Naass Relatioun - Deel 1

Anorganesch Verbindunge si meeschtens net mat Feuchtigkeit verbonnen, während organesch Verbindunge vice versa sinn. No allem sinn déi fréier dréchen Fielsen, an déi lescht kommen aus aquatesche liewegen Organismen. Wéi och ëmmer, verbreet Associatiounen hu wéineg mat der Realitéit ze dinn. An dësem Fall ass et ähnlech: Waasser kann aus Steng gepresst ginn, an organesch Verbindunge kënne ganz dréchen sinn.

Waasser ass eng allgemeng Substanz op der Äerd, an et ass net iwwerrascht datt et och an anere chemesche Verbindunge fonnt gëtt. Heiansdo ass et locker mat hinnen verbonnen, an hinnen zougemaach, manifestéiert sech an enger latenter Form oder baut offen d'Struktur vun de Kristalle.

Éischt Saachen éischt. Am Ufank…

…Fiichtegkeet

Vill chemesch Verbindungen tendéieren d'Waasser aus hirer Ëmwelt ze absorbéieren - zum Beispill dat bekannte Dëschsalz, dat dacks an der damplecher a fiichter Atmosphär vun der Kichen zesummeklappt. Esou Substanzen sinn hygroskopesch an d'Feuchtigkeit déi se verursaachen hygroskopesch Waasser. Allerdéngs brauch Dësch Salz eng héich genuch relativ Fiichtegkeet (kuckt Këscht: Wéi vill Waasser ass an der Loft?) Fir de Waasserdamp ze binden. Mëttlerweil ginn et an der Wüst Substanzen, déi Waasser aus der Ëmwelt absorbéiere kënnen.

Wéi vill Waasser ass an der Loft?

Absolut Fiichtegkeet ass d'Quantitéit u Waasserdamp an enger Eenheetsvolumen Loft bei enger bestëmmter Temperatur. Zum Beispill, bei 0 ° С an 1 m³ An der Loft kann et maximal sinn (sou datt et keng Kondensatioun gëtt) vu ronn 5 g Waasser, bei 20 ° C - ongeféier 17 g Waasser, a bei 40 ° C - méi wéi 50 g. An enger waarmer Kichen oder Buedzëmmer, dëst ass also zimlech naass.

Relativer Loftfiichtegkeet ass de Verhältnis vun der Quantitéit vum Waasserdamp pro Eenheet Volumen Loft zum maximalen Betrag bei enger bestëmmter Temperatur (ausgedréckt als Prozentsaz).

Den nächsten Experiment erfuerdert Natrium NaOH oder Kaliumhydroxid KOH. Setzt e Compound Tablet (wéi se verkaaft ginn) op engem Iwwerwaachungsglas a loosst eng Zäit an der Loft. Geschwënn wäert Dir feststellen datt d'Lozenge ufänkt mat Drëpsen vu Flëssegkeet bedeckt ze ginn, an dann verbreet. Dëst ass den Effekt vun der Hygroskopizitéit vu NaOH oder KOH. Andeems Dir d'Proben a verschiddene Raim vum Haus plazéiert, kënnt Dir d'relativ Fiichtegkeet vun dëse Plazen vergläichen (1).

1. Nidderschlag vun NaOH op engem Iwwerwaachungsglas (lénks) an déiselwecht Ausfäll no e puer Stonnen an der Loft (riets).

2. Laboratoire Desiccator mat Silikongel (Foto: Wikimedia/Hgrobe)

Chemiker, an net nëmmen si, léisen de Problem vum Feuchtigkeitgehalt vun enger Substanz. Hygroskopesch Waasser et ass eng onsympathesch Kontaminatioun vun enger chemescher Verbindung, a säin Inhalt ass och onbestänneg. Dëse Fakt mécht et schwéier d'Quantitéit vum Reagens ze weien fir d'Reaktioun erfuerderlech. D'Léisung ass natierlech d'Substanz ze trocken. Op enger industrieller Skala geschitt dat an erhëtzte Kammern, dat heescht an enger vergréisserter Versioun vun engem Hausofen.

An Laboratoiren, zousätzlech zu elektresche Trockner (erëm, Uewen), eksykatoire (och fir Lagerung vu scho gedréchent Reagenz). Dëst sinn Glasfässer, dicht zougemaach, um Enn vun deenen et eng héich hygroskopesch Substanz (2) ass. Seng Aarbecht ass d'Feuchtigkeit aus der gedréchent Verbindung ze absorbéieren an d'Fiichtegkeet am Desickator niddereg ze halen.

Beispiller vun Trocknungsmëttel: Waasserfräi CaCl Salze.₂ ech MgSO₄, Phosphor(V)oxiden P₄O₁₀ a Kalzium CaO a Silikagel (Silikagel). Dir fannt och déi lescht a Form vun Trocknungssäckchen, déi an Industrie- a Liewensmëttelverpackungen (3) plazéiert sinn.

3. Silikongel fir Liewensmëttel an Industrieprodukter vu Feuchtigkeit ze schützen.

Vill Entfeuchter kënne regeneréiert ginn wa se ze vill Waasser absorbéieren - waarm se just op.

Et gëtt och chemesch Kontaminatioun. Fläsche Waasser. Et penetréiert während hirem schnelle Wuesstum an d'Kristalle a schaaft Plazen gefëllt mat der Léisung, aus där de Kristall geformt ass, ëmgi vun engem Feststoff. Dir kënnt d'Flëssegkeetsblasen am Kristall entgoen andeems Dir d'Verbindung opléist an se ëmkristalliséiert, awer dës Kéier ënner Bedingungen, déi de Wuesstum vum Kristall verlangsamen. Da wäerten d'Moleküle sech "propper" an d'Kristallgitter nidderloossen a keng Lücken hannerloossen.

verstoppt Waasser

A verschiddene Verbindungen existéiert Waasser an enger latenterer Form, awer de Chemiker ass fäeg et aus hinnen ze extrahieren. Et kann ugeholl ginn datt Dir Waasser aus all Sauerstoff-Waasserstoffverbindung ënner de richtege Konditiounen befreit. Dir wäert et Waasser opginn duerch Heizung oder duerch d'Aktioun vun enger anerer Substanz déi Waasser staark absorbéiert. Waasser an esou enger Bezéiung konstitutionell Waasser. Probéiert béid chemesch Dehydratiounsmethoden.

4. Waasserdamp kondenséiert am Reagenzglieser wann Chemikalien dehydréiert sinn.

Gidd e bëssen Soda an d'Reagenzglas, d.h. Natriumbikarbonat NaHCO.₃. Dir kënnt et an der Epicerie kréien, an et gëtt zum Beispill an der Kichen benotzt. als Lehmmëttel fir Baken (awer huet och vill aner Uwendungen).

Setzt d'Reagensglas an d'Flam vum Brenner an engem Winkel vun ongeféier 45° mat der Ausgangsöffnung vis-à-vis vun Iech. Dëst ass ee vun de Prinzipien vun der Labo Hygiène a Sécherheet - esou schützt Dir Iech am Fall vun enger plötzlecher Verëffentlechung vun enger gehëtzter Substanz aus engem Reagenzglieser.

Heizung ass net onbedéngt staark, d'Reaktioun fänkt bei 60 ° C un (e methyléierte Geeschtbrenner oder souguer eng Käerz ass genuch). Halt en Aa op d'Spëtzt vum Schiff. Wann d'Röhre laang genuch ass, fänken d'Drëpsen vu Flëssegkeet am Outlet (4) ze sammelen. Wann Dir se net gesitt, setzt e kale Iwwerwaachungsglas iwwer den Reagenzglasausgang - Waasserdamp, deen während der Zersetzung vu Bakpulver fräigelooss gëtt, kondenséiert et (d'Symbol D iwwer de Pfeil weist d'Erhëtzung vun der Substanz un):

5. Schwaarz Schlauch kënnt aus dem Glas.

Deen zweete Gasprodukt, Kuelendioxid, kann mat Kalkwaasser festgestallt ginn, d.h. gesättegt Léisung Kalziumhydroxid Sa (ON)₂. Seng Turbiditéit verursaacht duerch Nidderschlag vu Kalziumkarbonat ass indikativ fir d'Präsenz vu CO₂. Et ass genuch fir e Tropfen vun der Léisung op enger Baguette ze huelen an et um Enn vum Reagenzgüsch ze setzen. Wann Dir kee Kalziumhydroxid hutt, maacht Kalkwasser andeems Dir eng NaOH-Léisung zu all Waasserlösleche Kalziumsalzléisung addéiert.

Am nächste Experiment benotzt Dir den nächste Kichenreagens - gewéinlech Zocker, dat heescht Saccharose C.₁₂H2₂O₁₁. Dir braucht och eng konzentréiert Léisung vu Schwefelsäure H₂SO₄.

Ech erënneren Iech direkt un d'Regele fir mat dësem geféierleche Reagens ze schaffen: Gummi Handschuesch a Brëller sinn erfuerderlech, an d'Experiment gëtt op engem Plastikschacht oder Plastiksverpackung duerchgefouert.

Gidd Zocker an e klenge Becher hallef sou vill wéi d'Behälter gefëllt ass. Gitt elo eng Léisung vu Schwefelsäure an enger Quantitéit gläich wéi d'Halschent vum gegossenen Zocker. Stir d'Inhalter mat engem Glasstab, sou datt d'Säure gleichméisseg iwwer de Volume verdeelt gëtt. Näischt geschitt fir eng Zäit, awer op eemol fänkt den Zocker un däischter ze ginn, da gëtt schwaarz, a schliisslech fänkt d'Schëff ze "verloossen".

Eng porös schwaarz Mass, déi net méi wéi wäiss Zocker ausgesäit, kräizt aus dem Glas wéi eng Schlaang aus engem Fakirs Kuerf. Dat Ganzt waarmt sech op, Waasserdampwolleken sinn ze gesinn an esouguer e Geschwëster héiert (dëst ass och Waasserdamp, deen aus de Splécken entkommt).

D'Erfahrung attraktiv, aus der Kategorie vun de sougenannte. chemesch Schlauch (5). D'Hygroskopizitéit vun enger konzentréierter Léisung vum H ass verantwortlech fir déi observéiert Effekter.₂SO₄. Et ass sou grouss datt Waasser an d'Léisung vun anere Substanzen erakënnt, an dësem Fall Saccharose:

Reschter vun Zockerdehydratioun si mat Waasserdamp gesättegt (erënnert datt wann Dir konzentréiert H vermëschen₂SO₄ vill Hëtzt gëtt mat Waasser entlooss), wat e wesentleche Erhéijung vun hirem Volumen an den Effekt vun der Mass aus dem Glas ophiewen.

Gefangen an engem Kristall

6. Heizung vu kristallinem Kupfersulfat (II) an engem Reagenzglieser. Deelweis Dehydratioun vun der Verbindung ass sichtbar.

An eng aner Zort Waasser enthale Chemikalien. Dës Kéier erschéngt et explizit (am Géigesaz zum konstitutionelle Waasser), a säi Betrag ass strikt definéiert (an net arbiträr, wéi am Fall vum hygroskopesche Waasser). Dëst Waasser vun der Kristallisatiounwat d'Kristalle Faarf gëtt - wann se ewechgeholl ginn, zerfallen se an en amorphe Pulver (wat Dir experimentell wäert gesinn, wéi et e Chemiker passt).

Stock op bloe Kristalle vu hydratiséiertem Kupfer(II)sulfat CuSO₄× 5ch₂Oh, ee vun de populäersten Labo Reagenzen. Gidd eng kleng Quantitéit vu klenge Kristalle an e Reagenzglieser oder Verdampfer (déi zweet Method ass besser, awer am Fall vun enger klenger Quantitéit vun der Verbindung kann e Reagenzglieser och benotzt ginn; méi doriwwer an engem Mount). Fänkt sanft un d'Heizung iwwer d'Brenner Flam (eng denaturéiert Alkohollampe geet duer).

Schütt d'Röhre dacks vun Iech ewech, oder rührt d'Baguette am Verdamper, deen am Stativgriff plazéiert ass (net iwwer d'Glasware leeën). Wéi d'Temperatur eropgeet, fänkt d'Faarf vum Salz un ze verschwannen, bis et schlussendlech bal wäiss gëtt. An dësem Fall sammelen Drëpsen vu Flëssegkeet am ieweschten Deel vum Reagenzglieser. Dëst ass d'Waasser aus de Salzkristalle geläscht (Hëtzt se an engem Verdamper wäert d'Waasser verroden andeems Dir e kale Iwwerwaachungsglas iwwer d'Gefäss setzt), dat mëttlerweil zu engem Pudder zerfall ass (6). D'Dehydratioun vun der Verbindung geschitt an Etappen:

Eng weider Temperaturerhéijung iwwer 650°C verursaacht Zersetzung vum Waasserfräi Salz. Wäiss Pudder Waasserfräi CuSO₄ späicheren an engem dicht geschrauften Container (Dir kënnt e Feuchtigkeit absorbéierend Sak dran setzen).

Dir kënnt froen: wéi wësse mir datt Dehydratioun geschitt wéi d'Equatioune beschriwwen? Oder firwat Relatiounen dësem Muster verfollegen? Dir wäert am nächste Mount d'Quantitéit vum Waasser an dësem Salz bestëmmen, elo wäert ech déi éischt Fro beäntweren. D'Method, mat där mir d'Verännerung vun der Mass vun enger Substanz mat enger Erhéijung vun der Temperatur beobachte kënnen, gëtt genannt thermogravimetrisch Analyse. D'Testsubstanz gëtt op enger Palette geluecht, de sougenannte thermesche Gläichgewiicht, an erhëtzt, d'Gewiichtverännerungen liesen.

Natierlech, haut thermobalances records d'Donnéeën selwer, an der selwechter Zäit Zeechnen déi entspriechend Grafiken (7). D'Form vun der Curve vun der Grafik weist bei wéi enger Temperatur "eppes" geschitt, zum Beispill gëtt eng liichtflüchteg Substanz aus der Verbindung fräigelooss (Gewiichtsverloscht) oder et kombinéiert mat engem Gas an der Loft (da klëmmt d'Mass). D'Ännerung vun der Mass erlaabt Iech ze bestëmmen wat a wéi eng Quantitéit erofgaang oder eropgaang ass.

7. Grafik vun der thermogravimetrescher Kurve vu kristallinem Kupfer (II) Sulfat.

Hydratéiert CuSO₄ et huet bal déiselwecht Faarf wéi seng wässerlech Léisung. Dëst ass keen Zoufall. Cu Ion an der Léisung₂+ ass vu sechs Waassermoleküle ëmgi, an am Kristall - vu véier, leien an den Ecker vum Quadrat, vun deem et den Zentrum ass. Iwwer an ënner dem Metallion sinn Sulfatanionen, déi all zwee Nopeschkationen "déngen" (sou datt d'Stoichiometrie richteg ass). Awer wou ass de fënnefte Waassermolekül? Et läit tëscht engem vun de Sulfat-Ionen an engem Waassermolekül an engem Gürtel ronderëm de Kupfer(II)-Ion.

An erëm freet de virwëtzeg Lieser: Wéi wësst Dir dat? Dës Kéier vu Biller vu Kristalle kritt duerch Bestrahlung mat Röntgenstrahlen. Wéi och ëmmer, z'erklären firwat eng Waasserfräi Verbindung wäiss ass an eng hydratiséiert Verbindung blo ass fortgeschratt Chimie. Et ass Zäit fir hatt ze studéieren.

Kuckt och: