Թաց հարաբերություններ - մաս 1

Անօրգանական միացությունները սովորաբար կապված չեն խոնավության հետ, մինչդեռ օրգանական միացությունները՝ հակառակը։ Չէ՞ որ առաջինները չոր ապարներ են, իսկ երկրորդները՝ ջրային կենդանի օրգանիզմներից։ Այնուամենայնիվ, համատարած ասոցիացիաները քիչ կապ ունեն իրականության հետ: Այս դեպքում էլ նման է՝ քարերից ջուրը կարելի է քամել, իսկ օրգանական միացությունները՝ շատ չոր։

Ջուրը Երկրի վրա ամենուր տարածված նյութ է, և զարմանալի չէ, որ այն կարելի է գտնել նաև այլ քիմիական միացություններում: Երբեմն այն թույլ է կապված նրանց հետ, պարփակվում նրանց մեջ, դրսևորվում է թաքնված ձևով կամ բացահայտորեն կառուցում է բյուրեղների կառուցվածք։

Առաջին բաները նախ. Սկզբում…

…խոնավություն

Շատ քիմիական միացություններ հակված են կլանել ջուրն իրենց միջավայրից, օրինակ՝ հայտնի կերակրի աղը, որը հաճախ հավաքվում է խոհանոցի գոլորշու և խոնավ մթնոլորտում: Նման նյութերը հիգրոսկոպիկ են և դրանց առաջացրած խոնավությունը հիգրոսկոպիկ ջուր. Այնուամենայնիվ, կերակրի աղը պահանջում է բավականաչափ բարձր հարաբերական խոնավություն (տես ներդիրը. Որքա՞ն ջուր կա օդում) ջրի գոլորշիները կապելու համար: Մինչդեռ անապատում կան նյութեր, որոնք կարող են ջուր կլանել շրջակա միջավայրից։

Որքա՞ն ջուր կա օդում:

Բացարձակ խոնավություն տվյալ ջերմաստիճանում օդի միավոր ծավալում պարունակվող ջրի գոլորշիների քանակն է: Օրինակ՝ 0°С 1 մ-ում³ Օդում կարող է լինել առավելագույնը (այնպես, որ խտացում չլինի) մոտ 5 գ ջուր, 20 ° C ջերմաստիճանում` մոտ 17 գ ջուր, իսկ 40 ° C ջերմաստիճանում` ավելի քան 50 գ: Տաք խոհանոցում կամ լոգարան, հետևաբար սա բավականին թաց է:

Հարաբերական խոնավություն օդի միավորի ծավալով ջրի գոլորշու քանակի հարաբերակցությունն է տվյալ ջերմաստիճանում առավելագույն քանակին (արտահայտված տոկոսով):

Հաջորդ փորձը կպահանջի նատրիումի NaOH կամ կալիումի հիդրօքսիդ KOH: Բաղադրյալ պլանշետը (ինչպես դրանք վաճառվում են) դրեք ժամացույցի ապակու վրա և որոշ ժամանակ թողեք օդում։ Շուտով դուք կնկատեք, որ լոզենիկը սկսում է պատվել հեղուկի կաթիլներով, ապա տարածվել։ Սա NaOH-ի կամ KOH-ի հիգրոսկոպիկության ազդեցությունն է: Նմուշները տեղադրելով տան տարբեր սենյակներում՝ կարող եք համեմատել այդ վայրերի հարաբերական խոնավությունը (1):

1. NaOH-ի տեղումներ ժամացույցի ապակու վրա (ձախ) և նույն տեղումները օդում մի քանի ժամ անց (աջ):

2. Սիլիկոնե գելով լաբորատոր չորացուցիչ (լուսանկար՝ Wikimedia/Hgrobe)

Քիմիկոսները, և ոչ միայն նրանք, լուծում են նյութի խոնավության խնդիրը։ Հիգրոսկոպիկ ջուր դա տհաճ աղտոտվածություն է քիմիական միացությամբ, և դրա պարունակությունը, ընդ որում, անկայուն է։ Այս փաստը դժվարացնում է ռեակցիայի համար անհրաժեշտ ռեագենտի քանակի կշռումը: Լուծումը, իհարկե, նյութը չորացնելն է։ Արդյունաբերական մասշտաբով դա տեղի է ունենում ջեռուցվող խցիկներում, այսինքն, տնային վառարանի ընդլայնված տարբերակում:

Լաբորատորիաներում, բացի էլեկտրական չորանոցներից (կրկին վառարաններ), էքսիկատոր (նաև արդեն չորացած ռեակտիվների պահպանման համար): Սրանք ապակե անոթներ են՝ ամուր փակված, որոնց հատակին առկա է խիստ հիգրոսկոպիկ նյութ (2)։ Նրա խնդիրն է կլանել խոնավությունը չորացրած միացությունից և պահպանել խոնավությունը չորացուցիչի ներսում:

Չորացնող նյութերի օրինակներ. Անջուր CaCl աղեր:₂ Ես MgSO₄, ֆոսֆորի օքսիդ (V) Պ₄O₁₀ և կալցիումի CaO և silica gel (silica gel): Վերջինս կգտնեք նաև արդյունաբերական և սննդամթերքի փաթեթավորման մեջ տեղադրված չորացնող պարկերի տեսքով (3):

3. Սիլիկոնե գել սննդամթերքը և արդյունաբերական արտադրանքը խոնավությունից պաշտպանելու համար:

Շատ ջրահեռացուցիչներ կարող են վերականգնվել, եթե դրանք չափազանց շատ ջուր են ներծծում, պարզապես տաքացրեք դրանք:

Կա նաև քիմիական աղտոտվածություն։ շշալցված ջուր. Այն ներթափանցում է բյուրեղների մեջ դրանց արագ աճի ժամանակ և ստեղծում լուծույթով լցված տարածքներ, որոնցից առաջացել է բյուրեղը՝ շրջապատված պինդ նյութով: Դուք կարող եք ազատվել բյուրեղի հեղուկ փուչիկներից՝ լուծարելով միացությունը և վերաբյուրեղացնելով այն, բայց այս անգամ բյուրեղի աճը դանդաղեցնելու պայմաններում: Այնուհետև մոլեկուլները «կոկիկորեն» կտեղավորվեն բյուրեղյա ցանցում՝ բաց չթողնելով:

թաքնված ջուր

Որոշ միացություններում ջուրը գոյություն ունի թաքնված ձևով, սակայն քիմիկոսը կարողանում է այն հանել դրանցից։ Կարելի է ենթադրել, որ դուք ջուր կթողնեք ցանկացած թթվածին-ջրածնային միացությունից ճիշտ պայմաններում։ Դուք կստիպեք նրան հրաժարվել ջուրը տաքացնելով կամ մեկ այլ նյութի ազդեցությամբ, որն ուժեղ կլանում է ջուրը: Ջուրը նման հարաբերություններում սահմանադրական ջուր. Փորձեք երկու քիմիական ջրազրկման մեթոդները:

4. Ջրային գոլորշիները խտանում են փորձանոթում, երբ քիմիական նյութերը ջրազրկվում են:

Փորձանոթի մեջ լցնել մի քիչ կերակրի սոդա, այսինքն. նատրիումի բիկարբոնատ NaHCO:₃. Այն կարող եք ձեռք բերել մթերային խանութից, և այն օգտագործվում է, օրինակ, խոհանոցում: որպես թխման համար խմորիչ միջոց (բայց ունի նաև շատ այլ կիրառումներ):

Փորձանոթը դրեք այրիչի բոցի մեջ մոտավորապես 45° անկյան տակ՝ ելքի բացվածքով դեպի ձեզ: Սա լաբորատոր հիգիենայի և անվտանգության սկզբունքներից մեկն է՝ ահա թե ինչպես եք պաշտպանվում ձեզ փորձանոթից տաքացած նյութի հանկարծակի արտանետման դեպքում։

Ջեռուցումը պարտադիր չէ, որ ուժեղ լինի, ռեակցիան կսկսվի 60 ° C ջերմաստիճանում (մեթիլացված սպիրտային այրիչը կամ նույնիսկ մոմը բավական է): Ուշադիր եղեք նավի վերին մասում: Եթե ​​խողովակը բավականաչափ երկար է, հեղուկի կաթիլները կսկսեն հավաքվել ելքի մոտ (4): Եթե ​​դրանք չեք տեսնում, ապա փորձանոթի ելքի վրա դրեք սառը ժամացույցի ապակի, որի վրա խտանում է խմորի սոդայի քայքայման ժամանակ արձակված ջրի գոլորշին (սլաքի վերևում գտնվող D խորհրդանիշը ցույց է տալիս նյութի տաքացումը).

5. Բաժակից դուրս է գալիս սև գուլպան։

Երկրորդ գազային արտադրանքը՝ ածխածնի երկօքսիդը, կարելի է հայտնաբերել կրաքարի ջրի միջոցով, այսինքն. հագեցած լուծույթ կալցիումի հիդրօքսիդ հետ (ON)₂. Կալցիումի կարբոնատի տեղումներից առաջացած դրա պղտորությունը վկայում է CO-ի առկայության մասին.₂. Բավական է լուծույթից մի կաթիլ վերցնել բագետի վրա և դնել փորձանոթի ծայրին։ Եթե ​​դուք չունեք կալցիումի հիդրօքսիդ, պատրաստեք կրաքարի ջուր՝ ավելացնելով NaOH լուծույթ ցանկացած ջրում լուծվող կալցիումի աղի լուծույթին:

Հաջորդ փորձի ժամանակ դուք կօգտագործեք հաջորդ խոհանոցային ռեագենտը՝ սովորական շաքարավազ, այսինքն՝ սախարոզա C:₁₂H2₂O₁₁. Ձեզ անհրաժեշտ կլինի նաև ծծմբաթթվի H-ի խտացված լուծույթ₂SO₄.

Անմիջապես հիշեցնում եմ ձեզ այս վտանգավոր ռեագենտի հետ աշխատելու կանոնները՝ պահանջվում են ռետինե ձեռնոցներ և ակնոցներ, իսկ փորձն իրականացվում է պլաստիկ սկուտեղի կամ պոլիէթիլենային թաղանթի վրա։

Փոքր բաժակի մեջ լցնել շաքարավազի կեսը, որքան լցված է անոթը։ Այժմ լցնել ծծմբաթթվի լուծույթը, որը հավասար է թափած շաքարի կեսին: Բովանդակությունը խառնեք ապակե ձողով, որպեսզի թթուն հավասարաչափ բաշխվի ամբողջ ծավալով։ Որոշ ժամանակ ոչինչ չի պատահում, բայց հանկարծ շաքարը սկսում է մթնել, հետո սևանում և վերջապես սկսում է «լքել» անոթը։

Սև ծակոտկեն մի զանգված, որն այլևս նման չէ սպիտակ շաքարի, օձի պես դուրս է սողում ապակուց՝ ֆակիրների զամբյուղից։ Ամբողջը տաքանում է, ջրային գոլորշիների ամպեր են երևում և նույնիսկ սուլոց է լսվում (սա նաև ճաքերից դուրս պրծած ջրային գոլորշի է)։

Փորձը գրավիչ է, այսպես կոչված, կատեգորիայից. քիմիական գուլպաներ (5): Դիտարկվող ազդեցությունների համար պատասխանատու է Հ–ի խտացված լուծույթի հիգրոսկոպիկությունը։₂SO₄. Այն այնքան մեծ է, որ ջուրը լուծույթ է մտնում այլ նյութերից, այս դեպքում՝ սախարոզից.

Շաքարավազի ջրազրկման մնացորդները հագեցած են ջրային գոլորշիով (հիշեք, որ խտացված H-ն խառնելիս.₂SO₄ շատ ջերմություն է արտանետվում ջրով), որն առաջացնում է դրանց ծավալի զգալի աճ և զանգվածը ապակուց հանելու էֆեկտ։

Բյուրեղյա թակարդում

6. Բյուրեղային պղնձի սուլֆատի (II) տաքացում փորձանոթում: Տեսանելի է միացության մասնակի ջրազրկումը։

Եվ մեկ այլ տեսակի ջուր, որը պարունակում է քիմիական նյութեր: Այս անգամ այն ​​հայտնվում է բացահայտ (ի տարբերություն սահմանադրական ջրի), և դրա քանակությունը խիստ սահմանված է (և ոչ կամայական, ինչպես հիգրոսկոպիկ ջրի դեպքում): Սա բյուրեղացման ջուրինչը գույն է տալիս բյուրեղներին. հեռացնելուց հետո դրանք քայքայվում են ամորֆ փոշու մեջ (որը դուք փորձնականորեն կտեսնեք, ինչպես վայել է քիմիկոսին):

Պահպանեք ջրավորված պղնձի (II) սուլֆատի CuSO կապույտ բյուրեղներով₄× 5 ժ₂Օ՜, ամենահայտնի լաբորատոր ռեակտիվներից մեկը: Փորձանոթի կամ գոլորշիչի մեջ լցնել փոքր քանակությամբ մանր բյուրեղներ (երկրորդ մեթոդն ավելի լավն է, բայց միացության փոքր քանակության դեպքում կարելի է օգտագործել նաև փորձանոթ, ավելին մեկ ամսից): Մեղմորեն սկսեք տաքացնել այրիչի կրակի վրա (բավարար կլինի ալկոհոլային լամպը դենատորացված):

Հաճախակի թափահարեք խողովակը ձեզնից կամ խառնեք բագետը եռոտանի բռնակի մեջ տեղադրված գոլորշիացման մեջ (մի թեքվեք ապակյա սպասքի վրա): Երբ ջերմաստիճանը բարձրանում է, աղի գույնը սկսում է գունաթափվել, մինչև վերջապես այն դառնում է գրեթե սպիտակ: Այս դեպքում փորձանոթի վերին մասում հեղուկի կաթիլներ են կուտակվում։ Սա աղի բյուրեղներից հեռացված ջուրն է (դրանց գոլորշիացման մեջ տաքացնելով ջուրը կհայտնվի նավի վրա սառը ժամացույցի ապակի դնելով), որը միևնույն ժամանակ քայքայվել է փոշու մեջ (6): Միացության ջրազրկումը տեղի է ունենում փուլերով.

650°C-ից բարձր ջերմաստիճանի հետագա բարձրացումը առաջացնում է անջուր աղի քայքայումը: Սպիտակ փոշի անջուր CuSO₄ Պահպանեք ամուր պտուտակված տարայի մեջ (դրա մեջ կարող եք տեղադրել խոնավություն ներծծող պարկ):

Դուք կարող եք հարցնել. ինչպե՞ս գիտենք, որ ջրազրկումը տեղի է ունենում, ինչպես նկարագրված է հավասարումներով: Կամ ինչու են հարաբերությունները հետևում այս օրինակին: Այս աղի ջրի քանակի որոշման վրա կաշխատեք հաջորդ ամիս, հիմա կպատասխանեմ առաջին հարցին. Այն մեթոդը, որով մենք կարող ենք դիտել նյութի զանգվածի փոփոխությունը ջերմաստիճանի բարձրացման հետ, կոչվում է ջերմաչափական վերլուծություն. Փորձարկվող նյութը տեղադրվում է ծղոտե ներքնակի վրա, այսպես կոչված, ջերմային հավասարակշռությունը, և տաքացվում է՝ կարդալով քաշի փոփոխությունները:

Իհարկե, այսօր ջերմաչափերն իրենք են գրանցում տվյալները՝ միաժամանակ գծելով համապատասխան գրաֆիկը (7): Գրաֆիկի կորի ձևը ցույց է տալիս, թե ինչ ջերմաստիճանում է տեղի ունենում «ինչ-որ բան», օրինակ՝ միացությունից ցնդող նյութ է արտազատվում (քաշի կորուստ) կամ այն ​​միանում է օդում առկա գազի հետ (այնուհետև զանգվածը մեծանում է)։ Զանգվածի փոփոխությունը թույլ է տալիս որոշել, թե ինչ և ինչ քանակով է նվազել կամ աճել։

7. Բյուրեղային պղնձի (II) սուլֆատի ջերմաչափական կորի գրաֆիկը:

Խոնավեցված CuSO₄ այն ունի գրեթե նույն գույնը, ինչ իր ջրային լուծույթը: Սա պատահականություն չէ։ Cu իոն լուծույթում₂+ շրջապատված է ջրի վեց մոլեկուլներով, իսկ բյուրեղում՝ չորսով, ընկած է քառակուսու անկյուններում, որի կենտրոնն է։ Մետաղական իոնի վերևում և ներքևում գտնվում են սուլֆատային անիոններ, որոնցից յուրաքանչյուրը «ծառայում է» երկու կից կատիոններին (այնպես որ ստոյքիոմետրիան ճիշտ է)։ Բայց որտե՞ղ է ջրի հինգերորդ մոլեկուլը: Այն գտնվում է սուլֆատի իոններից մեկի և ջրի մոլեկուլի միջև՝ պղնձի (II) իոնը շրջապատող գոտում։

Եվ նորից հետաքրքրասեր ընթերցողը կհարցնի՝ որտեղի՞ց գիտեք սա։ Այս անգամ բյուրեղների պատկերներից, որոնք ստացվել են դրանք ռենտգենյան ճառագայթներով ճառագայթելով: Այնուամենայնիվ, բացատրելը, թե ինչու է անջուր միացությունը սպիտակ, իսկ հիդրատացված միացությունը՝ կապույտ, առաջադեմ քիմիա է: Ժամանակն է, որ նա սովորի:

Տես նաեւ.