Chemie wässriger Lösungen


Wässrige Lösungen

   


Definition


Eine Lösung ist eine homogene Mischung, die durch Auflösen einer chemischen Spezies (des gelösten Stoffes) in einer Flüssigkeit (dem Lösungsmittel) erhalten wird.



Der gelöste Stoff



Gelöster Stoff ist eine chemische Spezies, die sich in einem Lösungsmittel lösen soll.

Es kann im festen, flüssigen oder gasförmigen Zustand sein.

Wenn der gelöste Stoff seine Partikel (Moleküle oder Ionen) löst, die sich unter den Lösungsmittelmolekülen verteilen, verliert er somit sein ursprüngliches Aussehen (Körner, Pulver, Blase, Flüssigkeit) und bildet mit dem Lösungsmittel ein und dieselbe flüssige Phase, in der dies nicht der Fall ist länger unterschieden werden (obwohl seine Auswirkungen auf die Lösung sein können)

Hinweis

Im Fall eines flüssigen gelösten Stoffes unterscheidet sich letzteres vom Lösungsmittel nur durch den verwendeten Anteil (derjenige, der am Tag der Minderheit die Rolle des gelösten Stoffes spielt, während derjenige, der in der Mehrheit ist, die Rolle des Lösungsmittels spielt).



Das Lösungsmittel



Dies ist die Flüssigkeit, in der der gelöste Stoff gelöst ist.

Eine Flüssigkeit ist ein „gutes“ Lösungsmittel für einen bestimmten gelösten Stoff, wenn die Löslichkeit wichtig ist.

Die Lösungsmittelqualitäten einer Flüssigkeit hängen ab von:

  • gelöster Stoff (z. B. Wasser ist ein gutes Lösungsmittel für Salz, aber nicht für Öl)
  • Temperatur (normalerweise nimmt die Löslichkeit mit zunehmender Temperatur zu)
  • Druck (insbesondere für gasförmige gelöste Stoffe, die sich unter höherem Druck in größerer Menge lösen)
  • pH (z. B. saure gelöste Stoffe wie Kohlendioxid lösen sich besser in einer basischen wässrigen Lösung mit hohem pH)

Es ist üblich, dass das verwendete Lösungsmittel Wasser ist. In diesem Fall wird die Lösung als wässrig bezeichnet, es können jedoch auch andere Lösungsmittel ausgewählt werden, wie zum Beispiel:

  • Ethanol
  • Aceton
  • überkritisches Kohlendioxid


Usw



Konzentration



Die Konzentration (Masse oder Mol) ermöglicht es, den Anteil des gelösten gelösten Stoffes am Gesamtvolumen der Lösung auszudrücken (sie entspricht dem Verhältnis der Masse oder der Materiemenge zum Volumen der Lösung). Von letzteren hängen dann die Eigenschaften der Lösung ab:

  • seine Farbe (bei farbigen Lösungen ist die Farbe dunkler, da die Konzentration hoch ist)
  • seine Dichte und Dichte (sie nehmen mit der Konzentration zu)
  • sein Geschmack (für aromatische Arten ist der Geschmack umso ausgeprägter, als die Konzentration hoch ist)
  • sein pH-Wert (bei sauren chemischen Spezies nimmt der pH-Wert mit der Konzentration ab, während er bei basischen chemischen Spezies zunimmt)
  • seine Leitfähigkeit (für ionische Verbindungen steigt mit zunehmender Konzentration auch die Leitfähigkeit)
  • sein Brechungsindex (er steigt mit der Konzentration an)



Gesättigte Lösung



Ein gelöster Stoff ist nur in einer begrenzten Menge löslich, er hat eine Löslichkeit, die der maximalen Massenkonzentration entspricht, die in einem gegebenen Lösungsmittel erreicht werden kann. Wenn diese maximale Konzentration erreicht ist, wird die Lösung als gesättigt bezeichnet. Jeder zusätzliche zugesetzte gelöste Stoff kann sich nicht mehr lösen und bildet mit der gesättigten Lösung eine heterogene Mischung.

Hinweis

In dem Fall, in dem der gelöste Stoff flüssig ist, kommt es vor, dass letzterer mit Wasser mischbar ist, das heißt, dass er damit unabhängig von den gewählten Anteilen eine homogene Mischung bilden kann. In dieser Situation ist keine Sättigung möglich.

 


Molekulare wässrige Lösungen



Definition: Eine wässrige Lösung gilt als molekular, wenn alle im Wasser vorhandenen chemischen Spezies in Form von Molekülen verbleiben.

Sie werden erhalten, indem in Wasser ein gelöster Stoff gelöst wird, der nur aus molekularen chemischen Spezies (bestehend aus Molekülen) besteht, keinen sauren oder basischen Charakter hat und nicht mit Wasser unter Bildung ionischer chemischer Spezies reagiert.

Eine wässrige molekulare Lösung kann zum Beispiel erhalten werden, indem als gelöster Zucker (bestehend aus Saccharosemolekülen) Koffein, Paracetamol, Disauerstoff, Ethanol usw. ausgewählt werden.

Während des Auflösungsprozesses dispergieren die Moleküle, aus denen der gelöste Stoff besteht, einfach unter denen des Lösungsmittels.

Eine wässrige molekulare Lösung ist immer elektrisch neutral, da die Wassermoleküle und die gelösten Moleküle selbst neutral sind.

Eine wässrige molekulare Lösung weist eine sehr geringe elektrische Leitfähigkeit auf, da letztere mit dem Vorhandensein von Ionen verbunden ist oder die in Lösung vorhandenen nur von:

  • im gelösten Stoff vorhandene Verunreinigungen
  • gelöste Gase (z. B. Kohlendioxid)
  • im Wasser vorhandene Mineralien (wenn Sie kein destilliertes Wasser verwenden)
  • das Phänomen der Autoprotolyse von Wasser (das in sehr geringen Mengen Wasserstoff- und Hydroxidionen bildet)



Ionische wässrige Lösungen



Definition: Eine wässrige Lösung gilt als ionisch, wenn bestimmte im Wasser gelöste chemische Spezies Ionen sind.

Es resultiert aus der Auflösung einer ionischen Verbindung oder einer chemischen Spezies in Wasser, die mit Wasser unter Bildung von Ionen reagiert (wie einer Säurespezies, die Wasserstoffionen bildet, oder einer basischen Spezies, die Hydroxidionen bildet).

Während des Auflösens einer ionischen Verbindung findet zunächst eine Dissoziationsphase statt, in der die Wassermoleküle die Kationen und Anionen der ionischen Verbindung "trennen" und diese dann dispergieren.

Eine ionische Lösung ist immer elektrisch neutral, sie enthält immer (negative) Anionen, deren Ladung durch die der (positiven) Kationen kompensiert wird. Diese Neutralität kann ausgenutzt werden, um die Anteile von Kationen und Anionen in Lösung zu bestimmen.

Beispielsweise:

  • Wenn das Kation eine positive Elementarladung und das Anion eine negative Elementarladung trägt, sind ihre Menge und ihre Konzentration gleich
  • Wenn das Kation eine positive Ladung und das Anion zwei negative Ladungen trägt, enthält die Lösung doppelt so viel Kation
  • Wenn das Anion eine negative Ladung trägt und das Kation drei positive trägt, enthält die Lösung dreimal mehr Anionen als Kationen

usw



Bereiten Sie eine wässrige Lösung vor  



Die Herstellung einer wässrigen Lösung kann wie folgt erfolgen:

  • Wählen Sie die Massenkonzentration C m und die Volumen V- Lösung der zukünftigen Lösung
  • Wählen Sie einen Messkolben (den genauesten Behälter) mit einer Kapazität eines Volumen-V- Kolbens größer als V- Lösung
  • Wenn der gelöste Stoff fest ist, berechnen Sie die zu verwendende Masse msolute: m gelöster Stoff = C m .V Kolben .
  • Messen Sie dann diese Masse mit einer elektronischen Waage mit ausreichender Präzision
  • Wenn der gelöste Stoff das Volumen V des gelösten Stoffes Flüssigkeit berechnen , ist gelöster Stoff zu verwenden: V solute = m solute / ρ solute
  • Messen Sie dann dieses Volumen mit einer Volumenpipette (wenn es mit einem verfügbaren Wert übereinstimmt), mit einer Messpipette oder mit einem Messzylinder.
  • Beginnen Sie die Auflösung (insbesondere für Feststoffe), indem Sie den gelösten Stoff in ein Übergangsgefäß (vorzugsweise einen Erlenmeyerkolben) geben und destilliertes Wasser hinzufügen, bis das Gesamtvolumen deutlich geringer als der Kolben ist . Dann unter magnetisches Rühren stellen, bis sich alles vollständig aufgelöst hat.
  • Übertragen Sie die erhaltene Lösung in den bereitgestellten Kolben und begrenzen Sie den Verlust an gelöstem Stoff, indem Sie den Erlenmeyerkolben mit destilliertem Wasser spülen und dann das Spülwasser im Kolben zurückgewinnen.
  • Zum Auffüllen destilliertes Wasser bis zur Marke in den Kolben geben und daran denken, die Lösung regelmäßig durch Schütteln des Kolbens zu homogenisieren (einen sauberen Stopfen verwenden).

 

 

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