Relazione umida - parte 1
I composti inorganici sò generalmente micca assuciati cù l'umidità, mentre chì i composti organici sò viciversa. Dopu tuttu, i primi sò rocci secchi, è l'ultimi venenu da organismi viventi acquatici. In ogni casu, l'associi diffusi anu pocu à fà cù a realità. In questu casu, hè simile: l'acqua pò esse spressu da e petre, è i composti organici ponu esse assai secchi.
L'acqua hè una sustanza omnipresente in a Terra, è ùn hè micca surprisante chì pò esse truvata ancu in altri composti chimichi. A volte hè debbuli cunnessu cun elli, chjusu in elli, si manifesta in una forma latente o apertamente custruisce una struttura di cristalli.
Prima cose prima. À u principiu…
... umidità
Parechji cumposti chimichi tendenu à assorbe l'acqua da u so ambiente - per esempiu, u sali di tavulinu ben cunnisciutu, chì spessu s'agglutina in l'atmosfera steamy è umida di a cucina. Tali sustanzi sò igroscòpichi è l'umidità chì causanu acqua igroscopica. In ogni casu, u salinu di a tavola necessita una umidità relativa abbastanza alta (vede a casella: Quantu acqua hè in l'aria?) Per ligà u vapore d'acqua. Intantu, in u desertu ci sò sustanzi chì ponu assorbe l'acqua da l'ambiente.
Quantu acqua hè in l'aria?
Umidità assuluta hè a quantità di vapore d'acqua cuntenuta in una unità di vulume d'aria à una determinata temperatura. Per esempiu, à 0 ° С in 1 m3 In l'aria pò esse un massimu (per chì ùn ci hè micca cundensazione) di circa 5 g d'acqua, à 20 ° C - circa 17 g d'acqua, è à 40 ° C - più di 50 g. In una cucina calda o. bagnu, questu hè dunque abbastanza umitu.
Umidità relativa hè u rapportu di a quantità di vapore d'acqua per unità di volume d'aria à a quantità massima à una temperatura determinata (espressa in percentuale).
U prossimu esperimentu hà bisognu di sodium NaOH o potassium hydroxide KOH. Pone una tableta composta (cum'è sò venduti) nantu à un vetru di vetru è lasciate in l'aria per un tempu. Prestu vi avvisate chì u losange principia à esse coperto cù gocce di liquidu, è poi sparghje. Questu hè l'effettu di l'igroscopicità di NaOH o KOH. Pusendu e mostra in diverse stanze di a casa, pudete paragunà l'umidità relativa di sti lochi (1).
1. Precipitazione di NaOH nantu à un vetru di vetru (a manca) è u listessu precipitatu dopu à uni pochi d'ore in l'aria (a diritta).
2. Dessiccatore di laboratoriu cù gel di silicone (foto: Wikimedia/Hgrobe)
I chimichi, è micca solu elli, risolve u prublema di u cuntenutu di umidità di una sustanza. Acqua igroscòpica hè una contaminazione sgradevule da un compostu chimicu, è u so cuntenutu, in più, hè inestabile. Stu fattu rende difficiuli di pisà a quantità di reagentu necessariu per a reazione. A suluzione, sicuru, hè di asciucà a sustanza. In una scala industriale, questu succede in camere cale, vale à dì in una versione allargata di un fornu di casa.
In i laboratorii, in più di essiccatori elettrici (di novu, forni), esicutoriu (ancu per u almacenamentu di reagenti digià secchi). Quessi sò vasi di vetru, chjusi stretti, à u fondu di quale ci hè una sustanza altamente igroscòpica (2). U so travagliu hè di assorbe l'umidità da u compostu seccu è mantene l'umidità in u dessiccatore bassu.
Esempii di dissiccanti: Sali di CaCl anidri.2 I MgSO4, ossidi di fosforu (V) P4O10 è calcium CaO è silica gel (silica gel). Truverete ancu l'ultimi in forma di sacchetti di dissiccanti posti in imballaggi industriali è alimentari (3).
3. Gel di silicone per prutegge l'alimentariu è i prudutti industriali da l'umidità.
Parechji deumidificatori ponu esse rigenerati s'ellu assorbenu troppu acqua - basta à riscaldallu.
Ci hè ancu a contaminazione chimica. acqua in bottiglia. Penetra in i cristalli durante u so rapidu crescita è crea spazii chini di a suluzione da quale u cristallu hè furmatu, circundatu da un solidu. Pudete ridivà di e bolle di liquidu in u cristallu dissolvendu u compostu è recristallizendu, ma sta volta in cundizioni chì rallenta u crescita di u cristallu. Allora e molécule si stallanu "pulitamente" in u lattice di cristallu, senza lasciate spazii.
acqua piatta
In certi cumposti, l'acqua esiste in una forma latente, ma u chimicu hè capaci di estratti da elli. Pò esse presumitu chì vi liberà l'acqua da ogni compostu di l'ossigenu-idrogenu in e cundizioni ghjusti. Li farà rinunzià l'acqua per riscaldamentu o per l'azzione di una altra sustanza chì assorbe assai l'acqua. L'acqua in una tale relazione acqua custituziunale. Pruvate i dui metudi di disidratazione chimica.
4. U vapore d'acqua si condensa in u tubu di teste quandu i chimichi sò disidratati.
Pour un pocu baking soda in u provettu, i.e. bicarbonate di sodiu NaHCO.3. Pudete ottene in a buttrega, è hè utilizatu in a cucina, per esempiu. cum'è un agentu di levadura per a panificazione (ma hà ancu assai altri usi).
Pone u provettu in a fiamma di u bruciatore à un angolo di circa 45 ° cù l'apertura di uscita di fronte à voi. Questu hè unu di i principii di l'igiene è a sicurità di u laboratoriu - questu hè cumu si prutegge in casu di liberazione brusca di una sustanza riscaldata da un tubu di prova.
U riscaldamentu ùn hè micca necessariamente forte, a reazione accuminciarà à 60 ° C (un bruciatore di spiritu metilatu o ancu una candela hè abbastanza). Mantene un ochju nantu à a cima di u vasu. Se u tubu hè abbastanza longu, gocce di liquidu cumincianu à cullà à l'outlet (4). Se ùn li vede micca, mette un vetru friddu nantu à l'outlet di u tubu di prova - u vapore d'acqua liberatu durante a descomposizione di bicarbonate di soda si condensa nantu à questu (u simbulu D sopra a freccia indica u calore di a sustanza):
5. Mangu neru esce da u vetru.
U sicondu pruduttu gasu, diossidu di carbonu, pò esse rilevatu cù l'acqua di calce, i.e. suluzione saturata l'idrossidu di calcium Sa (ON)2. A so turbidità causata da a precipitazione di carbonate di calcium hè indicativa di a presenza di CO2. Hè abbastanza per piglià una goccia di a suluzione nantu à una baguette è mette nantu à a fine di u provettu. Se ùn avete micca l'idrossidu di calciu, fate l'acqua di calce aghjunghjendu una suluzione di NaOH à qualsiasi solu suluzione di calcium soluble in acqua.
In u prossimu esperimentu, aduprà u prossimu reagentu di cucina - zuccaru ordinariu, vale à dì, saccarosi C.12H22O11. Avete ancu bisognu di una suluzione cuncentrata di l'acidu sulfuricu H2SO4.
Aghju ricurdatu immediatamente di e regule per travaglià cù stu reattivu periculosu: guanti di gomma è occhiali sò richiesti, è l'esperimentu hè realizatu nantu à una tavola di plastica o di plastica.
Pour u zuccheru in una piccula bechera a mità di quantu u vasu hè pienu. Avà pour in una suluzione di l'acidu sulfuricu in una quantità uguali à a mità di u zuccaru versatu. Stir the contents with a glass rod per chì l'acidu hè distribuitu uniformemente in u voluminu. Nunda succedi per un tempu, ma di colpu u zuccheru cumencia à scurisce, poi diventa neru, è infine principia à "abbandunà" u vasu.
Una massa nera porosa, chì ùn s'assumiglia più à u zuccheru biancu, si arrampica da u vetru cum'è una serpente da una cesta di fachiri. Tuttu u caldu, i nuvuli di vapore d'acqua sò visibili è ancu un silu si sente (questu hè ancu u vapore d'acqua chì scappa da i cracks).
L'esperienza hè attrattiva, da a categuria di u cusì chjamatu. tubi chimichi (5). L'igroscopicità di una suluzione cuncentrata di H hè rispunsevule per l'effetti osservati.2SO4. Hè cusì grande chì l'acqua entra in a suluzione da altri sustanzi, in questu casu saccarosi:
I residui di disidratazione di zuccaru sò saturati cù vapor d'acqua (ricurdate chì quandu si mischjanu H2SO4 assai calore hè liberatu cù l'acqua), chì provoca un aumentu significativu di u so voluminu è l'effettu di elevà a massa da u vetru.
Trappulatu in un cristallu
6. Riscaldamentu di sulfate di cobre cristalinu (II) in un tubu di teste. A desidratazione parziale di u compostu hè visibile.
È un altru tipu d'acqua cuntenuta in i chimichi. Questa volta appare esplicitamente (cuntrariu di l'acqua custituziunale), è a so quantità hè strettamente definita (è micca arbitraria, cum'è in u casu di l'acqua higroscòpica). Questu acqua di cristallizazioneciò chì dà culore à i cristalli - quandu si sguassate, si disintegranu in un polveru amorfu (chì vi vede sperimentalmente, cum'è cunvene à un chimicu).
Fate scorta di cristalli blu di sulfate di cobre (II) idratatu CuSO4× 5ч2Oh, unu di i reagenti di laboratoriu più populari. Pour una piccula quantità di picculi cristalli in un tubu di teste o evaporatore (u secondu metudu hè megliu, ma in u casu di una piccula quantità di compostu, un tubu di teste pò ancu esse usatu; più nantu à questu in un mesi). Accuminciate delicatamente à u calore nantu à a fiamma di u bruciatore (una lampada à l'alcohol denaturatu serà abbastanza).
Frequenti scuzzulate u tubu luntanu da voi, o stir a baguette in l'evaporatore pusatu in u manicu di u tripode (ùn fate micca sopra à i piatti). Quandu a temperatura aumenta, u culore di u sali principia à fade, finu à chì finalmente diventa quasi biancu. In questu casu, gocce di liquidu cullighjanu in a parti suprana di u tubu di prova. Questa hè l'acqua sguassata da i cristalli di u salinu (calenduli in un evaporatore revelà l'acqua mettendu un vetru di sguardu friddu nantu à u vasu), chì intantu hà disintegratu in una polvera (6). A desidratazione di u compostu si faci in tappe:
Un aumentu ulteriore di a temperatura sopra i 650 ° C provoca a descomposizione di u sali anidru. Polvere bianca CuSO anidra4 almacenà in un cuntainer strettu (pudete mette un saccu chì assorbe l'umidità in questu).
Puderete dumandà: cumu sapemu chì a desidratazione si trova cum'è descritta da l'equazioni? O perchè e relazioni seguenu stu mudellu? Avete da travaglià nantu à a determinazione di a quantità d'acqua in questu sali u mesi dopu, avà risponde à a prima dumanda. U metudu per quale pudemu osservà u cambiamentu in a massa di una sustanza cù a temperatura crescente hè chjamatu analisi termogravimetrica. A sustanza di prova hè posta nantu à una paleta, u cusì chjamatu bilanciu termale, è riscalda, leghjendu i cambiamenti di pesu.
Di sicuru, oghje thermobalances registranu i dati stessi, à u stessu tempu disegnu u graficu currispundente (7). A forma di a curva di u graficu mostra à quale temperatura passa "qualcosa", per esempiu, una sustanza volatile hè liberata da u compostu (perdita di pisu) o si combina cù un gasu in l'aria (poi a massa aumenta). U cambiamentu di massa permette di determinà ciò chì è in quale quantità hà diminuitu o aumentatu.
7. Graficu di a curva termogravimetrica di u sulfate di cobre cristalinu (II).
CuSO idratatu4 hà guasi u listessu culore chì a so suluzione aquosa. Questu ùn hè micca una coincidenza. Cu ion in soluzione2+ hè circundatu da sei molécule d'acqua, è in u cristallu - da quattru, stendu à i cantoni di a piazza, di quale hè u centru. Sopra è sottu à l'ioni di metallu sò l'anioni di sulfate, ognunu di quale "servi" dui cationi vicini (perciò l'estechiometria hè curretta). Ma induve hè a quinta molécula d'acqua ? Si trova trà unu di l'ioni sulfate è una molècula d'acqua in una cintura chì circundava l'ionu di cobre (II).
È dinò, u lettore curiosu dumandarà: cumu sapete questu? Questa volta da l'imaghjini di i cristalli ottenuti da l'irradiazione cù raghji X. In ogni casu, spiegà perchè un compostu anidru hè biancu è un compostu idratatu hè blu hè una chimica avanzata. Hè u tempu per ella di studià.
Vede ancu:
