Uhusiano wa mvua - sehemu ya 1

Misombo ya isokaboni kawaida haihusiani na unyevu, wakati misombo ya kikaboni ni kinyume chake. Baada ya yote, wa kwanza ni miamba kavu, na mwisho hutoka kwa viumbe hai vya majini. Hata hivyo, mahusiano yaliyoenea hayana uhusiano kidogo na ukweli. Katika kesi hii, ni sawa: maji yanaweza kusukwa nje ya mawe, na misombo ya kikaboni inaweza kuwa kavu sana.

Maji ni dutu inayopatikana kila mahali Duniani, na haishangazi kwamba yanaweza kupatikana katika misombo mingine ya kemikali pia. Wakati mwingine ni dhaifu kushikamana nao, imefungwa ndani yao, inajidhihirisha kwa fomu ya latent au kwa uwazi hujenga muundo wa fuwele.

Mambo ya kwanza kwanza. Mwanzoni…

… Unyevu

Misombo mingi ya kemikali huwa na kunyonya maji kutoka kwa mazingira yao - kwa mfano, chumvi ya meza inayojulikana, ambayo mara nyingi hukusanyika pamoja katika hali ya mvuke na unyevu wa jikoni. Dutu kama hizo ni RISHAI na unyevu unaosababisha maji ya RISHAI. Hata hivyo, chumvi ya mezani huhitaji unyevunyevu wa juu wa kutosha (tazama kisanduku: Kiasi gani cha maji kiko hewani?) ili kufunga mvuke wa maji. Wakati huo huo, katika jangwa kuna vitu vinavyoweza kunyonya maji kutoka kwa mazingira.

Ni maji ngapi angani?

Unyevu kamili ni kiasi cha mvuke wa maji kilicho katika kitengo cha kiasi cha hewa kwa joto fulani. Kwa mfano, saa 0 ° С katika 1 m³ Katika hewa kunaweza kuwa na kiwango cha juu (hivyo kwamba hakuna condensation) ya karibu 5 g ya maji, saa 20 ° C - kuhusu 17 g ya maji, na saa 40 ° C - zaidi ya g 50. Katika jikoni ya joto au bafuni, kwa hiyo hii ni mvua kabisa.

Unyevu wa jamaa ni uwiano wa kiasi cha mvuke wa maji kwa kila kitengo cha kiasi cha hewa hadi kiwango cha juu cha joto fulani (kilichoonyeshwa kama asilimia).

Jaribio linalofuata litahitaji NaOH ya sodiamu au hidroksidi ya potasiamu KOH. Weka kibao cha kiwanja (kama zinavyouzwa) kwenye glasi ya saa na uondoke hewani kwa muda. Hivi karibuni utaona kwamba lozenge huanza kufunikwa na matone ya kioevu, na kisha kuenea. Hii ni athari ya hygroscopicity ya NaOH au KOH. Kwa kuweka sampuli katika vyumba tofauti vya nyumba, unaweza kulinganisha unyevu wa jamaa wa maeneo haya (1).

1. Mvua ya NaOH kwenye kioo cha saa (kushoto) na mvua ile ile baada ya saa chache hewani (kulia).

2. Kisafishaji cha maabara chenye jeli ya silikoni (picha: Wikimedia/Hgrobe)

Kemia, na sio wao tu, hutatua shida ya unyevu wa dutu. Maji ya Hygroscopic ni uchafuzi usio na furaha na kiwanja cha kemikali, na maudhui yake, zaidi ya hayo, ni imara. Ukweli huu hufanya iwe vigumu kupima kiasi cha kitendanishi kinachohitajika kwa majibu. Suluhisho, bila shaka, ni kukausha dutu. Kwa kiwango cha viwanda, hii hutokea katika vyumba vya joto, yaani, katika toleo la kupanua la tanuri ya nyumbani.

Katika maabara, pamoja na vifaa vya kukausha umeme (tena, oveni), ya kusisimua (pia kwa uhifadhi wa reagents tayari kavu). Hizi ni vyombo vya kioo, vilivyofungwa vizuri, chini yake kuna dutu yenye hygroscopic (2). Kazi yake ni kunyonya unyevu kutoka kwa kiwanja kilichokaushwa na kuweka unyevu ndani ya desiccator chini.

Mifano ya desiccants: Chumvi ya CaCl isiyo na maji.₂ kwa MgSO₄, fosforasi (V) oksidi P₄O₁₀ na kalsiamu CaO na gel ya silika (gel silika). Pia utapata mwisho katika mfumo wa mifuko ya desiccant iliyowekwa kwenye ufungaji wa viwanda na chakula (3).

3. Gel ya silicone kulinda chakula na bidhaa za viwanda kutokana na unyevu.

Dehumidifiers nyingi zinaweza kuzaliwa upya ikiwa zinanyonya maji mengi - zipashe moto tu.

