Chemija · Pamoka

Tirpikliai, tirpinamosios medžiagos ir tirpimas

Sekti, kaip tirpinamoji medžiaga patenka į tirpiklį, neprarandant jos molekulių, jonų ar atomų iš akių. Paaiškinti solvataciją ir sąveikų pusiausvyrą, kartu atskiriant tirpimą nuo neriboto tirpumo.

Grįžti į chemijos planą

Baigę pamoką, galėsite

Nustatyti tirpinamąją medžiagą ir tirpiklį nurodytame mišinyje.
Atskirti ištirpusias molekules nuo jonų.
Paaiškinti, kodėl tirpstant gali būti sugeriama arba išskiriama šiluma.

Įvardykite mišinio komponentus

Kai šiek tiek cukraus ištirpsta vandenyje, įprastai vanduo vadinamas tirpikliu, o cukrus – tirpinamąja medžiaga. Tirpale ištirpusios dalelės yra tolygiai pasiskirsčiusios aprašymui aktualiu masteliu. Tirpinamoji medžiaga tebėra tirpale net tada, kai atskirų cukraus kristalų nebematyti.

Tirpalai būna ne tik skysti: dujos gali sudaryti vienalyčius mišinius, o kai kurios kietosios medžiagos sudaro kietuosius tirpalus. Tirpiklis ir tirpinamoji medžiaga yra komponentų pavadinimai, parenkami taip, kad būtų patogu apibūdinti mišinį; dažnai tirpikliu vadinamas komponentas, kurio yra daugiau. Nurodykite tikruosius komponentus, o ne manykite, kad kiekvienas tirpiklis yra vanduo.

Skirtingos tirpinamosios medžiagos gali pasklisti skirtingomis dalelėmis

Cukrus gali išlikti ištirpusių molekulių pavidalu. Tirpstant joninei druskai, ją sudarantys jonai gali atsiskirti, o tirpiklio molekulės juos apsupa. Ištirpusios cheminės dalelės taip pat gali reaguoti su tirpikliu, todėl pradinės medžiagos pavadinimas gali neapimti visų galutiniame tirpale esančių cheminių dalelių rūšių.

Tirpstant ne visada susidaro jonai, o pats tirpimas savaime nereiškia cheminio virsmo. Prieš nustatydami mechanizmą, įvardykite daleles ir bet kokią vykstančią reakciją. Elementų ir krūvio apskaita leidžia patikrinti, ar siūlomame joniniame apraše išsaugomi sudėties elementai ir bendrasis krūvis.

Aprašydami tirpimą, veskite dalelių apskaitą

Prieš tirpimą	Ištirpusių dalelių aprašas	Sudedamųjų dalių patikra	Bendrojo krūvio patikra
Dvi nurodytos cukraus molekulės	Dvi ištirpusios to paties cukraus molekulės	Kiekvienos molekulės formulė išlieka nepakitusi	Neutralios ir prieš tirpimą, ir po jo
Du NaCl formuliniai vienetai iš joninės kietosios medžiagos	Du Na⁺ ir du Cl⁻	Abiejose pusėse – po du Na ir du Cl	2(+1) + 2(−1) = 0

Du iliustraciniai dalelių apskaitos aprašai. Vandens molekulės neskaičiuojamos. NaCl eilutėje taikomas įvadiniam aiškinimui skirtas visiškos disociacijos ribinis atvejis, neteigiant, kad esant bet kuriai koncentracijai jonai yra idealūs ir tarpusavyje nepriklausomi.

Tirpiklio aplinka – aprašo dalis

Solvatacija reiškia, kad tirpiklis apsupa tirpinio daleles ir su jomis sąveikauja. Kai tirpiklis yra vanduo, tai vadinama hidratacija. Polinė vandens sandara padeda jam sąveikauti su jonais, tačiau svarbios ir kitos jo sąveikos. Ši aplinka yra dinamiška, o ne nuolat nekintantys vienodų molekulių apvalkalai.

Įvadiniame visiškai disocijavusio NaCl apraše kiekvienas ištirpęs formulinis vienetas suteikia vieną Na⁺ ir vieną Cl⁻ joną. Toks skaičiavimas nereiškia, kad tirpale yra pavienių neutralių NaCl molekulių. Esant didesnėms koncentracijoms, jonų sąveikas ir galimą asociaciją reikia nagrinėti išsamiau.

Mišinio susidarymas gali būti palankus ir neišskiriant šilumos

Tirpinio dalelėms atskirti ir vietai tarp tirpiklio dalelių sudaryti reikia energijos; susidarant tirpinio ir tirpiklio sąveikoms, energija gali išsiskirti. Priklausomai nuo šių energijos pokyčių balanso, tirpstant šiluma gali būti sugeriama arba išskiriama. Šie etapai yra naudingas samprotavimo būdas, o ne pažodinė žingsnių seka, kurią turi pereiti kiekviena dalelė.

Ar mišinys susidarys nurodytomis sąlygomis, priklauso ne vien nuo šilumos perdavimo ženklo; svarbios ir entropija bei pusiausvyra. „Panašus tirpsta panašiame“ yra naudinga sąveikų vertinimo gairė, o ne universali taisyklė. Kai kurių tirpinių pusiausvyrinis tirpumas yra ribotas, o maišymas gali pagreitinti pusiausvyros pasiekimą, nepakeisdamas šios ribos nekintančiomis sąlygomis. Visiškai tarpusavyje besimaišantys skysčiai atitinkamomis sąlygomis gali maišytis bet kokiomis proporcijomis.

Išnagrinėti pavyzdžiai

Patikrinkite jonų skaičių

Pagal įvadinį visiškos disociacijos aprašą, kokius jonus suteikia trys NaCl formuliniai vienetai?

Kiekviename formuliniame vienete yra vienas Na ir vienas Cl.
Nurodytame ištirpusios medžiagos apraše priskirkite Na⁺ ir Cl⁻ jonus.
Patikrinkite, ar yra po tris kiekvieno elemento atomus ir ar bendrasis krūvis yra 3(+1) + 3(−1) = 0.

Trys Na⁺ ir trys Cl⁻ jonai. Tai dalelių apskaita taikant nurodytą artinį, o ne prognozė, kad kiekvienas realus joninis tirpalas yra idealus.

Pabandykite patys

Ar ištirpusi medžiaga išnyko, jei atskirų jos kristalų nebematyti?
Rodyti atsakymą ir paaiškinimą
Ne.
Jos dalelės gali likti pasklidusios tirpale.
Ar kiekviena ištirpusi medžiaga virsta jonais?
Rodyti atsakymą ir paaiškinimą
Ne.
Daugelis medžiagų tirpale išlieka molekulių pavidalu; aprašymas priklauso nuo cheminių dalelių rūšių ir reakcijų.
Kas yra hidratacija?
Rodyti atsakymą ir paaiškinimą
Solvatacija vandeniu.
Ji apibūdina ištirpusias daleles supančią vandens aplinką ir jų sąveikas su vandeniu.
Ar vykstant tirpimui visada būtinai išsiskiria šiluma?
Rodyti atsakymą ir paaiškinimą
Ne.
Bendras šilumos kiekis gali būti teigiamas arba neigiamas; susimaišymo laipsnis taip pat priklauso nuo entropijos ir pusiausvyros.

Ką verta įsidėmėti

Nustatykite tikruosius komponentus ir ištirpusias chemines daleles.
Tai, kad kristalų nematyti, nereiškia, kad nėra tirpinio.
Hidratacija – tai solvatacija vandeniu.
Siūlomame dalelių apraše išlaikykite sudedamųjų dalių skaičių ir krūvį.

Šaltiniai

Mokomoji medžiaga ir žinynai, kuriais remiasi pamokos paaiškinimai ir pavyzdžiai.