수용액은 물질을 분해하는 물을 사용하는 솔루션이다. 예를 들어, 진흙이나 설탕 물. 화학 종이 물에 용해되면 화학명 뒤에 (aq)라고 표기합니다.
친수성 (물을 좋아하는) 물질과 많은 이온 화합물은 물에 용해되거나 해리됩니다. 예를 들어, 식염이나 염화나트륨이 물에 용해되면 이온으로 분해되어 Na + (aq) 및 Cl- (aq)를 형성합니다.
그림 1 : 중크롬산 칼륨 수용액.
소수성 (물을 두려워하는) 물질은 일반적으로 물에 용해되지 않거나 수용액을 형성하지 않습니다. 예를 들어, 기름과 물을 섞어도 용해 또는 해리가 발생하지 않습니다.
많은 유기 화합물은 소수성입니다. 비 전해질은 물에 용해 될 수 있지만 이온으로 해리되지 않고 분자로서의 무결성을 유지합니다. 비 전해질의 예로는 설탕, 글리세롤, 요소 및 메틸 설 포닐 메탄 (MSM)이 있습니다.
수용액의 특성
수성 용액은 종종 전기를 전도합니다. 강한 전해질을 포함하는 용액은 좋은 전기 전도체 (예 : 해수) 인 반면, 약한 전해질을 포함하는 용액은 열악한 전도체 (예 : 수돗물) 인 경향이 있습니다.
그 이유는 강한 전해질은 물속에서 완전히 해리되는 반면 약한 전해질은 불완전하게 해리되기 때문입니다.
종 간의 화학 반응이 수용액에서 발생하는 경우 반응은 일반적으로 이중 치환 반응 (복분해 또는 이중 치환이라고도 함)입니다.
이러한 유형의 반응에서 한 시약의 양이온이 다른 시약의 양이온을 대신하여 일반적으로 이온 결합을 형성합니다. 그것을 생각하는 또 다른 방법은 반응성 이온이 "파트너를 전환"한다는 것입니다.
수용액에서의 반응은 물에 용해되거나 침전물을 생성 할 수있는 제품을 생성 할 수 있습니다.
침전물은 용해도가 낮은 화합물로 종종 용액에서 고체로 떨어집니다.
산, 염기 및 pH라는 용어는 수용액에만 적용됩니다. 예를 들어 레몬 즙이나 식초 (2 가지 수용액)의 pH를 측정 할 수 있으며 약산성이지만 pH 종이를 사용한 식물성 기름 테스트에서는 의미있는 정보를 얻을 수 없습니다.
일부 고체가 물에 용해되는 이유는 무엇입니까?
우리가 커피 나 차를 달게하기 위해 사용하는 설탕은 분자 고체이며, 개별 분자는 상대적으로 약한 분자간 힘에 의해 결합됩니다.
설탕이 물에 용해되면 개별 자당 분자 사이의 약한 결합이 끊어지고 이러한 C12H22O11 분자가 용액으로 방출됩니다.
그림 1 : 물에 설탕의 용해.
자당에서 C12H22O11 분자 사이의 결합을 끊으려면 에너지가 필요합니다. 또한 이러한 자당 분자 중 하나를 용액에 삽입하기 위해 끊어야하는 물의 수소 결합을 끊는 데 에너지가 필요합니다.
약간 극성의 자당 분자가 극성 물 분자와 분자간 결합을 형성 할 때 에너지가 방출되기 때문에 설탕은 물에 용해됩니다.
용질과 용제 사이에 형성되는 약한 결합은 순수한 용질과 용제의 구조를 변경하는 데 필요한 에너지를 보상합니다.
설탕과 물의 경우이 과정이 매우 잘 작동하여 최대 1800g의 자당을 1 리터의 물에 녹일 수 있습니다.
이온 성 고체 (또는 염)에는 양이온과 음이온이 포함되어 있으며, 이는 반대 전하를 가진 입자 사이의 큰 인력 덕분에 서로 결합되어 있습니다.
이러한 고체 중 하나가 물에 용해되면 고체를 구성하는 이온이 용액으로 방출되어 극성 용매 분자와 결합합니다.
그림 2 : 물에 염화나트륨의 용해.
NaCl (s)»Na + (aq) + Cl- (aq)
우리는 일반적으로 소금이 물에 용해되면 이온으로 해리된다고 가정 할 수 있습니다.
이온이 물 분자와 상호 작용할 때 방출되는 에너지가 고체의 이온 결합을 끊는 데 필요한 에너지와 이온이 삽입 될 수 있도록 물 분자를 분리하는 데 필요한 에너지보다 클 경우 이온 화합물은 물에 용해됩니다. 해결책.
용해도 규칙
용질의 용해도에 따라 세 가지 가능한 결과가 있습니다.
1) 용액이 용해 할 수있는 최대량 (용해도)보다 적은 용질이 있으면 희석 된 용액입니다.
2) 용질의 양이 용해도와 정확히 같은 양이면 포화됩니다.
3) 용해 할 수있는 것보다 많은 용질이있는 경우, 과잉 용질은 용액에서 분리됩니다.
이 분리 과정에 결정화가 포함되면 침전물이 생성됩니다. 침전은 용액의 안정성을 높이기 위해 용질의 농도를 포화 상태로 감소시킵니다.
다음은 일반적인 이온 성 고체에 대한 용해도 규칙입니다. 두 규칙이 서로 모순되는 것처럼 보이면 앞의 규칙이 우선합니다.
1- I 족 원소 (Li + , Na + , K + , Cs + , Rb + ) 를 포함하는 염 은 용해됩니다. 이 규칙에는 몇 가지 예외가 있습니다. 암모늄 이온 (NH 4 + )을 포함하는 염도 용해됩니다.
2- 질산염을 함유하는 염 (NO 3 - )는 일반적으로 가용성이다.
3- Cl-, Br-또는 I-를 포함하는 염은 일반적으로 용해됩니다. 이 규칙의 중요한 예외는 Ag + , Pb2 + 및 (Hg2) 2+ 의 할로겐화물 염입니다 . 따라서 AgCl, PbBr 2 및 Hg 2 Cl 2 는 불용성입니다.
4- 대부분의 은염은 불용성입니다. AgNO 3 및 Ag (C 2 H 3 O 2 )는 은의 일반적인 용해성 염입니다. 사실상 다른 모든 것은 불용성입니다.
5- 대부분의 황산염은 용해됩니다. 이 규칙의 주요 예외에는 CaSO 4 , BaSO 4 , PbSO 4 , Ag 2 SO 4 및 SrSO 4가 포함 됩니다.
6- 대부분의 수산화 염은 약간만 용해됩니다. 그룹 I 원소의 수산 화염은 용해됩니다. 그룹 II 원소 (Ca, Sr 및 Ba)의 수산 화염은 약간 용해됩니다.
전이 금속과 Al 3 + 의 수산화 염 은 불용성입니다. 따라서 Fe (OH) 3 , Al (OH) 3 , Co (OH) 2 는 용해되지 않습니다.
7- 대부분의 전이 금속 황화물은 CdS, FeS, ZnS 및 Ag 2 S를 포함하여 매우 불용성 입니다. 비소, 안티몬, 비스무트 및 납의 황화물도 불용성입니다.
8- 탄산염은 종종 불용성입니다. 그룹 II 카보네이트 (카코 3 , SrCO 3 및 된 BaCO3 3 )로서 FECO이다 불용성 3 및 PbCO 3 .
9- 크로메이트는 종종 불용성입니다. 예로는 PbCrO 4 및 BaCrO 4가 있습니다.
10- Ca 3 (PO 4 ) 2 및 Ag 3 PO 4 와 같은 인산염 은 종종 불용성입니다.
11- BaF 2 , MgF 2 및 PbF 2 와 같은 불화물 은 종종 불용성입니다.
수용액 용해도의 예
콜라, 소금물, 빗물, 산성 용액, 염기 용액 및 소금 용액이 수용액의 예입니다. 수용액이 있으면 침전 반응에 의해 침전을 유도 할 수 있습니다.
침전 반응은 때때로 "이중 변위"반응이라고합니다. 두 화합물의 수용액이 혼합 될 때 침전물이 형성되는지 확인하려면 :
- 용액의 모든 이온을 기록하십시오.
- 이들 (양이온과 음이온)을 결합하여 모든 잠재적 침전물을 얻습니다.
- 용해도 규칙을 사용하여 어떤 조합 (있는 경우)이 불용성이고 침전 될 것인지 결정합니다.
예 1 : Ba (NO
용액 중의 이온이 본 : 바 2+ , NO 3 - , 나트륨 + , CO 3 2-
잠재적 침전물 : BaCO 3 , NaNO3
용해도 규칙 : BaCO 3 는 불용성 (규칙 5), NaNO 3 는 용해성 (규칙 1)입니다.
완전한 화학 방정식 :
Ba (NO 3 ) 2 (aq) + Na 2 CO 3 (aq)»BaCO 3 (s) + 2NaNO 3 (aq)
순 이온 방정식 :
Ba 2+ (aq) + CO 3 2- (aq) »BaCO 3 (s)
예 2 : Pb (NO
용액 내의 이온 존재 PB : 2+ , NO 3 - , NH 4 + , I -
잠재적 침전물 : PbI 2 , NH 4 NO 3
용해도 규칙 : PbI 2 는 불용성 (규칙 3), NH 4 NO 3 는 가용성입니다 (규칙 1).
완전한 화학 방정식 : Pb (NO 3 ) 2 (aq) + 2NH 4 I (aq) »PbI 2 (s) + 2NH 4 NO 3 (aq)
인터넷 이온 식 : 납 2+ (AQ) + 2I - (AQ) »PBI 2 (들).
참고 문헌
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