. Tentukan fraksi massa garam dalam larutan jenuh pada suhu tertentu.

161 g garam Glauber dilarutkan dalam 180 liter air. Tentukan fraksi massa garam dalam larutan yang dihasilkan.

Pekerjaan rumah. Bagian 35

Pesan.

Sifat air yang menakjubkan;

Air adalah senyawa yang paling berharga;

Penggunaan air dalam industri;

perolehan air tawar secara artifisial;

Perjuangan mendapatkan air bersih.

Presentasi "Kristal hidrat", "Solusi - sifat, aplikasi".

Dalam cairan biasa yang tidak terkait, seperti bensin, misalnya, molekul bebas meluncur satu di sekitar yang lain. Di dalam air, mereka berguling daripada meluncur. Molekul air, seperti yang Anda ketahui, saling berhubungan melalui ikatan hidrogen, jadi sebelum terjadi perpindahan, setidaknya salah satu ikatan ini harus diputus. Fitur ini menentukan viskositas air.

Konstanta dielektrik air adalah kemampuannya untuk menetralkan gaya tarik yang ada antara muatan listrik. Pembubaran padatan dalam air adalah proses kompleks yang ditentukan oleh interaksi partikel zat terlarut dan partikel air.

Ketika mempelajari struktur zat dengan bantuan sinar-X, ditemukan bahwa sebagian besar padatan memiliki struktur kristal, yaitu partikel-partikel suatu zat diatur dalam ruang dalam urutan tertentu. Partikel beberapa zat terletak seolah-olah berada di sudut kubus kecil, partikel lain - di sudut, tengah dan tengah sisi tetrahedron, prisma, piramida, dll. Masing-masing bentuk ini adalah sel terkecil dari kristal yang lebih besar dengan bentuk yang sama. Beberapa zat memiliki molekul pada simpul kisi kristalnya (untuk sebagian besar senyawa organik), sementara yang lain (misalnya, garam anorganik) memiliki ion, yaitu partikel yang terdiri dari satu atau lebih atom dengan muatan positif atau negatif. Gaya yang menahan ion dalam tatanan kisi kristal tertentu yang berorientasi spasial adalah gaya tarik elektrostatik dari ion bermuatan berlawanan yang membentuk kisi kristal.

Jika misalnya natrium klorida dilarutkan dalam air, maka ion natrium yang bermuatan positif dan ion klorida yang bermuatan negatif akan saling tolak menolak.

Tolakan ini terjadi karena air memiliki konstanta dielektrik yang tinggi, yaitu lebih tinggi dari cairan lainnya. Ini mengurangi gaya tarik timbal balik antara ion yang bermuatan berlawanan sebanyak 100 kali. Alasan untuk efek penetralan yang kuat dari air harus dicari dalam susunan molekulnya. Atom hidrogen di dalamnya tidak membagi elektronnya secara merata dengan atom oksigen yang terikat padanya. Elektron ini selalu lebih dekat ke oksigen daripada ke hidrogen. Oleh karena itu, atom hidrogen bermuatan positif, sedangkan atom oksigen bermuatan negatif.

Ketika suatu zat, larut, terurai menjadi ion, atom oksigen tertarik ke ion positif, dan atom hidrogen ke negatif. Molekul air yang mengelilingi ion positif mengirim atom oksigennya ke arahnya, dan molekul yang mengelilingi ion negatif mengirim atom hidrogennya ke arahnya. Dengan demikian, molekul air seolah-olah membentuk kisi yang memisahkan ion satu sama lain dan menetralkan daya tariknya (Gbr. 12). Untuk memisahkan ion-ion dalam kisi kristal dari satu sama lain dan mentransfernya ke dalam larutan, perlu untuk mengatasi gaya tarik-menarik kisi ini. Ketika garam dilarutkan, gaya seperti itu adalah gaya tarik ion kisi oleh molekul air, yang dicirikan oleh apa yang disebut energi hidrasi. Jika, dalam hal ini, energi hidrasi cukup besar dibandingkan dengan energi kisi kristal, maka ion akan terlepas dari kisi kristal dan masuk ke dalam larutan.

Hubungan antara molekul air dan ion yang terlepas dari kisi dalam larutan tidak hanya tidak melemah, tetapi menjadi lebih dekat.

Seperti yang telah dicatat, dalam larutan, ion dikelilingi dan dipisahkan oleh molekul air, yang, dengan fokus pada mereka dengan bagian-bagiannya yang berlawanan, membentuk apa yang disebut kulit hidrasi (Gbr. 13). Ukuran cangkang ini berbeda untuk ion yang berbeda dan tergantung pada muatan ion, ukurannya, dan, sebagai tambahan, pada konsentrasi ion dalam larutan.

Selama beberapa tahun ahli kimia fisika mempelajari air terutama sebagai pelarut elektrolit. Akibatnya, banyak informasi tentang elektrolit diperoleh, tetapi sangat sedikit tentang air itu sendiri. Anehnya, tetapi hanya dalam beberapa tahun terakhir ada karya yang ditujukan untuk mempelajari hubungan air dengan zat yang praktis tidak larut di dalamnya.

Banyak hal menakjubkan telah diamati. Misalnya, suatu kali pipa yang mengalirkan gas alam pada t = 19 ° C ternyata tersumbat oleh salju basah dan air. Menjadi jelas bahwa intinya di sini bukan pada suhu, tetapi pada sifat-sifat air lainnya. Sejumlah pertanyaan muncul: mengapa air membeku pada suhu setinggi itu, bagaimana air dapat bergabung dengan zat yang tidak larut di dalamnya.

Misteri ini belum terpecahkan ketika ditemukan bahwa bahkan gas mulia seperti argon dan xenon, yang tidak masuk ke dalam reaksi kimia apa pun, dapat mengikat air, membentuk semacam senyawa.

Beras. 13. Pemisahan ion Na + dan C1 - oleh molekul air polar membentuk cangkang hidrasi di sekelilingnya.

Hasil menarik tentang kelarutan metana dalam air diperoleh di Illinois. Molekul metana tidak membentuk ion dalam air dan tidak menerima ikatan hidrogen; daya tarik antara mereka dan molekul air sangat lemah. Namun, metana masih, meskipun buruk, larut dalam air, dan molekulnya yang terdisosiasi membentuk senyawa dengannya - hidrat, di mana beberapa molekul air terikat pada satu molekul metana. Reaksi ini melepaskan panas 10 kali lebih banyak daripada ketika metana dilarutkan dalam heksana (metana larut lebih baik dalam heksana daripada dalam air).

Fakta bahwa metana larut dalam air sangat menarik. Sebuah molekul metana adalah dua kali ukuran molekul air. Agar metana larut dalam air, "lubang" yang agak besar harus terbentuk di antara molekul-molekulnya. Ini membutuhkan pengeluaran energi yang signifikan, lebih dari untuk penguapan air (sekitar 10.000 kalori per mol). Dari mana datangnya begitu banyak energi? Gaya tarik-menarik antara molekul metana dan air terlalu lemah, mereka tidak dapat menyediakan begitu banyak energi. Oleh karena itu, ada kemungkinan lain: struktur perapian berubah dengan adanya metana. Asumsikan bahwa satu molekul metana terlarut dikelilingi oleh kulit yang terdiri dari 10-20 molekul air. Selama pembentukan asosiasi molekul seperti itu, panas dilepaskan. Di ruang yang ditempati oleh molekul metana, gaya tarik-menarik timbal balik antara molekul air menghilang, dan karenanya tekanan internal. Dalam kondisi seperti itu, seperti yang telah kita lihat, air membeku pada suhu di atas nol.

Inilah sebabnya mengapa molekul antara metana dan air dapat mengkristal, yang terjadi dalam kasus yang dijelaskan di atas. Hidrat beku dapat diserap ke dalam dan dilepaskan dari larutan. Teori ini dikenal dengan teori gunung es. Dalam praktiknya, penelitian menunjukkan bahwa semua zat non-konduktif yang telah diuji membentuk hidrat kristal yang stabil. Pada saat yang sama, tren ini diekspresikan dengan lemah dalam elektrolit. Semua ini mengarah pada pemahaman yang benar-benar baru tentang kelarutan.

Diyakini bahwa pelarutan elektrolit terjadi sebagai akibat dari aksi gaya tarik-menarik. Sekarang telah terbukti bahwa pembubaran non-elektrolit terjadi bukan karena gaya tarik-menarik antara zat-zat ini dan air, tetapi sebagai akibat dari daya tarik yang tidak memadai di antara mereka. Zat yang tidak terurai menjadi ion bergabung dengan air, karena menghilangkan tekanan internal dan dengan demikian berkontribusi pada munculnya formasi kristal.

Untuk lebih memahami pembentukan hidrat tersebut, berguna untuk mempertimbangkan struktur molekulnya.

Terbukti bahwa hidrat yang dihasilkan memiliki struktur kubik (kisi) berbeda dengan struktur heksagonal es. Pekerjaan lebih lanjut oleh para peneliti menunjukkan bahwa hidrat dapat memiliki dua kisi kubik: di salah satunya, celah antara molekul adalah 12, yang lain - 17 A. Ada 46 molekul air di kisi yang lebih kecil, 136 di kisi yang lebih besar. lubang molekul gas di kisi yang lebih kecil memiliki 12-14 wajah , dan di yang lebih besar - 12-16, apalagi, mereka berbeda dalam ukuran dan diisi dengan molekul dengan berbagai ukuran, dan tidak semua lubang dapat diisi. Model seperti itu menjelaskan struktur hidrat yang sebenarnya dengan tingkat akurasi yang tinggi.

Peran hidrat semacam itu dalam proses kehidupan tidak dapat ditaksir terlalu tinggi. Proses ini terjadi terutama di ruang antara molekul air dan protein. Dalam hal ini, air memiliki kecenderungan kuat untuk mengkristal, karena molekul protein mengandung banyak gugus non-ionik, atau non-polar. Setiap bentuk hidrat seperti itu pada kepadatan yang lebih rendah daripada es, sehingga pembentukannya dapat menyebabkan ekspansi destruktif yang signifikan.

Jadi, air adalah zat yang aneh dan kompleks dengan sifat kimia tertentu dan beragam. Ia memiliki struktur fisik yang ramping dan sekaligus berubah.

Perkembangan semua alam yang hidup dan sebagian besar tidak bernyawa terkait erat dengan ciri khas air.

Solusi memainkan peran yang sangat penting dalam alam, ilmu pengetahuan dan teknologi. Air, begitu tersebar luas di alam, selalu mengandung zat terlarut. Ada beberapa dari mereka di air tawar sungai dan danau, sedangkan air laut mengandung sekitar 3,5% dari garam terlarut.

Di lautan purba (pada saat munculnya kehidupan di Bumi), fraksi massa garam seharusnya rendah, sekitar 1%.

“Dalam larutan inilah organisme hidup pertama kali berkembang, dan dari larutan ini mereka menerima ion dan molekul yang diperlukan untuk pertumbuhan dan kehidupan mereka ... Seiring waktu, organisme hidup berkembang dan berubah, yang memungkinkan mereka meninggalkan lingkungan akuatik dan bergerak untuk mendarat dan kemudian naik ke udara. Mereka memperoleh kemampuan ini dengan mengawetkan dalam organisme mereka larutan berair dalam bentuk cairan yang mengandung pasokan ion dan molekul yang diperlukan, ”inilah cara ahli kimia Amerika yang terkenal, pemenang Hadiah Nobel Linus Pauling menilai peran solusi dalam kemunculan dan perkembangan dari kehidupan di Bumi. Di dalam diri kita, di setiap sel kita, ada pengingat akan lautan utama tempat kehidupan berasal, larutan berair yang menyediakan kehidupan itu sendiri.

Di setiap organisme hidup, mengalir tanpa henti melalui pembuluh - arteri, vena, dan kapiler - solusi ajaib yang membentuk dasar darah, fraksi massa garam di dalamnya sama dengan di lautan primer - 0,9%. Proses fisikokimia kompleks yang terjadi pada organisme manusia dan hewan juga terjadi dalam larutan. Asimilasi makanan dikaitkan dengan transfer nutrisi ke dalam larutan. Solusi berair alami terlibat dalam proses pembentukan tanah dan memasok tanaman dengan nutrisi. Banyak proses teknologi dalam industri kimia dan lainnya, seperti produksi soda, pupuk, asam, logam, dan kertas, berlangsung dalam larutan. Studi tentang sifat-sifat larutan menempati tempat yang sangat penting dalam ilmu pengetahuan modern. Jadi apa solusinya?

Perbedaan antara larutan dan campuran lain adalah bahwa partikel-partikel dari bagian-bagian penyusunnya didistribusikan secara merata di dalamnya, dan komposisinya sama dalam setiap mikrovolume dari campuran semacam itu.

Oleh karena itu, larutan dipahami sebagai campuran homogen yang terdiri dari dua atau lebih bagian yang homogen. Ide ini didasarkan pada teori fisika solusi.

Pendukung teori fisika larutan, yang dikembangkan oleh van't Hoff, Arrhenius dan Ostwald, percaya bahwa proses pelarutan adalah hasil difusi, yaitu penetrasi zat terlarut ke dalam celah antara molekul air.

Berbeda dengan gagasan teori fisika larutan, D. I. Mendeleev dan pendukung teori kimia larutan berpendapat bahwa pelarutan merupakan hasil interaksi kimia zat terlarut dengan molekul air. Oleh karena itu, lebih tepat (lebih akurat) untuk mendefinisikan larutan sebagai sistem homogen yang terdiri dari partikel zat terlarut, pelarut, dan produk interaksinya.

Sebagai hasil dari interaksi kimia zat terlarut dengan air, senyawa terbentuk - hidrat. Interaksi kimia ditunjukkan oleh tanda-tanda reaksi kimia seperti fenomena termal selama pembubaran. Misalnya, ingatlah bahwa pelarutan asam sulfat dalam air berlangsung dengan pelepasan sejumlah besar panas sehingga larutan dapat mendidih, dan oleh karena itu asam dituangkan ke dalam air (dan bukan sebaliknya).

Pelarutan zat lain, seperti natrium klorida, amonium nitrat, disertai dengan penyerapan panas.

M. V. Lomonosov menemukan bahwa larutan membeku pada suhu yang lebih rendah daripada pelarut. Pada tahun 1764, ia menulis: "Eskutan air asin tidak dapat dengan mudah berubah menjadi es, karena mereka mengatasi segar."

Hidrat adalah senyawa rapuh dari zat dengan air yang ada dalam larutan. Bukti tidak langsung dari hidrasi adalah adanya hidrat kristalin padat - garam, yang meliputi air. Dalam hal ini, itu disebut kristalisasi. Misalnya, garam biru yang terkenal, tembaga sulfat CuSO 4 5H 2 O, termasuk dalam hidrat kristal.Tembaga (II) sulfat anhidrat adalah kristal putih. Perubahan warna tembaga sulfat (II) menjadi biru ketika dilarutkan dalam air dan adanya kristal biru tembaga sulfat adalah bukti lain dari teori hidrat D. I. Mendeleev.

Saat ini, sebuah teori telah diadopsi yang menggabungkan kedua sudut pandang - teori solusi fisikokimia. Itu diprediksi kembali pada tahun 1906 oleh D. I. Mendeleev dalam buku teksnya yang luar biasa "Fundamentals of Chemistry": kemungkinan besar akan mengarah pada teori umum solusi, karena hukum umum yang sama mengatur fenomena fisik dan kimia.

Kelarutan zat dalam air tergantung pada suhu. Sebagai aturan, kelarutan padatan dalam air meningkat dengan meningkatnya suhu (Gbr. 126), dan kelarutan gas berkurang, sehingga air dapat hampir sepenuhnya dibebaskan dari gas terlarut di dalamnya dengan mendidih.

Beras. 126.
Kelarutan zat tergantung pada suhu

Jika kalium klorida KCl, yang digunakan sebagai pupuk, dilarutkan dalam air, maka pada suhu kamar (20 ° C) hanya 34,4 g garam yang dapat dilarutkan dalam 100 g air; tidak peduli berapa banyak larutan dicampur dengan sisa garam yang tidak larut, tidak ada lagi garam yang akan larut - larutan akan jenuh dengan garam ini pada suhu tertentu.

Jika pada suhu ini kurang dari 34,4 g kalium klorida dilarutkan dalam 100 g air, maka larutan tersebut tidak jenuh.

Relatif mudah untuk mendapatkan larutan lewat jenuh dari beberapa zat. Ini termasuk, misalnya, hidrat kristalin - garam Glauber (Na 2 SO 4 10H 2 O) dan tembaga sulfat (CuSO 4 5H 2 O).

Larutan lewat jenuh dibuat sebagai berikut. Siapkan larutan garam jenuh pada suhu tinggi, misalnya pada titik didih. Kelebihan garam disaring, labu dengan filtrat panas ditutup dengan kapas dan hati-hati, menghindari gemetar, perlahan-lahan didinginkan sampai suhu kamar. Solusi yang disiapkan dengan cara ini, terlindung dari guncangan dan debu, dapat disimpan cukup lama. Tetapi segera setelah batang kaca dimasukkan ke dalam larutan yang sangat jenuh, di ujungnya terdapat beberapa butir garam ini, kristalisasi dari larutan segera dimulai (Gbr. 127).

Beras. 127.
Kristalisasi sesaat suatu zat dari larutan lewat jenuh

Garam Glauber banyak digunakan sebagai bahan baku di pabrik kimia. Itu ditambang di musim dingin di Teluk Kara-Bogaz-Gol, yang relatif terisolasi dari Laut Kaspia. Di musim panas, karena tingginya tingkat penguapan air, teluk diisi dengan larutan garam yang sangat pekat. Di musim dingin, karena penurunan suhu, kelarutannya menurun dan garam mengkristal, yang mendasari ekstraksinya. Di musim panas, kristal garam larut, dan ekstraksinya berhenti.

Di lautan paling asin di dunia - Laut Mati - konsentrasi garam begitu besar sehingga kristal aneh tumbuh pada objek apa pun yang ditempatkan di air laut ini (Gbr. 128).

Beras. 128.
Di air Laut Mati, kristal aneh yang indah tumbuh dari garam yang terlarut di dalamnya.

Saat bekerja dengan zat, penting untuk mengetahui kelarutannya dalam air. Suatu zat dianggap sangat larut jika lebih dari 1 g zat ini larut dalam 100 g air pada suhu kamar. Jika dalam kondisi seperti itu kurang dari 1 g zat larut dalam 100 g air, maka zat tersebut dianggap kurang larut. Zat yang praktis tidak larut termasuk yang kelarutannya kurang dari 0,01 g dalam 100 g air (Tabel 9).

Tabel 9
Kelarutan beberapa garam dalam air pada 20 °C

Zat yang benar-benar tidak larut tidak ada di alam. Misalnya, bahkan atom perak sedikit masuk ke dalam larutan dari produk yang ditempatkan dalam air. Seperti yang Anda ketahui, larutan perak dalam air membunuh mikroba.

Kata kunci dan frase

1. Solusi.
2. Teori fisika dan kimia larutan.
3. Fenomena termal selama pembubaran.
4. Hidrat dan hidrat kristal; air kristalisasi.
5. Larutan jenuh, tidak jenuh, dan lewat jenuh.
6. Sangat larut, sedikit larut dan zat praktis tidak larut.

Bekerja dengan komputer

1. Lihat aplikasi elektronik. Pelajari materi pelajaran dan selesaikan tugas yang disarankan.
2. Cari di Internet untuk alamat email yang dapat berfungsi sebagai sumber tambahan yang mengungkapkan konten kata kunci dan frasa paragraf. Tawarkan bantuan Anda kepada guru dalam mempersiapkan pelajaran baru - buat laporan tentang kata-kata dan frasa kunci dari paragraf berikutnya.

Pertanyaan dan tugas

1. Mengapa sepotong gula larut lebih cepat dalam teh panas daripada dalam teh dingin?
2. Berikan contoh zat yang sangat larut, sedikit larut dan praktis tidak larut dalam air dari berbagai kelas, menggunakan tabel kelarutan.
3. Mengapa akuarium tidak dapat diisi dengan air matang yang didinginkan dengan cepat (harus bertahan selama beberapa hari)?
4. Mengapa luka yang dicuci dengan air di mana benda-benda perak ditempatkan lebih cepat sembuh?
5. Dengan menggunakan gambar 126, tentukan fraksi massa kalium klorida yang terkandung dalam larutan jenuh pada 20 °C.
6. Dapatkah larutan encer menjadi jenuh pada saat yang sama?
7. Pada 500 g larutan magnesium sulfat jenuh pada 20 ° C (lihat Gambar 126), volume larutan barium klorida yang cukup untuk reaksi ditambahkan. Temukan massa endapan.

Kelarutan adalah sifat suatu zat untuk membentuk campuran homogen dengan berbagai pelarut. Seperti yang telah kami sebutkan, jumlah zat terlarut yang diperlukan untuk mendapatkan larutan jenuh menentukan zat ini. Dalam hal ini, kelarutan memiliki ukuran yang sama dengan komposisi, misalnya, fraksi massa zat terlarut dalam larutan jenuhnya, atau jumlah zat terlarut dalam larutan jenuhnya.

Semua zat dalam hal kelarutannya dapat diklasifikasikan menjadi:

• Sangat larut - lebih dari 10 g zat dapat larut dalam 100 g air.
• Sedikit larut - kurang dari 1 g zat dapat larut dalam 100 g air.
• Tidak larut - kurang dari 0,01 g zat dapat larut dalam 100 g air.

Diketahui jika polaritas zat terlarut mirip dengan polaritas pelarut, lebih mungkin untuk larut. Jika polaritasnya berbeda, maka dengan tingkat probabilitas yang tinggi solusinya tidak akan berhasil. Mengapa ini terjadi?

pelarut polar adalah zat terlarut polar.

Mari kita ambil larutan garam biasa dalam air sebagai contoh. Seperti yang telah kita ketahui, molekul air bersifat polar dengan muatan positif parsial pada setiap atom hidrogen dan muatan negatif parsial pada atom oksigen. Dan padatan ionik, seperti natrium klorida, mengandung kation dan anion. Jadi ketika garam meja ditempatkan dalam air, muatan positif parsial pada atom hidrogen dari molekul air tertarik ke ion klorida bermuatan negatif dalam NaCl. Demikian pula, muatan negatif parsial pada atom oksigen molekul air tertarik oleh ion natrium bermuatan positif dalam NaCl. Dan, karena daya tarik molekul air untuk ion natrium dan klor lebih kuat daripada interaksi yang menyatukan mereka, garam larut.

Pelarut non-polar merupakan zat terlarut non polar.

Mari kita coba untuk melarutkan sepotong karbon tetrabromida dalam karbon tetraklorida. Dalam keadaan padat, molekul karbon tetrabromida disatukan oleh interaksi dispersi yang sangat lemah. Ketika ditempatkan dalam karbon tetraklorida, molekulnya akan diatur lebih acak, yaitu. entropi sistem meningkat dan senyawa larut.

Kesetimbangan dalam pembubaran

Pertimbangkan solusi dari senyawa yang sukar larut. Agar kesetimbangan dapat dicapai antara padatan dan larutannya, larutan harus jenuh dan bersentuhan dengan bagian padatan yang tidak larut.

Misalnya, biarkan kesetimbangan ditetapkan dalam larutan jenuh perak klorida:

AgCl (tv) \u003d Ag + (aq.) + Cl - (aq.)

Senyawa yang dimaksud adalah ionik dan hadir dalam bentuk terlarut sebagai ion. Kita sudah tahu bahwa dalam reaksi heterogen konsentrasi zat padat tetap konstan, yang memungkinkan kita untuk memasukkannya ke dalam konstanta kesetimbangan. Jadi ekspresi untuk akan terlihat seperti ini:

K = [ Cl - ]

Konstanta seperti itu disebut produk kelarutan PR, asalkan konsentrasinya dinyatakan dalam mol/L.

PR \u003d [ Cl - ]

Produk kelarutan sama dengan produk konsentrasi molar ion-ion yang berpartisipasi dalam kesetimbangan, dalam pangkat yang sama dengan koefisien stoikiometri yang sesuai dalam persamaan kesetimbangan.
Perlu dibedakan antara konsep kelarutan dan hasil kali kelarutan. Kelarutan suatu zat dapat berubah ketika zat lain ditambahkan ke dalam larutan, dan hasil kali kelarutan tidak bergantung pada adanya zat tambahan dalam larutan. Meskipun kedua nilai ini saling berhubungan, yang memungkinkan mengetahui satu nilai untuk menghitung yang lain.

Kelarutan sebagai fungsi suhu dan tekanan

Air memainkan peran penting dalam kehidupan kita, ia mampu melarutkan sejumlah besar zat, yang sangat penting bagi kita. Oleh karena itu, kami akan fokus pada larutan berair.

Kelarutan gas meningkat dengan meningkatnya tekanan gas di atas pelarut, dan kelarutan zat padat dan cair tergantung pada tekanan secara signifikan.

William Henry pertama sampai pada kesimpulan bahwa jumlah gas yang larut pada suhu konstan dalam volume cairan tertentu berbanding lurus dengan tekanannya. Pernyataan ini dikenal sebagai hukum Henry dan dinyatakan sebagai berikut:

C \u003d k P,

di mana C adalah kelarutan gas dalam fase cair

P - tekanan gas di atas larutan

k adalah konstanta Henry

Gambar berikut menunjukkan kurva kelarutan beberapa gas dalam air: suhu pada tekanan gas konstan di atas larutan (1 atm)

Seperti dapat dilihat, kelarutan gas menurun dengan meningkatnya suhu, berbeda dengan kebanyakan senyawa ionik, yang kelarutannya meningkat dengan meningkatnya suhu.

Pengaruh suhu pada kelarutan tergantung pada perubahan entalpi yang terjadi selama proses pelarutan. Ketika proses endotermik terjadi, kelarutan meningkat dengan meningkatnya suhu. Ini mengikuti dari apa yang sudah kita ketahui : jika Anda mengubah salah satu kondisi di mana sistem berada dalam kesetimbangan - konsentrasi, tekanan atau suhu - maka kesetimbangan akan bergeser ke arah reaksi yang melawan perubahan ini.

Bayangkan bahwa kita berhadapan dengan larutan dalam kesetimbangan dengan zat terlarut sebagian. Dan proses ini bersifat endotermik, yaitu mengikuti penyerapan panas dari luar, maka:

Zat + pelarut + panas = larutan

Berdasarkan prinsip Le Chatelier, pada endotermik proses, kesetimbangan bergeser ke arah yang mengurangi masukan panas, yaitu ke kanan. Dengan demikian, kelarutan meningkat. Jika proses eksotermis, maka peningkatan suhu menyebabkan penurunan kelarutan.

ketergantungan kelarutan senyawa ionik pada suhu

Diketahui ada larutan zat cair dalam zat cair. Beberapa dari mereka dapat larut satu sama lain dalam jumlah yang tidak terbatas, seperti air dan etil alkohol, sementara yang lain hanya dapat larut sebagian. Jadi, jika Anda mencoba melarutkan karbon tetraklorida dalam air, maka dua lapisan terbentuk: yang atas adalah larutan jenuh air dalam karbon tetraklorida dan yang lebih rendah adalah larutan jenuh karbon tetraklorida dalam air. Ketika suhu naik, secara umum, kelarutan timbal balik dari cairan tersebut meningkat. Ini terjadi sampai suhu kritis tercapai, di mana kedua cairan dicampur dalam proporsi apa pun. Kelarutan cairan praktis tidak tergantung pada tekanan.

Ketika suatu zat yang dapat larut dalam salah satu dari dua cairan ini dimasukkan ke dalam campuran yang terdiri dari dua cairan yang tidak dapat bercampur, distribusinya antara cairan ini akan sebanding dengan kelarutan di masing-masing cairan. Itu. berdasarkan hukum distribusi zat yang dapat larut dalam dua pelarut yang tidak dapat bercampur didistribusikan di antara mereka sehingga rasio konsentrasinya dalam pelarut ini pada suhu konstan tetap konstan, terlepas dari jumlah total zat terlarut:

C 1 / C 2 \u003d K,

di mana C 1 dan C 2 adalah konsentrasi suatu zat dalam dua cairan

K adalah koefisien distribusi.

kategori ,

Kemampuan suatu zat untuk larut dalam pelarut tertentu disebut kelarutan.

Di sisi kuantitatif, kelarutan zat padat mencirikan koefisien kelarutan atau hanya kelarutan - ini adalah jumlah maksimum suatu zat yang dapat larut dalam 100 g atau 1000 g air dalam kondisi tertentu untuk membentuk larutan jenuh.

Karena sebagian besar padatan menyerap energi ketika dilarutkan dalam air, menurut prinsip Le Chatelier, kelarutan banyak padatan meningkat dengan meningkatnya suhu.

Sifat kelarutan gas dalam zat cair : koefisien penyerapan- volume maksimum gas yang dapat larut pada n.o. dalam satu volume pelarut. Ketika melarutkan gas, panas dilepaskan, oleh karena itu, dengan meningkatnya suhu, kelarutannya berkurang (misalnya, kelarutan NH 3 pada 0 ° C adalah 1100 dm 3 / 1 dm 3 air, dan pada 25 ° C - 700 dm 3 / 1 dm 3 air). Ketergantungan kelarutan gas pada tekanan mematuhi hukum Henry: massa gas terlarut pada suhu konstan berbanding lurus dengan tekanan.

Ekspresi komposisi kuantitatif larutan

Seiring dengan suhu dan tekanan, parameter utama keadaan larutan adalah konsentrasi zat terlarut di dalamnya.

konsentrasi larutan disebut kandungan zat terlarut dalam suatu massa tertentu atau dalam volume tertentu suatu larutan atau pelarut. Konsentrasi larutan dapat dinyatakan dengan berbagai cara. Dalam praktik kimia, metode berikut untuk menyatakan konsentrasi paling umum digunakan:

sebuah) fraksi massa zat terlarut menunjukkan jumlah gram (satuan massa) zat terlarut yang terkandung dalam 100 g (satuan massa) larutan (ω, %)

b) konsentrasi volume molar, atau molaritas , menunjukkan jumlah mol (jumlah) zat terlarut yang terkandung dalam 1 dm 3 larutan (s atau M, mol / dm 3)

di) konsentrasi setara, atau normalitas , menunjukkan jumlah ekuivalen zat terlarut yang terkandung dalam 1 dm 3 larutan (s e atau n, mol / dm 3)

G) konsentrasi massa molar, atau molalitas , menunjukkan jumlah mol zat terlarut yang terkandung dalam 1000 g pelarut (s m , mol / 1000 g)

e) titer larutan adalah jumlah gram zat terlarut dalam 1 cm 3 larutan (T, g / cm 3)

T = m r.v. /V.

Selain itu, komposisi larutan dinyatakan dalam nilai relatif tak berdimensi - pecahan. Fraksi volume - rasio volume zat terlarut dengan volume larutan; fraksi massa - rasio massa zat terlarut dengan volume larutan; fraksi mol adalah perbandingan jumlah zat terlarut (jumlah mol) dengan jumlah total semua komponen larutan. Nilai yang paling umum digunakan adalah fraksi mol (N) - rasio jumlah zat terlarut (ν 1) dengan jumlah total semua komponen larutan, yaitu, 1 + 2 (di mana 2 adalah jumlah pelarut)

N r.v. \u003d 1 / (ν 1 + 2) \u003d m r.v. /M r.v. / (m r.v. / M r.v + m r-la. / M r-la).

Encerkan larutan non-elektrolit dan sifat-sifatnya

Dalam pembentukan larutan, sifat interaksi komponen ditentukan oleh sifat kimianya, sehingga sulit untuk mengidentifikasi pola umum. Oleh karena itu, akan lebih mudah untuk menggunakan beberapa model solusi ideal, yang disebut solusi ideal. Larutan yang pembentukannya tidak berhubungan dengan perubahan volume dan efek termal disebut solusi ideal. Namun, sebagian besar larutan tidak sepenuhnya memiliki sifat idealitas dan pola umum dapat dijelaskan dengan menggunakan contoh yang disebut larutan encer, yaitu larutan yang kandungan zat terlarutnya sangat kecil dibandingkan dengan kandungan pelarut dan interaksi molekul zat terlarut dengan pelarut dapat diabaikan. Solusi memiliki sifat oligatif adalah sifat-sifat larutan yang bergantung pada jumlah partikel zat terlarut. Sifat koligatif larutan antara lain :

tekanan osmotik;

tekanan uap jenuh. hukum Raoult;

peningkatan titik didih;

penurunan suhu beku.

Osmosa. tekanan osmotik.

Misalkan ada bejana yang dibagi dengan partisi semi-permeabel (garis putus-putus pada gambar) menjadi dua bagian yang diisi dengan tingkat O-O yang sama. Pelarut ditempatkan di sisi kiri, larutan ditempatkan di sisi kanan.

larutan pelarut

Untuk konsep fenomena osmosis

Karena perbedaan konsentrasi pelarut di kedua sisi partisi, pelarut secara spontan (sesuai dengan prinsip Le Chatelier) menembus partisi semipermeabel ke dalam larutan, mengencerkannya. Kekuatan pendorong difusi preferensial pelarut ke dalam larutan adalah perbedaan antara energi bebas pelarut murni dan pelarut dalam larutan. Ketika larutan diencerkan karena difusi spontan pelarut, volume larutan meningkat dan level bergerak dari posisi O ke posisi II. Difusi sepihak dari jenis partikel tertentu dalam larutan melalui partisi semipermeabel disebut osmosa.

Hal ini dimungkinkan untuk secara kuantitatif mengkarakterisasi sifat osmotik larutan (berkenaan dengan pelarut murni) dengan memperkenalkan konsep tekanan osmotik. Yang terakhir adalah ukuran kecenderungan pelarut untuk melewati partisi semi-permeabel ke dalam larutan tertentu. Ini sama dengan tekanan tambahan yang harus diterapkan pada larutan agar osmosis berhenti (efek tekanan dikurangi menjadi peningkatan pelepasan molekul pelarut dari larutan).

Larutan yang memiliki tekanan osmotik yang sama disebut isotonik. Dalam biologi, larutan dengan tekanan osmotik lebih besar dari pada isi intraseluler disebut hipertensi, dengan lebih sedikit hipotonik. Solusi yang sama adalah hipertonik untuk satu jenis sel, isotonik untuk yang lain, dan hipotonik untuk yang ketiga.

Sebagian besar jaringan organisme memiliki sifat semi-permeabilitas. Oleh karena itu, fenomena osmotik sangat penting untuk aktivitas vital organisme hewan dan tumbuhan. Proses pencernaan, metabolisme, dll. terkait erat dengan permeabilitas jaringan yang berbeda untuk air dan zat terlarut tertentu. Fenomena osmosis menjelaskan beberapa masalah yang berkaitan dengan hubungan organisme dengan lingkungan. Misalnya karena ikan air tawar tidak bisa hidup di air laut, dan ikan laut di air sungai.

Van't Hoff menunjukkan bahwa tekanan osmotik dalam larutan non-elektrolit sebanding dengan konsentrasi molar zat terlarut.

R osm = denganRT,

dimana R osm - tekanan osmotik, kPa; c - konsentrasi molar, mol / dm 3; R adalah konstanta gas, sama dengan 8,314 J/mol∙K; T - suhu, K.

Bentuk persamaan ini mirip dengan persamaan Mendeleev-Clapeyron untuk gas ideal, tetapi persamaan ini menggambarkan proses yang berbeda. Tekanan osmotik muncul dalam larutan ketika sejumlah tambahan pelarut menembus ke dalamnya melalui partisi semi-permeabel. Tekanan ini adalah gaya yang mencegah pemerataan konsentrasi lebih lanjut.

Van't Hoff diformulasikan hukum tekanan osmotik: tekanan osmotik sama dengan tekanan yang akan dihasilkan zat terlarut jika, dalam bentuk gas ideal, menempati volume yang sama dengan yang ditempati larutan pada suhu yang sama.

Tekanan uap jenuh. hukum Raul.

Pertimbangkan larutan encer dari zat A yang tidak mudah menguap (padat) dalam pelarut cair yang mudah menguap B. Dalam hal ini, tekanan uap jenuh total di atas larutan ditentukan oleh tekanan uap parsial pelarut, karena tekanan uap larutan terlarut dapat diabaikan.

Raoult menunjukkan bahwa tekanan uap jenuh pelarut di atas larutan P lebih kecil daripada di atas pelarut murni P°. Selisih ° - = disebut penurunan mutlak tekanan uap di atas larutan. Nilai ini, mengacu pada tekanan uap pelarut murni, yaitu, (P ° -P) / P ° \u003d P / P °, disebut penurunan relatif tekanan uap.

Menurut hukum Raoult, penurunan relatif tekanan uap jenuh pelarut di atas larutan sama dengan fraksi mol zat terlarut yang tidak mudah menguap.

(P ° -P) / P ° \u003d N \u003d 1 / (ν 1 + 2) \u003d m r.v. /M r.v. / (m r.v. / M r.v + m r-la. / M r-la) \u003d X A

di mana X A adalah fraksi mol zat terlarut. Dan karena 1 = m r.v. /M r.v, maka dengan menggunakan hukum ini, Anda dapat menentukan massa molar zat terlarut.

Konsekuensi dari hukum Raoult. Penurunan tekanan uap di atas larutan zat yang tidak mudah menguap, misalnya, dalam air, dapat dijelaskan dengan menggunakan prinsip pergeseran kesetimbangan Le Chatelier. Memang, dengan peningkatan konsentrasi komponen non-volatil dalam larutan, keseimbangan dalam sistem uap jenuh air bergeser ke arah kondensasi sebagian uap (reaksi sistem terhadap penurunan konsentrasi air ketika zat dilarutkan), yang menyebabkan penurunan tekanan uap.

Penurunan tekanan uap di atas larutan dibandingkan dengan pelarut murni menyebabkan kenaikan titik didih dan penurunan titik beku larutan dibandingkan dengan pelarut murni (t). Nilai-nilai ini sebanding dengan konsentrasi molar zat terlarut - non-elektrolit, yaitu:

t= K∙s t = K∙t∙1000/M∙a,

di mana c m adalah konsentrasi molar larutan; a adalah massa pelarut. Faktor proporsionalitas Ke , kenaikan titik didih disebut konstanta ebullioskopik untuk pelarut tertentu (E ), dan untuk menurunkan titik beku - konstanta cryoscopic(Ke ). Konstanta ini, yang secara numerik berbeda untuk pelarut yang sama, mencirikan peningkatan titik didih dan penurunan titik beku larutan 1-molar, mis. ketika melarutkan 1 mol non-elektrolit non-volatil dalam 1000 g pelarut. Oleh karena itu, mereka sering disebut sebagai kenaikan molar pada titik didih dan penurunan molar pada titik beku larutan.

Konstanta kriskopik dan ebullioskopik tidak bergantung pada konsentrasi dan sifat zat terlarut, tetapi hanya bergantung pada sifat pelarut dan dicirikan oleh dimensi kg∙deg/mol.