Pia kuna uchafuzi wa kemikali. maji ya chupa. Inaingia ndani ya fuwele wakati wa ukuaji wao wa haraka na hujenga nafasi zilizojaa suluhisho ambalo kioo kilichoundwa, kilichozungukwa na imara. Unaweza kuondokana na Bubbles kioevu kwenye kioo kwa kufuta kiwanja na kuifanya upya, lakini wakati huu chini ya hali ambazo hupunguza ukuaji wa kioo. Kisha molekuli "zitatua kwa uzuri" kwenye kioo cha kioo, bila kuacha mapungufu.

maji yaliyofichwa

Katika misombo fulani, maji yapo katika fomu ya siri, lakini duka la dawa lina uwezo wa kuiondoa kutoka kwao. Inaweza kuzingatiwa kuwa utatoa maji kutoka kwa kiwanja chochote cha oksijeni-hidrojeni chini ya hali sahihi. Utaifanya kutoa maji kwa kupasha joto au kwa kitendo cha dutu nyingine ambayo inachukua maji kwa nguvu. Maji katika uhusiano kama huo maji ya kikatiba. Jaribu njia zote mbili za kutokomeza maji mwilini kwa kemikali.

4. Mvuke wa maji hujilimbikiza kwenye bomba la majaribio wakati kemikali zimepungukiwa na maji.

Mimina soda kidogo ya kuoka kwenye tube ya mtihani, i.e. bicarbonate ya sodiamu NaHCO.₃. Unaweza kuipata kwenye duka la mboga, na hutumiwa jikoni, kwa mfano. kama wakala chachu ya kuoka (lakini pia ina matumizi mengine mengi).

Weka mirija ya majaribio kwenye mwali wa kichomeo kwa pembe ya takriban 45° huku mlango wa kutokea ukitazamana nawe. Hii ni moja ya kanuni za usafi wa maabara na usalama - hii ndio jinsi unavyojilinda katika tukio la kutolewa kwa ghafla kwa dutu yenye joto kutoka kwenye tube ya mtihani.

Inapokanzwa sio lazima kuwa na nguvu, mmenyuko utaanza saa 60 ° C (kichoma moto cha methylated au hata mshumaa ni wa kutosha). Weka jicho juu ya chombo. Ikiwa bomba ni ndefu ya kutosha, matone ya kioevu yataanza kukusanya kwenye duka (4). Ikiwa hauzioni, weka glasi ya saa ya baridi juu ya bomba la mtihani - mvuke wa maji iliyotolewa wakati wa mtengano wa soda ya kuoka hupungua juu yake (ishara D juu ya mshale inaonyesha joto la dutu):

5. Hose nyeusi hutoka kwenye kioo.

Bidhaa ya pili ya gesi, dioksidi kaboni, inaweza kugunduliwa kwa kutumia maji ya chokaa, i.e. ufumbuzi ulijaa hidroksidi ya kalsiamu Saa (WASHA)₂. Uchafu wake unaosababishwa na kunyesha kwa calcium carbonate ni dalili ya uwepo wa CO₂. Inatosha kuchukua tone la suluhisho kwenye baguette na kuiweka kwenye mwisho wa tube ya mtihani. Iwapo huna hidroksidi ya kalsiamu, tengeneza maji ya chokaa kwa kuongeza suluhisho la NaOH kwa myeyusho wowote wa chumvi ya kalsiamu mumunyifu katika maji.

Katika jaribio linalofuata, utatumia kitendanishi kinachofuata cha jikoni - sukari ya kawaida, ambayo ni, sucrose C.₁₂H2₂O₁₁. Utahitaji pia suluhisho la kujilimbikizia la asidi ya sulfuriki H₂SO₄.

Ninakukumbusha mara moja sheria za kufanya kazi na reagent hii hatari: glavu za mpira na glasi zinahitajika, na majaribio yanafanywa kwenye tray ya plastiki au kitambaa cha plastiki.

Mimina sukari ndani ya glasi ndogo ya nusu kama vile chombo kimejaa. Sasa mimina katika suluhisho la asidi ya sulfuri kwa kiasi sawa na nusu ya sukari iliyomwagika. Koroga yaliyomo na fimbo ya kioo ili asidi isambazwe sawasawa kwa kiasi. Hakuna kinachotokea kwa muda, lakini ghafla sukari huanza giza, kisha inakuwa nyeusi, na hatimaye huanza "kuondoka" chombo.

Kundi jeusi lenye vinyweleo, halionekani tena kama sukari nyeupe, hutoka kwenye glasi kama nyoka kutoka kwenye kikapu cha bandia. Jambo lote lina joto, mawingu ya mvuke wa maji yanaonekana na hata sauti inasikika (hii pia ni mvuke wa maji unaotoka kwenye nyufa).

Uzoefu huo unavutia, kutoka kwa jamii ya kinachojulikana. hoses za kemikali (5). Hygroscopicity ya suluhisho iliyojilimbikizia ya H inawajibika kwa athari zilizozingatiwa.₂SO₄. Ni kubwa sana kwamba maji huingia kwenye suluhisho kutoka kwa vitu vingine, katika kesi hii sucrose:

Mabaki ya upungufu wa maji mwilini ya sukari yamejaa mvuke wa maji (kumbuka kwamba wakati wa kuchanganya H₂SO₄ joto nyingi hutolewa kwa maji), ambayo husababisha ongezeko kubwa la kiasi chao na athari za kuinua wingi kutoka kioo.

Imenaswa kwenye fuwele

6. Kupokanzwa kwa sulfate ya shaba ya fuwele (II) katika tube ya mtihani. Upungufu wa maji mwilini wa kiwanja unaonekana.

Na aina nyingine ya maji yaliyomo kwenye kemikali. Wakati huu inaonekana wazi (tofauti na maji ya kikatiba), na kiasi chake kinafafanuliwa madhubuti (na sio kiholela, kama ilivyo kwa maji ya RISHAI). Hii maji ya crystallizationnini hutoa rangi kwa fuwele - zinapoondolewa, hutengana na kuwa poda ya amofasi (ambayo utaona kwa majaribio, kama inavyofaa kwa duka la dawa).

Hifadhi kwa fuwele za buluu za shaba iliyotiwa maji(II) sulfate CuSO₄× 5ku₂Oh, mojawapo ya vitendanishi maarufu vya maabara. Mimina kiasi kidogo cha fuwele ndogo kwenye tube ya mtihani au evaporator (njia ya pili ni bora, lakini katika kesi ya kiasi kidogo cha kiwanja, tube ya mtihani inaweza pia kutumika; zaidi juu ya mwezi mmoja). Anza kwa upole kupokanzwa juu ya moto wa burner (taa ya pombe ya denatured itatosha).

Tikisa bomba kutoka kwako mara kwa mara, au koroga baguette kwenye kivukizo kilichowekwa kwenye mpini wa tripod (usiegemee juu ya sahani). Joto linapoongezeka, rangi ya chumvi huanza kufifia, hadi mwishowe inakuwa karibu nyeupe. Katika kesi hiyo, matone ya kioevu hukusanya katika sehemu ya juu ya tube ya mtihani. Haya ni maji yaliyotolewa kutoka kwa fuwele za chumvi (kuwapasha joto katika evaporator kutafunua maji kwa kuweka glasi ya saa ya baridi juu ya chombo), ambayo wakati huo huo imegawanyika kuwa poda (6). Upungufu wa maji mwilini wa kiwanja hufanyika katika hatua:

Kuongezeka zaidi kwa joto zaidi ya 650 ° C husababisha kuoza kwa chumvi isiyo na maji. Poda nyeupe isiyo na maji CuSO₄ hifadhi kwenye chombo kilichofungwa vizuri (unaweza kuweka mfuko wa kunyonya unyevu ndani yake).

Unaweza kuuliza: tunajuaje kwamba upungufu wa maji mwilini hutokea kama ilivyoelezwa na milinganyo? Au kwa nini mahusiano yanafuata mtindo huu? Utafanya kazi ya kuamua kiasi cha maji katika chumvi hii mwezi ujao, sasa nitajibu swali la kwanza. Njia ambayo tunaweza kuona mabadiliko katika wingi wa dutu na joto la kuongezeka inaitwa uchambuzi wa thermogravimetric. Dutu ya mtihani huwekwa kwenye pala, kinachojulikana usawa wa joto, na joto, kusoma mabadiliko ya uzito.

Bila shaka, leo thermobalances hurekodi data wenyewe, wakati huo huo kuchora grafu inayofanana (7). Sura ya curve ya grafu inaonyesha kwa joto gani "kitu" hutokea, kwa mfano, dutu tete hutolewa kutoka kwa kiwanja (kupoteza uzito) au inachanganya na gesi ya hewa (basi wingi huongezeka). Mabadiliko ya misa hukuruhusu kuamua ni nini na kwa kiasi gani kimepungua au kuongezeka.

7. Grafu ya curve ya thermogravimetric ya sulfate ya shaba ya fuwele (II).

Hydrated CuSO₄ ina karibu rangi sawa na ufumbuzi wake wa maji. Hii si bahati mbaya. Cu ion katika suluhisho₂+ imezungukwa na molekuli sita za maji, na katika kioo - na nne, zimelala kwenye pembe za mraba, katikati ambayo ni. Juu na chini ya ion ya chuma ni anions sulfate, ambayo kila mmoja "hutumikia" cations mbili karibu (hivyo stoichiometry ni sahihi). Lakini molekuli ya tano ya maji iko wapi? Iko kati ya ioni za sulfate na molekuli ya maji katika ukanda unaozunguka ioni ya shaba (II).

Na tena, msomaji mdadisi atauliza: unajuaje hili? Wakati huu kutoka kwa picha za fuwele zilizopatikana kwa kuwasha kwa X-rays. Hata hivyo, kuelezea kwa nini kiwanja kisicho na maji ni nyeupe na kiwanja kilicho na maji ni bluu ni kemia ya juu. Ni wakati wake wa kusoma.

Angalia pia: