Basang relasyon - part 1

Ang mga inorganikong compound ay karaniwang hindi nauugnay sa kahalumigmigan, habang ang mga organikong compound ay kabaligtaran. Pagkatapos ng lahat, ang una ay mga tuyong bato, at ang huli ay nagmula sa mga nabubuhay na organismo sa tubig. Gayunpaman, ang laganap na mga asosasyon ay walang gaanong kinalaman sa katotohanan. Sa kasong ito, ito ay katulad: ang tubig ay maaaring pisilin mula sa mga bato, at ang mga organikong compound ay maaaring maging masyadong tuyo.

Ang tubig ay isang ubiquitous substance sa Earth, at hindi nakakagulat na ito ay matatagpuan din sa iba pang mga kemikal na compound. Minsan ito ay maluwag na konektado sa kanila, nakapaloob sa loob ng mga ito, nagpapakita ng sarili sa isang nakatagong anyo o lantarang nagtatayo ng istraktura ng mga kristal.

Una sa lahat. Sa simula…

… kahalumigmigan

Maraming mga kemikal na compound ang may posibilidad na sumipsip ng tubig mula sa kanilang kapaligiran - halimbawa, ang kilalang table salt, na kadalasang nagkumpol-kumpol sa umuusok at mahalumigmig na kapaligiran ng kusina. Ang mga naturang substance ay hygroscopic at ang moisture na dulot nito hygroscopic na tubig. Gayunpaman, ang table salt ay nangangailangan ng sapat na mataas na relatibong halumigmig (tingnan ang kahon: Gaano karaming tubig ang nasa hangin?) upang mabigkis ang singaw ng tubig. Samantala, sa disyerto ay may mga sangkap na maaaring sumipsip ng tubig mula sa kapaligiran.

Gaano karaming tubig ang nasa hangin?

Ganap na kahalumigmigan ay ang dami ng singaw ng tubig na nakapaloob sa isang yunit ng dami ng hangin sa isang naibigay na temperatura. Halimbawa, sa 0°С sa 1 m³ Sa hangin ay maaaring magkaroon ng isang maximum (upang walang condensation) ng tungkol sa 5 g ng tubig, sa 20 ° C - tungkol sa 17 g ng tubig, at sa 40 ° C - higit sa 50 g. Sa isang mainit na kusina o banyo, kaya medyo basa ito.

Kakaugnay na kahalumigmigan ay ang ratio ng dami ng tubig na singaw sa bawat yunit ng dami ng hangin sa pinakamataas na halaga sa isang naibigay na temperatura (ipinahayag bilang isang porsyento).

Ang susunod na eksperimento ay mangangailangan ng sodium NaOH o potassium hydroxide KOH. Maglagay ng compound tablet (habang ibinebenta ang mga ito) sa isang baso ng relo at iwanan sa hangin nang ilang sandali. Sa lalong madaling panahon mapapansin mo na ang lozenge ay nagsisimula na sakop ng mga patak ng likido, at pagkatapos ay kumalat. Ito ang epekto ng hygroscopicity ng NaOH o KOH. Sa pamamagitan ng paglalagay ng mga sample sa iba't ibang silid ng bahay, maihahambing mo ang relatibong halumigmig ng mga lugar na ito (1).

1. Pag-ulan ng NaOH sa isang baso ng relo (kaliwa) at ang parehong pag-ulan pagkatapos ng ilang oras sa hangin (kanan).

2. Laboratory desiccator na may silicone gel (larawan: Wikimedia/Hgrobe)

Ang mga chemist, at hindi lamang sila, ay nilulutas ang problema ng moisture content ng isang substance. Hygroscopic na tubig ito ay isang hindi kanais-nais na kontaminasyon ng isang kemikal na tambalan, at ang nilalaman nito, bukod dito, ay hindi matatag. Ang katotohanang ito ay nagpapahirap na timbangin ang dami ng reagent na kinakailangan para sa reaksyon. Ang solusyon, siyempre, ay upang matuyo ang sangkap. Sa isang pang-industriya na sukat, ito ay nangyayari sa mga pinainit na silid, iyon ay, sa isang pinalaki na bersyon ng isang oven sa bahay.

Sa mga laboratoryo, bilang karagdagan sa mga electric dryer (muli, mga oven), eksykatoryo (para rin sa pag-iimbak ng mga natuyong reagents). Ang mga ito ay mga sisidlan ng salamin, mahigpit na sarado, sa ilalim kung saan mayroong isang mataas na hygroscopic substance (2). Ang trabaho nito ay sumipsip ng kahalumigmigan mula sa pinatuyong tambalan at panatilihing mababa ang halumigmig sa loob ng desiccator.

Mga halimbawa ng desiccants: Anhydrous CaCl salts.₂ sa MgSO₄, phosphorus (V) oxides P₄O₁₀ at calcium CaO at silica gel (silica gel). Makikita mo rin ang huli sa anyo ng mga desiccant sachet na inilagay sa pang-industriya at packaging ng pagkain (3).

3. Silicone gel upang protektahan ang pagkain at mga produktong pang-industriya mula sa kahalumigmigan.

Maraming mga dehumidifier ang maaaring mabago kung sumisipsip sila ng masyadong maraming tubig - painitin lamang ang mga ito.

Mayroon ding chemical contamination. de-boteng tubig. Ito ay tumagos sa mga kristal sa panahon ng kanilang mabilis na paglaki at lumilikha ng mga puwang na puno ng solusyon kung saan nabuo ang kristal, na napapalibutan ng isang solid. Maaari mong mapupuksa ang mga likidong bula sa kristal sa pamamagitan ng pagtunaw ng tambalan at pag-recrystallize nito, ngunit sa pagkakataong ito sa ilalim ng mga kondisyon na nagpapabagal sa paglaki ng kristal. Pagkatapos ang mga molekula ay "malinis" na tumira sa kristal na sala-sala, na walang iiwan na mga puwang.

nakatagong tubig

Sa ilang mga compound, ang tubig ay umiiral sa isang nakatagong anyo, ngunit ang chemist ay nakakakuha nito mula sa kanila. Maaaring ipagpalagay na maglalabas ka ng tubig mula sa anumang compound ng oxygen-hydrogen sa ilalim ng tamang mga kondisyon. Aalisin mo ito ng tubig sa pamamagitan ng pag-init o sa pamamagitan ng pagkilos ng ibang substance na malakas na sumisipsip ng tubig. Tubig sa ganoong relasyon tubig sa konstitusyon. Subukan ang parehong paraan ng pag-dehydrate ng kemikal.

4. Namumuo ang singaw ng tubig sa test tube kapag na-dehydrate ang mga kemikal.

Ibuhos ang isang maliit na baking soda sa test tube, i.e. sodium bikarbonate NaHCO.₃. Makukuha mo ito sa grocery store, at ginagamit ito sa kusina, halimbawa. bilang pampaalsa para sa pagluluto ng hurno (ngunit mayroon ding maraming iba pang gamit).

Ilagay ang test tube sa apoy ng burner sa isang anggulo na humigit-kumulang 45° na ang pagbubukas ng labasan ay nakaharap sa iyo. Ito ay isa sa mga prinsipyo ng kalinisan at kaligtasan ng laboratoryo - ito ay kung paano mo pinoprotektahan ang iyong sarili sa kaganapan ng isang biglaang paglabas ng isang pinainit na sangkap mula sa isang test tube.

Ang pag-init ay hindi kinakailangang malakas, ang reaksyon ay magsisimula sa 60 ° C (isang methylated spirit burner o kahit isang kandila ay sapat na). Pagmasdan ang tuktok ng sisidlan. Kung ang tubo ay sapat na ang haba, ang mga patak ng likido ay magsisimulang mangolekta sa labasan (4). Kung hindi mo makita ang mga ito, maglagay ng malamig na baso ng relo sa labasan ng test tube - ang singaw ng tubig na inilabas sa panahon ng agnas ng baking soda ay namumuo dito (ang simbolo D sa itaas ng arrow ay nagpapahiwatig ng pag-init ng sangkap):

5. Lumalabas ang itim na hose sa tasa.

Ang pangalawang gas na produkto, ang carbon dioxide, ay maaaring makita gamit ang lime water, i.e. puspos na solusyon calcium hydroxide Sa (ON)₂. Ang labo nito na dulot ng pag-ulan ng calcium carbonate ay nagpapahiwatig ng pagkakaroon ng CO₂. Ito ay sapat na upang kumuha ng isang patak ng solusyon sa isang baguette at ilagay ito sa dulo ng test tube. Kung wala kang calcium hydroxide, gumawa ng lime water sa pamamagitan ng pagdaragdag ng NaOH solution sa anumang nalulusaw sa tubig na calcium salt solution.

Sa susunod na eksperimento, gagamitin mo ang susunod na reagent sa kusina - regular na asukal, iyon ay, sucrose C.₁₂H2₂O₁₁. Kakailanganin mo rin ang isang puro solusyon ng sulfuric acid H₂SO₄.

Kaagad kong ipinaalala sa iyo ang mga patakaran para sa pagtatrabaho sa mapanganib na reagent na ito: ang mga guwantes na goma at salaming de kolor ay kinakailangan, at ang eksperimento ay isinasagawa sa isang plastic tray o plastic wrap.

Ibuhos ang asukal sa isang maliit na beaker kalahati ng dami ng laman ng sisidlan. Ngayon ibuhos sa isang solusyon ng sulfuric acid sa isang halaga na katumbas ng kalahati ng ibinuhos na asukal. Pukawin ang mga nilalaman gamit ang isang glass rod upang ang acid ay pantay na ibinahagi sa buong volume. Walang nangyayari nang ilang sandali, ngunit biglang ang asukal ay nagsisimulang magdilim, pagkatapos ay nagiging itim, at sa wakas ay nagsisimulang "umalis" sa sisidlan.

Isang buhaghag na itim na masa, hindi na mukhang puting asukal, na gumagapang palabas ng salamin na parang ahas mula sa basket ng mga fakir. Ang buong bagay ay umiinit, ang mga ulap ng singaw ng tubig ay nakikita at kahit isang sutsot ay naririnig (ito rin ay singaw ng tubig na tumatakas mula sa mga bitak).

Ang karanasan ay kaakit-akit, mula sa kategorya ng tinatawag na. mga hose ng kemikal (5). Ang hygroscopicity ng isang puro solusyon ng H ay responsable para sa mga naobserbahang epekto.₂SO₄. Napakalaki nito na ang tubig ay pumapasok sa solusyon mula sa iba pang mga sangkap, sa kasong ito sucrose:

Ang mga nalalabi ng pag-aalis ng tubig sa asukal ay puspos ng singaw ng tubig (tandaan na kapag hinahalo ang puro H₂SO₄ maraming init ang inilabas sa tubig), na nagiging sanhi ng isang makabuluhang pagtaas sa kanilang dami at ang epekto ng pag-aangat ng masa mula sa baso.

Nakulong sa isang kristal

6. Pag-init ng crystalline copper sulfate (II) sa isang test tube. Ang bahagyang pag-aalis ng tubig ng tambalan ay nakikita.

At isa pang uri ng tubig na nakapaloob sa mga kemikal. Sa pagkakataong ito ay tahasan itong lumilitaw (hindi tulad ng konstitusyonal na tubig), at ang halaga nito ay mahigpit na tinukoy (at hindi arbitrary, tulad ng sa kaso ng hygroscopic na tubig). Ito tubig ng pagkikristalkung ano ang nagbibigay ng kulay sa mga kristal - kapag inalis, sila ay naghiwa-hiwalay sa isang amorphous na pulbos (na makikita mo sa eksperimento, bilang angkop sa isang botika).

Mag-stock ng mga asul na kristal ng hydrated copper(II) sulfate CuSO₄×5h₂Oh, isa sa pinakasikat na laboratory reagents. Ibuhos ang isang maliit na halaga ng maliliit na kristal sa isang test tube o evaporator (ang pangalawang paraan ay mas mahusay, ngunit sa kaso ng isang maliit na halaga ng compound, isang test tube ay maaari ding gamitin; higit pa sa iyon sa isang buwan). Dahan-dahang simulan ang pag-init sa ibabaw ng apoy ng burner (sapat na ang isang denatured alcohol lamp).

Iling ang tubo nang madalas palayo sa iyo, o pukawin ang baguette sa evaporator na nakalagay sa hawakan ng tripod (huwag sumandal sa mga babasagin). Habang tumataas ang temperatura, ang kulay ng asin ay nagsisimulang kumupas, hanggang sa tuluyang maging halos puti. Sa kasong ito, ang mga patak ng likido ay nakolekta sa itaas na bahagi ng test tube. Ito ang tubig na inalis mula sa mga kristal ng asin (ang pag-init ng mga ito sa isang evaporator ay maghahayag ng tubig sa pamamagitan ng paglalagay ng malamig na baso ng relo sa ibabaw ng sisidlan), na samantala ay naghiwa-hiwalay sa isang pulbos (6). Ang pag-aalis ng tubig ng tambalan ay nangyayari sa mga yugto:

Ang karagdagang pagtaas sa temperatura sa itaas 650°C ay nagdudulot ng pagkabulok ng anhydrous salt. Puting pulbos na walang tubig na CuSO₄ mag-imbak sa isang mahigpit na screwed na lalagyan (maaari kang maglagay ng moisture-absorbing bag dito).

Maaari mong itanong: paano natin malalaman na ang dehydration ay nangyayari gaya ng inilarawan ng mga equation? O bakit sumusunod ang mga relasyon sa pattern na ito? Magtatrabaho ka sa pagtukoy ng dami ng tubig sa asin na ito sa susunod na buwan, ngayon sasagutin ko ang unang tanong. Ang pamamaraan kung saan maaari nating obserbahan ang pagbabago sa masa ng isang sangkap na may pagtaas ng temperatura ay tinatawag pagsusuri ng thermogravimetric. Ang sangkap ng pagsubok ay inilalagay sa isang papag, ang tinatawag na thermal balance, at pinainit, binabasa ang mga pagbabago sa timbang.

Siyempre, ang mga thermobalance ngayon ay nagtatala ng data mismo, kasabay ng pagguhit ng kaukulang graph (7). Ang hugis ng curve ng graph ay nagpapakita sa kung anong temperatura ang "isang bagay" na nangyayari, halimbawa, ang isang pabagu-bago ng isip na sangkap ay inilabas mula sa tambalan (pagbaba ng timbang) o ito ay pinagsama sa isang gas sa hangin (pagkatapos ay tumataas ang masa). Ang pagbabago sa masa ay nagpapahintulot sa iyo na matukoy kung ano at sa anong dami ang nabawasan o nadagdagan.

7. Graph ng thermogravimetric curve ng crystalline copper(II) sulfate.

Hydrated CuSO₄ ito ay may halos kaparehong kulay ng kanyang may tubig na solusyon. Ito ay hindi isang pagkakataon. Cu ion sa solusyon₂+ ay napapalibutan ng anim na molekula ng tubig, at sa kristal - ng apat, na nakahiga sa mga sulok ng parisukat, ang gitna kung saan ito. Sa itaas at ibaba ng metal ion ay mga sulfate anion, na ang bawat isa ay "nagsisilbi" ng dalawang magkatabing cation (kaya tama ang stoichiometry). Ngunit nasaan ang ikalimang molekula ng tubig? Ito ay nasa pagitan ng isa sa mga sulfate ions at isang molekula ng tubig sa isang sinturon na nakapalibot sa tanso (II) ion.

At muli, ang matanong na mambabasa ay magtatanong: paano mo malalaman ito? Sa pagkakataong ito mula sa mga larawan ng mga kristal na nakuha sa pamamagitan ng pag-iilaw sa kanila ng X-ray. Gayunpaman, ang pagpapaliwanag kung bakit ang isang anhydrous compound ay puti at ang isang hydrated compound ay asul ay advanced chemistry. Oras na para mag-aral siya.

Tingnan din ang: