Islak ilişki - PART 1

İnorganik bileşikler genellikle nem ile ilişkili değildir, organik bileşikler ise bunun tersidir. Sonuçta, ilki kuru kayalardır ve ikincisi suda yaşayan canlı organizmalardan gelir. Bununla birlikte, yaygın derneklerin gerçeklikle çok az ilgisi vardır. Bu durumda, benzerdir: taşlardan su sıkılabilir ve organik bileşikler çok kuru olabilir.

Su, Dünya'da her yerde bulunan bir maddedir ve diğer kimyasal bileşiklerde de bulunabilmesi şaşırtıcı değildir. Bazen onlarla zayıf bir şekilde bağlantılıdır, içlerinde bulunur, gizli bir biçimde kendini gösterir veya açıkça bir kristal yapısı oluşturur.

Her şey sırayla. Başlangıçta…

…nem

Birçok kimyasal bileşik, çevresinden suyu emme eğilimindedir - örneğin, mutfağın buharlı ve nemli atmosferinde sıklıkla bir araya gelen iyi bilinen sofra tuzu. Bu tür maddeler higroskopiktir ve neden oldukları nem higroskopik su. Ancak sofra tuzu, su buharını tutabilmek için yeterince yüksek bir bağıl nem gerektirir (bkz. kutu: Havada ne kadar su var?). Bu arada çölde çevreden su emebilen maddeler var.

Havada ne kadar su var?

Mutlak nem belirli bir sıcaklıkta birim hacimdeki havanın içerdiği su buharı miktarıdır. Örneğin, 0°С'de 1 m'de³ Havada maksimum (yoğunlaşma olmaması için) yaklaşık 5 g su, 20 ° C'de - yaklaşık 17 g su ve 40 ° C'de - 50 g'dan fazla olabilir Sıcak bir mutfakta veya banyo, bu nedenle oldukça ıslak.

Bağıl nem birim havadaki su buharı miktarının belirli bir sıcaklıkta maksimum miktara oranıdır (yüzde olarak ifade edilir).

Bir sonraki deney, sodyum NaOH veya potasyum hidroksit KOH gerektirecektir. Bir saat camına bir bileşik tablet (satıldığı gibi) koyun ve bir süre havada bırakın. Yakında pastilin sıvı damlalarıyla kaplanmaya başladığını ve ardından yayıldığını fark edeceksiniz. Bu, NaOH veya KOH'nin higroskopikliğinin etkisidir. Numuneleri evin farklı odalarına yerleştirerek bu yerlerin bağıl nemini karşılaştırabilirsiniz (1).

1. NaOH'nin saat camında (solda) çökelmesi ve aynı çökelti havada birkaç saat sonra (sağda).

2. Silikon jelli laboratuvar desikatörü (fotoğraf: Wikimedia/Hgrobe)

Kimyagerler ve sadece onlar değil, bir maddenin nem içeriği problemini çözerler. higroskopik su kimyasal bir bileşik tarafından hoş olmayan bir kontaminasyondur ve ayrıca içeriği kararsızdır. Bu gerçek, reaksiyon için gerekli reaktif miktarını tartmayı zorlaştırır. Çözüm, elbette, maddeyi kurutmaktır. Endüstriyel ölçekte bu, ısıtılmış odalarda, yani bir ev fırınının büyütülmüş versiyonunda olur.

Laboratuvarlarda, elektrikli kurutuculara (yine fırınlar) ek olarak, eksikatör (ayrıca önceden kurutulmuş reaktiflerin saklanması için). Bunlar, altlarında oldukça higroskopik bir madde bulunan sıkıca kapatılmış cam kaplardır (2). Görevi, kurutulmuş bileşikteki nemi emmek ve desikatör içindeki nemi düşük tutmaktır.

Kurutucu örnekleri: Susuz CaCl tuzları.₂ ben MgSO₄, fosfor (V) oksitler P₄O₁₀ ve kalsiyum CaO ve silika jel (silika jel). İkincisi, endüstriyel ve gıda ambalajlarına yerleştirilmiş kurutucu poşetler şeklinde de bulacaksınız (3).

3. Gıda ve endüstriyel ürünleri nemden korumak için silikon jel.

Birçok nem giderici, çok fazla su emerlerse yenilenebilir - sadece ısıtın.

Kimyasal kirlilik de var. şişelenmiş su. Hızlı büyümeleri sırasında kristallere nüfuz eder ve kristalin oluştuğu çözeltiyle dolu, bir katı ile çevrili boşluklar yaratır. Bileşiği çözerek ve yeniden kristalleştirerek kristaldeki sıvı kabarcıklardan kurtulabilirsiniz, ancak bu sefer kristalin büyümesini yavaşlatan koşullar altında. Daha sonra moleküller kristal kafese "düzgün" bir şekilde yerleşecek ve boşluk bırakmayacaktır.

gizli su

Bazı bileşiklerde, su gizli bir biçimde bulunur, ancak kimyager onu onlardan çıkarabilir. Doğru koşullar altında herhangi bir oksijen-hidrojen bileşiğinden su salacağınız varsayılabilir. Isıtarak veya suyu güçlü bir şekilde emen başka bir maddenin etkisiyle suyu bırakmasını sağlarsınız. Böyle bir ilişkide su anayasal su. Her iki kimyasal dehidrasyon yöntemini de deneyin.

4. Kimyasalların dehidrasyonu sırasında test tüpünde su buharı yoğuşur.

Test tüpüne biraz kabartma tozu dökün, yani. sodyum bikarbonat NaHCO.₃. Bakkaldan alabilirsin ve örneğin mutfakta kullanılır. pişirme için bir mayalama maddesi olarak (ama aynı zamanda başka birçok kullanımı da vardır).

Test tüpünü, çıkış açıklığı size bakacak şekilde yaklaşık 45°'lik bir açıyla brülörün alevine yerleştirin. Bu, laboratuvar hijyeni ve güvenliği ilkelerinden biridir - ısıtılmış bir maddenin bir test tüpünden aniden salınması durumunda kendinizi bu şekilde korursunuz.

Isıtma mutlaka güçlü değildir, reaksiyon 60 ° C'de başlayacaktır (metillenmiş bir ispirto brülörü veya hatta bir mum yeterlidir). Geminin üst kısmına dikkat edin. Tüp yeterince uzunsa, çıkışta (4) sıvı damlaları toplanmaya başlayacaktır. Bunları görmüyorsanız, test tüpünün çıkışına soğuk bir saat camı yerleştirin - kabartma tozunun ayrışması sırasında açığa çıkan su buharı üzerinde yoğunlaşır (ok üzerindeki D sembolü maddenin ısındığını gösterir):

5. Camdan siyah hortum çıkıyor.

İkinci gaz ürün olan karbondioksit, kireçli su kullanılarak tespit edilebilir, yani. doymuş Çözelti kalsiyum hidroksit Sa (AÇIK)₂. Kalsiyum karbonatın çökelmesinin neden olduğu bulanıklığı, CO varlığının göstergesidir.₂. Bir baget üzerine bir damla solüsyon alıp test tüpünün ucuna yerleştirmek yeterlidir. Kalsiyum hidroksitiniz yoksa, herhangi bir suda çözünür kalsiyum tuzu çözeltisine bir NaOH çözeltisi ekleyerek kireçli su yapın.

Bir sonraki deneyde, bir sonraki mutfak reaktifini kullanacaksınız - sıradan şeker, yani sakaroz C.₁₂H2₂O₁₁. Ayrıca konsantre bir sülfürik asit H çözeltisine ihtiyacınız olacak.₂SO₄.

Bu tehlikeli reaktifle çalışma kurallarını size hemen hatırlatıyorum: lastik eldivenler ve gözlükler gereklidir ve deney plastik bir tepsi veya plastik sargı üzerinde gerçekleştirilir.

Şekeri küçük bir behere kabın dolduğunun yarısı kadar dökün. Şimdi dökülen şekerin yarısına eşit miktarda bir sülfürik asit çözeltisi dökün. İçeriği bir cam çubukla karıştırın, böylece asit hacim boyunca eşit olarak dağılır. Bir süre hiçbir şey olmaz, ancak aniden şeker kararmaya başlar, sonra kararır ve sonunda kabı "ayırmaya" başlar.

Artık beyaz şekere benzemeyen gözenekli siyah bir kütle, fakirlerin sepetinden çıkan bir yılan gibi camdan sürünerek çıkıyor. Her şey ısınır, su buharı bulutları görünür ve hatta bir tıslama duyulur (bu aynı zamanda çatlaklardan kaçan su buharıdır).

Deneyim, sözde kategorisinden çekici. kimyasal hortumlar (5). Gözlenen etkilerden konsantre H çözeltisinin higroskopikliği sorumludur.₂SO₄. Su, çözeltiye diğer maddelerden, bu durumda sakarozdan girecek kadar büyüktür:

Şeker dehidrasyonunun kalıntıları su buharı ile doyurulur (konsantre H ile karıştırırken unutmayınız).₂SO₄ su ile çok fazla ısı açığa çıkar), bu da hacimlerinde önemli bir artışa ve kütleyi camdan kaldırma etkisine neden olur.

Bir kristalin içinde hapsolmuş

6. Bir test tüpünde kristal bakır sülfatın (II) ısıtılması. Bileşiğin kısmi dehidrasyonu görülebilir.

Ve kimyasallarda bulunan başka bir su türü. Bu sefer açıkça ortaya çıkıyor (yapısal suyun aksine) ve miktarı kesin olarak tanımlandı (higroskopik su durumunda olduğu gibi keyfi değil). Bu kristalleşme suyukristallere renk veren şey - çıkarıldığında, şekilsiz bir toz halinde parçalanırlar (bir kimyagere yakışır şekilde deneysel olarak göreceğiniz).

Hidratlı bakır(II) sülfat CuSO'nun mavi kristallerini stoklayın₄×5h₂Oh, en popüler laboratuvar reaktiflerinden biri. Bir test tüpüne veya buharlaştırıcıya az miktarda küçük kristal dökün (ikinci yöntem daha iyidir, ancak az miktarda bileşik olması durumunda, bir test tüpü de kullanılabilir; daha fazlası bir ayda). Brülör alevi üzerinde yavaşça ısıtmaya başlayın (denatüre bir alkol lambası yeterli olacaktır).

Tüpü sık sık sallayın veya bageti tripod sapına yerleştirilmiş evaporatörde karıştırın (cam eşyaların üzerine eğilmeyin). Sıcaklık arttıkça tuzun rengi solmaya başlar ve sonunda neredeyse beyaz olur. Bu durumda, test tüpünün üst kısmında sıvı damlaları toplanır. Bu, tuz kristallerinden uzaklaştırılan (buharlaştırıcıda ısıtmak, kabın üzerine soğuk bir saat camı koyarak suyu ortaya çıkaracaktır) bu arada toz haline dönüşen sudur (6). Bileşiğin dehidrasyonu aşamalar halinde gerçekleşir:

650°C'nin üzerindeki sıcaklıkta bir başka artış, susuz tuzun bozunmasına neden olur. Beyaz toz susuz CuSO₄ sıkıca vidalanmış bir kapta saklayın (içine nem emici bir torba koyabilirsiniz).

Şunu sorabilirsiniz: Dehidrasyonun denklemlerde tanımlandığı gibi gerçekleştiğini nasıl biliyoruz? Veya ilişkiler neden bu kalıbı takip ediyor? Önümüzdeki ay bu tuzun su miktarını belirlemeye çalışacaksınız, şimdi ilk soruya cevap vereceğim. Sıcaklığı artan bir maddenin kütlesindeki değişimi gözlemleme yöntemine denir. Termogravimetrik analiz. Test maddesi, termal denge adı verilen bir palet üzerine yerleştirilir ve ağırlık değişimlerini okuyarak ısıtılır.

Tabii ki, bugün termo teraziler verileri kendileri kaydederken aynı zamanda ilgili grafiği de çizer (7). Grafiğin eğrisinin şekli, hangi sıcaklıkta "bir şeyin" olduğunu gösterir, örneğin, bileşikten uçucu bir madde salınır (ağırlık kaybı) veya havadaki bir gazla birleşir (sonra kütle artar). Kütledeki değişiklik, neyin ve hangi miktarın azaldığını veya arttığını belirlemenizi sağlar.

7. Kristal bakır(II) sülfatın termogravimetrik eğrisinin grafiği.

hidratlı CuSO₄ sulu çözeltisi ile hemen hemen aynı renge sahiptir. Bu bir tesadüf değil. Çözeltideki Cu iyonu₂+ altı su molekülü ile çevrilidir ve kristalde - merkezi olduğu karenin köşelerinde yatan dört tane. Metal iyonunun üstünde ve altında, her biri iki bitişik katyona "hizmet eden" sülfat anyonları bulunur (böylece stokiyometri doğrudur). Ama beşinci su molekülü nerede? Bakır (II) iyonunu çevreleyen bir kuşakta sülfat iyonlarından biri ile bir su molekülü arasında yer alır.

Ve yine meraklı okuyucu soracak: Bunu nereden biliyorsun? Bu sefer kristallerin X-ışınları ile ışınlanmasıyla elde edilen görüntülerinden. Bununla birlikte, susuz bir bileşiğin neden beyaz ve hidratlı bir bileşiğin mavi olduğunu açıklamak ileri kimyadır. Onun için ders çalışma zamanı.

Ayrıca bakınız: