Влажна врска - 1 дел

Неорганските соединенија обично не се поврзуваат со влага, додека органските соединенија се обратно. На крајот на краиштата, првите се суви карпи, а вторите доаѓаат од водни живи организми. Сепак, широко распространетите асоцијации имаат малку врска со реалноста. Во овој случај, тоа е слично: водата може да се исцеди од камења, а органските соединенија можат да бидат многу суви.

Водата е сеприсутна супстанца на Земјата и не е чудно што може да се најде и во други хемиски соединенија. Понекогаш тоа е лабаво поврзано со нив, затворено во нив, се манифестира во латентна форма или отворено ја гради структурата на кристалите.

Првите нешта прво. На почетокот…

…влага

Многу хемиски соединенија имаат тенденција да апсорбираат вода од нивната околина - на пример, добро познатата кујнска сол, која често се собира во парната и влажна атмосфера на кујната. Таквите супстанции се хигроскопни и влагата што ја предизвикуваат хигроскопска вода. Меѓутоа, кујнската сол бара доволно висока релативна влажност (види рамка: Колку вода има во воздухот?) за да ја врзе водената пареа. Во меѓувреме, во пустината постојат супстанции кои можат да ја апсорбираат водата од околината.

Колку вода има во воздухот?

Апсолутна влажност е количината на водена пареа содржана во единица волумен на воздух на дадена температура. На пример, на 0°С за 1 m³ Во воздухот може да има максимум (за да нема кондензација) од околу 5 g вода, на 20 ° C - околу 17 g вода, а на 40 ° C - повеќе од 50 g. Во топла кујна или бања, затоа ова е доста влажно.

Релативна влажност е односот на количината на водена пареа по единица волумен на воздух до максималната количина на дадена температура (изразена во проценти).

Следниот експеримент ќе бара натриум NaOH или калиум хидроксид KOH. Ставете сложена таблета (како што се продаваат) на стакло за часовник и оставете малку во воздух. Наскоро ќе забележите дека пастилата почнува да се покрива со капки течност, а потоа да се шири. Ова е ефектот на хигроскопноста на NaOH или KOH. Со поставување на примероците во различни простории од куќата, можете да ја споредите релативната влажност на овие места (1).

1. Таложење на NaOH на часовно стакло (лево) и истиот талог по неколку часа во воздух (десно).

2. Лабораториски десикатор со силиконски гел (фото: Wikimedia/Hgrobe)

Хемичарите, а не само тие, го решаваат проблемот со содржината на влага во супстанцијата. Хигроскопска вода тоа е непријатна контаминација од хемиско соединение, а неговата содржина, згора на тоа, е нестабилна. Овој факт го отежнува мерењето на количината на реагенс потребна за реакцијата. Решението, се разбира, е да се исуши супстанцијата. Во индустриски размери, ова се случува во загреани комори, односно во зголемена верзија на домашна печка.

Во лабораториите, покрај електричните сушари (повторно, рерните), ексикаторни (исто така за складирање на веќе исушени реагенси). Станува збор за стаклени садови, цврсто затворени, на чие дно има високо хигроскопна супстанција (2). Неговата задача е да ја апсорбира влагата од сушеното соединение и да ја одржува влажноста во внатрешноста на сушечот ниска.

Примери на десиканти: безводни соли на CaCl.₂ Јас MgSO₄, фосфор (V) оксиди P₄O₁₀ и калциум CaO и силика гел (силика гел). Последново ќе го најдете и во форма на кесички за сушење сместени во индустриски и прехранбени пакувања (3).

3. Силиконски гел за заштита на храната и индустриските производи од влага.

Многу одвлажнувачи може да се регенерираат ако апсорбираат премногу вода - само загрејте ги.

Има и хемиска контаминација. флаширана вода. Продира во кристалите при нивниот брз раст и создава простори исполнети со растворот од кој настанал кристалот, опкружен со цврста материја. Можете да се ослободите од течните меурчиња во кристалот со растворање на соединението и негово рекристализирање, но овој пат под услови кои го забавуваат растот на кристалот. Тогаш молекулите „уредно“ ќе се сместат во кристалната решетка, не оставајќи празнини.

скриена вода

Во некои соединенија, водата постои во латентна форма, но хемичарот може да ја извлече од нив. Може да се претпостави дека ќе ослободите вода од кое било соединение кислород-водород под соодветни услови. Ќе го натерате да се откаже од вода со загревање или со дејство на друга супстанција која силно ја апсорбира водата. Вода во таква врска уставна вода. Обидете се со двата методи на хемиска дехидрација.

4. Водената пареа се кондензира во епрувета кога хемикалиите се дехидрираат.

Истурете малку сода бикарбона во епрувета, т.е. натриум бикарбонат NaHCO.₃. Можете да го набавите во самопослуга, а се користи на пример во кујната. како квасец за печење (но има и многу други намени).

Ставете ја епрувета во пламенот на пламеникот под агол од приближно 45° со излезниот отвор свртен кон вас. Ова е еден од принципите на лабораториска хигиена и безбедност - вака се заштитувате во случај на ненадејно ослободување на загреана материја од епрувета.

Греењето не е нужно силно, реакцијата ќе започне на 60 ° C (доволно е метил горилник или дури и свеќа). Внимавајте на врвот на садот. Ако цевката е доволно долга, капките течност ќе почнат да се собираат на излезот (4). Ако не ги гледате, ставете ладно стакло за часовник над излезот од епрувета - на него се кондензира водена пареа ослободена за време на распаѓањето на сода бикарбона (симболот D над стрелката го означува загревањето на супстанцијата):

5. Црното црево излегува од чашата.

Вториот гасен производ, јаглерод диоксид, може да се открие со помош на варова вода, т.е. заситен раствор калциум хидроксид Са (вклучено)₂. Неговата заматеност предизвикана од таложење на калциум карбонат е показател за присуството на CO₂. Доволно е да земете капка од растворот на багета и да ја ставите на крајот од епрувета. Ако немате калциум хидроксид, направете варова вода со додавање на раствор на NaOH на кој било раствор на калциумова сол растворлив во вода.

Во следниот експеримент, ќе го користите следниот кујнски реагенс - обичен шеќер, односно сахароза Ц.₁₂H2₂O₁₁. Ќе ви треба и концентриран раствор на сулфурна киселина H₂SO₄.

Веднаш ве потсетувам на правилата за работа со овој опасен реагенс: потребни се гумени ракавици и очила, а експериментот се изведува на пластичен послужавник или пластична обвивка.

Шеќерот се истура во мала чаша за половина колку што е наполнет садот. Сега истурете во раствор од сулфурна киселина во количина еднаква на половина од истурениот шеќер. Содржината промешајте ја со стаклена шипка за киселината да биде рамномерно распоредена низ волуменот. Ништо не се случува некое време, но одеднаш шеќерот почнува да потемнува, потоа поцрнува и на крајот почнува да го „напушта“ садот.

Порозна црна маса, која повеќе не личи на бел шеќер, лази од чашата како змија од кошница на факири. Целата работа се загрева, се гледаат облаци од водена пареа, па дури и се слуша шушкање (ова е и водена пареа која излегува од пукнатините).

Искуството е атрактивно, од категоријата на т.н. хемиски црева (5). Хигроскопноста на концентриран раствор на H е одговорна за набљудуваните ефекти.₂SO₄. Тој е толку голем што водата влегува во растворот од други супстанции, во овој случај сахароза:

Остатоците од дехидрација на шеќер се заситени со водена пареа (запомнете дека при мешање на концентриран H₂SO₄ со вода се ослободува многу топлина), што предизвикува значително зголемување на нивниот волумен и ефект на подигнување на масата од стаклото.

Заробена во кристал

6. Загревање на кристален бакар сулфат (II) во епрувета. Видлива е делумна дехидрација на соединението.

И друг вид на вода содржана во хемикалии. Овој пат се појавува експлицитно (за разлика од уставната вода), а нејзината количина е строго дефинирана (а не произволна, како во случајот со хигроскопската вода). Ова вода за кристализацијашто им дава боја на кристалите - кога ќе се отстранат, тие се распаѓаат во аморфен прав (што ќе го видите експериментално, како што доликува на хемичар).

Резервирајте сини кристали на хидриран бакар(II) сулфат CuSO₄× 5ч₂О, еден од најпопуларните лабораториски реагенси. Истурете мала количина мали кристали во епрувета или испарувач (вториот метод е подобар, но во случај на мала количина од соединението, може да се користи и епрувета; повеќе за тоа за еден месец). Нежно почнете да загревате над пламенот на пламеникот (доволна е светилка за денатуриран алкохол).

Често тресете ја цевката подалеку од вас или мешајте ја багетата во испарувачот поставен во рачката на стативот (не се навалувајте над стаклените садови). Како што се зголемува температурата, бојата на солта почнува да бледнее, додека конечно не стане речиси бела. Во овој случај, капки течност се собираат во горниот дел од епрувета. Ова е водата отстранета од кристалите на солта (загревањето во испарувач ќе ја открие водата со поставување на ладно стакло за часовник над садот), која во меѓувреме се распаднала во прав (6). Дехидрацијата на соединението се јавува во фази:

Понатамошното зголемување на температурата над 650°C предизвикува распаѓање на безводната сол. Бел прав безводен CuSO₄ чувајте го во цврсто навртуван контејнер (можете да ставите кеса што ја апсорбира влагата во неа).

Можеби ќе прашате: како знаеме дека дехидрацијата се јавува како што е опишано во равенките? Или зошто врските го следат овој модел? Наредниот месец ќе работите на одредување на количината на вода во оваа сол, сега ќе одговорам на првото прашање. Методот со кој можеме да ја набљудуваме промената на масата на супстанцијата со зголемување на температурата се нарекува термогравиметриска анализа. Испитната супстанција се става на палета, таканаречената термичка рамнотежа, и се загрева, читајќи ги промените на тежината.

Се разбира, денес термобалансите сами ги снимаат податоците, истовремено цртајќи го соодветниот график (7). Обликот на кривата на графиконот покажува на која температура се случува „нешто“, на пример, испарлива супстанција се ослободува од соединението (губење на тежината) или се комбинира со гас во воздухот (тогаш масата се зголемува). Промената на масата ви овозможува да одредите што и во која количина е намалено или зголемено.

7. График на термогравиметриска крива на кристален бакар(II) сулфат.

Хидриран CuSO₄ има речиси иста боја како и неговиот воден раствор. Ова не е случајно. Cu јон во раствор₂+ е опкружен со шест молекули на вода, а во кристалот - со четири, што лежи на аглите на плоштадот, чиј центар е. Над и под металниот јон се наоѓаат сулфатни анјони, од кои секој „сервира“ два соседни катјони (така што стехиометријата е точна). Но, каде е петтата молекула на вода? Се наоѓа помеѓу еден од сулфатните јони и молекулата на водата во појасот што го опкружува бакарниот (II) јон.

И повторно, љубопитниот читател ќе праша: од каде го знаете ова? Овој пат од слики на кристали добиени со нивно зрачење со рендгенски зраци. Меѓутоа, објаснувањето зошто безводното соединение е бело, а хидрираното соединение е сино е напредна хемија. Време е таа да учи.

Видете исто така: