Perthynas wlyb - rhan 1

Fel arfer nid yw cyfansoddion anorganig yn gysylltiedig â lleithder, tra bod cyfansoddion organig i'r gwrthwyneb. Wedi'r cyfan, mae'r cyntaf yn greigiau sych, ac mae'r olaf yn dod o organebau byw dyfrol. Fodd bynnag, nid oes gan gysylltiadau eang lawer i'w wneud â realiti. Yn yr achos hwn, mae'n debyg: gellir gwasgu dŵr allan o gerrig, a gall cyfansoddion organig fod yn sych iawn.

Mae dŵr yn sylwedd hollbresennol ar y Ddaear, ac nid yw'n syndod ei fod i'w gael mewn cyfansoddion cemegol eraill hefyd. Weithiau mae wedi'i gysylltu'n wan â nhw, wedi'i amgáu ynddynt, yn amlygu ei hun mewn ffurf gudd neu'n adeiladu strwythur crisialau yn agored.

Pethau cyntaf yn gyntaf. Ar y ddechrau…

… Lleithder

Mae llawer o gyfansoddion cemegol yn dueddol o amsugno dŵr o'u hamgylchedd - er enghraifft, yr halen bwrdd adnabyddus, sy'n aml yn cwympo gyda'i gilydd yn awyrgylch stêm a llaith y gegin. Mae sylweddau o'r fath yn hygrosgopig a'r lleithder y maent yn ei achosi dwr hygrosgopig. Fodd bynnag, mae angen lleithder cymharol digon uchel ar halen bwrdd (gweler y blwch: Faint o ddŵr sydd yn yr aer?) i glymu'r anwedd dŵr. Yn y cyfamser, yn yr anialwch mae yna sylweddau sy'n gallu amsugno dŵr o'r amgylchedd.

Faint o ddŵr sydd yn yr awyr?

Lleithder absoliwt yw faint o anwedd dŵr sydd mewn uned cyfaint o aer ar dymheredd penodol. Er enghraifft, ar 0 ° C mewn 1 m³ Yn yr awyr gall fod uchafswm (fel nad oes cyddwysedd) o tua 5 g o ddŵr, ar 20 ° C - tua 17 g o ddŵr, ac ar 40 ° C - mwy na 50 g. Mewn cegin gynnes neu ystafell ymolchi, felly mae hyn yn eithaf gwlyb.

Lleithder Cymharol yw cymhareb faint o anwedd dŵr fesul uned cyfaint o aer i'r uchafswm ar dymheredd penodol (a fynegir fel canran).

Bydd angen sodiwm NaOH neu potasiwm hydrocsid KOH ar gyfer yr arbrawf nesaf. Rhowch dabled cyfansawdd (wrth iddynt gael eu gwerthu) ar wydr gwylio a'u gadael yn yr awyr am ychydig. Yn fuan fe sylwch fod y losin yn dechrau cael ei orchuddio â diferion o hylif, ac yna'n lledaenu. Dyma effaith hygrosgopedd NaOH neu KOH. Trwy osod y samplau mewn gwahanol ystafelloedd yn y tŷ, gallwch gymharu lleithder cymharol y lleoedd hyn (1).

1. Dyodiad NaOH ar wydryn gwylio (chwith) a'r un gwaddod ar ôl ychydig oriau yn yr aer (dde).

2. Dysychwr labordy gyda gel silicon (llun: Wikimedia/Hgrobe)

Mae cemegwyr, ac nid nhw yn unig, yn datrys problem cynnwys lleithder sylwedd. Dŵr hygrosgopig mae'n halogiad annymunol gan gyfansoddyn cemegol, ac mae ei gynnwys, ar ben hynny, yn ansefydlog. Mae'r ffaith hon yn ei gwneud hi'n anodd pwyso a mesur faint o adweithydd sydd ei angen ar gyfer yr adwaith. Yr ateb, wrth gwrs, yw sychu'r sylwedd. Ar raddfa ddiwydiannol, mae hyn yn digwydd mewn siambrau wedi'u gwresogi, hynny yw, mewn fersiwn mwy o ffwrn cartref.

Mewn labordai, yn ogystal â sychwyr trydan (eto, poptai), ecsikatory (hefyd ar gyfer storio adweithyddion sydd eisoes wedi'u sychu). Mae'r rhain yn llestri gwydr, wedi'u cau'n dynn, ac ar y gwaelod mae sylwedd hygrosgopig iawn (2). Ei waith yw amsugno lleithder o'r cyfansoddyn sych a chadw'r lleithder y tu mewn i'r sychwr yn isel.

Enghreifftiau o sychwyr: halwynau CaCl Anhydrus.₂ I MgSO₄, ffosfforws (V) ocsidau P₄O₁₀ a chalsiwm CaO a gel silica (gel silica). Byddwch hefyd yn dod o hyd i'r olaf ar ffurf sachets desiccant gosod mewn pecynnau diwydiannol a bwyd (3).

3. Gel silicon i amddiffyn cynhyrchion bwyd a diwydiannol rhag lleithder.

Gall llawer o ddadleithyddion gael eu hadfywio os ydyn nhw'n amsugno gormod o ddŵr - dim ond eu cynhesu.

Mae halogiad cemegol hefyd. dwr rhwystredig. Mae'n treiddio i mewn i'r crisialau yn ystod eu twf cyflym ac yn creu bylchau wedi'u llenwi â'r hydoddiant y ffurfiodd y grisial ohono, wedi'i amgylchynu gan solid. Gallwch chi gael gwared ar y swigod hylif yn y grisial trwy doddi'r cyfansoddyn a'i ailgrisialu, ond y tro hwn o dan amodau sy'n arafu twf y grisial. Yna bydd y moleciwlau'n setlo'n “daclus” yn y dellt grisial, gan adael dim bylchau.

dwr cudd

Mewn rhai cyfansoddion, mae dŵr yn bodoli mewn ffurf gudd, ond mae'r fferyllydd yn gallu ei dynnu ohonynt. Gellir cymryd yn ganiataol y byddwch yn rhyddhau dŵr o unrhyw gyfansoddyn ocsigen-hydrogen o dan yr amodau cywir. Byddwch yn gwneud iddo roi'r gorau i ddŵr trwy wresogi neu gan weithred sylwedd arall sy'n amsugno dŵr yn gryf. Dŵr mewn perthynas o'r fath dwr cyfansoddiadol. Rhowch gynnig ar y ddau ddull dadhydradu cemegol.

4. Mae anwedd dŵr yn cyddwyso yn y tiwb profi pan fydd cemegau wedi'u dadhydradu.

Arllwyswch ychydig o soda pobi i'r tiwb profi, h.y. sodiwm bicarbonad NaHCO.₃. Gallwch ei gael yn y siop groser, ac fe'i defnyddir yn y gegin, er enghraifft. fel cyfrwng lefain ar gyfer pobi (ond mae ganddo lawer o ddefnyddiau eraill hefyd).

Rhowch y tiwb profi yn fflam y llosgwr ar ongl o tua 45° gyda'r agoriad allanfa yn eich wynebu. Dyma un o egwyddorion hylendid a diogelwch labordy - dyma sut rydych chi'n amddiffyn eich hun os bydd sylwedd wedi'i gynhesu'n cael ei ryddhau'n sydyn o diwb profi.

Nid yw gwresogi o reidrwydd yn gryf, bydd yr adwaith yn dechrau ar 60 ° C (mae llosgydd gwirod methylated neu hyd yn oed cannwyll yn ddigon). Cadwch olwg ar ben y llestr. Os yw'r tiwb yn ddigon hir, bydd diferion hylif yn dechrau casglu yn yr allfa (4). Os na welwch nhw, rhowch wydr gwylio oer dros allfa'r tiwb profi - mae anwedd dŵr a ryddhawyd yn ystod dadelfennu cyddwysiad soda pobi arno (mae'r symbol D uwchben y saeth yn nodi gwresogi'r sylwedd):

5. Mae pibell ddu yn dod allan o'r gwydr.

Gellir canfod yr ail gynnyrch nwyol, carbon deuocsid, gan ddefnyddio dŵr calch, h.y. hydoddiant dirlawn calsiwm hydrocsid Sa (YMLAEN)₂. Mae ei gymylogrwydd a achosir gan ddyddodiad calsiwm carbonad yn arwydd o bresenoldeb CO₂. Mae'n ddigon i gymryd diferyn o'r hydoddiant ar baguette a'i roi ar ddiwedd y tiwb profi. Os nad oes gennych galsiwm hydrocsid, gwnewch ddŵr calch trwy ychwanegu hydoddiant NaOH at unrhyw hydoddiant halen calsiwm sy'n hydoddi mewn dŵr.

Yn yr arbrawf nesaf, byddwch chi'n defnyddio'r adweithydd cegin nesaf - siwgr cyffredin, hynny yw, swcros C.₁₂H2₂O₁₁. Byddwch hefyd angen hydoddiant crynodedig o asid sylffwrig H₂SO₄.

Fe'ch atgoffaf ar unwaith o'r rheolau ar gyfer gweithio gyda'r adweithydd peryglus hwn: mae angen menig rwber a gogls, a chynhelir yr arbrawf ar hambwrdd plastig neu lapio plastig.

Arllwyswch siwgr i ficer bach hanner cymaint ag y mae'r llestr wedi'i lenwi. Nawr arllwyswch hydoddiant o asid sylffwrig mewn swm sy'n hafal i hanner y siwgr wedi'i dywallt. Trowch y cynnwys gyda gwialen wydr fel bod yr asid wedi'i ddosbarthu'n gyfartal trwy'r cyfaint. Nid oes dim yn digwydd am ychydig, ond yn sydyn mae'r siwgr yn dechrau tywyllu, yna'n troi'n ddu, ac yn olaf yn dechrau "gadael" y llong.

Mae màs du mandyllog, nad yw bellach yn edrych fel siwgr gwyn, yn cropian allan o'r gwydr fel neidr o fasged fakirs. Mae'r holl beth yn cynhesu, mae cymylau o anwedd dŵr i'w gweld a hyd yn oed hisian i'w glywed (mae hyn hefyd yn anwedd dŵr yn dianc o'r craciau).

Mae'r profiad yn ddeniadol, o gategori yr hyn a elwir. pibellau cemegol (5). Hygrosgopedd hydoddiant crynodedig o H sy'n gyfrifol am yr effeithiau a arsylwyd.₂SO₄. Mae mor fawr fel bod dŵr yn mynd i mewn i'r hydoddiant o sylweddau eraill, yn yr achos hwn swcros:

Mae gweddillion dadhydradu siwgr yn cael eu dirlawn ag anwedd dŵr (cofiwch wrth gymysgu H crynodedig₂SO₄ mae llawer o wres yn cael ei ryddhau â dŵr), sy'n achosi cynnydd sylweddol yn eu cyfaint ac effaith codi'r màs o'r gwydr.

Wedi'i ddal mewn grisial

6. Gwresogi sylffad copr crisialog (II) mewn tiwb profi. Mae dadhydradiad rhannol o'r cyfansoddyn yn weladwy.

A math arall o ddŵr sydd wedi'i gynnwys mewn cemegau. Y tro hwn mae'n ymddangos yn benodol (yn wahanol i ddŵr cyfansoddiadol), ac mae ei swm wedi'i ddiffinio'n llym (ac nid yn fympwyol, fel yn achos dŵr hygrosgopig). hwn dwr o grisialuyr hyn sy'n rhoi lliw i'r crisialau - pan gânt eu tynnu, maent yn dadelfennu i bowdr amorffaidd (a welwch yn arbrofol, fel sy'n gweddu i fferyllydd).

Stociwch ar grisialau glas o gopr(II) sylffad hydradol CuSO₄× 5 awr₂O, un o'r adweithyddion labordy mwyaf poblogaidd. Arllwyswch ychydig bach o grisialau bach i mewn i diwb prawf neu anweddydd (mae'r ail ddull yn well, ond yn achos swm bach o'r cyfansawdd, gellir defnyddio tiwb prawf hefyd; mwy ar hynny mewn mis). Dechreuwch gynhesu'n ofalus dros fflam y llosgwr (bydd lamp alcohol wedi'i dadnatureiddio yn ddigon).

Ysgwydwch y tiwb yn aml oddi wrthych, neu trowch y baguette yn yr anweddydd sydd wedi'i osod yn handlen y trybedd (peidiwch â phwyso dros y llestri). Wrth i'r tymheredd godi, mae lliw yr halen yn dechrau pylu, nes ei fod bron yn wyn o'r diwedd. Yn yr achos hwn, mae diferion o hylif yn casglu yn rhan uchaf y tiwb profi. Dyma'r dŵr sy'n cael ei dynnu o'r crisialau halen (bydd eu gwresogi mewn anweddydd yn datgelu'r dŵr trwy osod gwydr gwylio oer dros y llong), sydd yn y cyfamser wedi dadelfennu'n bowdr (6). Mae dadhydradiad y cyfansoddyn yn digwydd mewn camau:

Mae cynnydd pellach yn y tymheredd uwchlaw 650 ° C yn achosi i'r halen anhydrus bydru. CuSO anhydrus powdr gwyn₄ storio mewn cynhwysydd wedi'i sgriwio'n dynn (gallwch roi bag sy'n amsugno lleithder ynddo).

Efallai y byddwch yn gofyn: sut ydym ni'n gwybod bod dadhydradu'n digwydd fel y disgrifir gan yr hafaliadau? Neu pam mae perthnasoedd yn dilyn y patrwm hwn? Byddwch yn gweithio ar bennu faint o ddŵr sydd yn yr halen hwn y mis nesaf, yn awr byddaf yn ateb y cwestiwn cyntaf. Gelwir y dull y gallwn ei ddefnyddio i arsylwi ar y newid ym màs sylwedd gyda thymheredd cynyddol dadansoddiad thermogravimetric. Rhoddir y sylwedd prawf ar baled, y cydbwysedd thermol fel y'i gelwir, a'i gynhesu, gan ddarllen y newidiadau pwysau.

Wrth gwrs, heddiw mae thermobalances yn cofnodi'r data eu hunain, ar yr un pryd yn tynnu'r graff cyfatebol (7). Mae siâp cromlin y graff yn dangos ar ba dymheredd mae "rhywbeth" yn digwydd, er enghraifft, mae sylwedd anweddol yn cael ei ryddhau o'r cyfansoddyn (colli pwysau) neu mae'n cyfuno â nwy yn yr aer (yna mae'r màs yn cynyddu). Mae'r newid mewn màs yn caniatáu ichi benderfynu beth ac ym mha faint sydd wedi lleihau neu gynyddu.

7. Graff o gromlin thermografimetrig o gopr(II) sylffad crisialog.

CuSO hydradol₄ mae ganddo bron yr un lliw â'i hydoddiant dyfrllyd. Nid cyd-ddigwyddiad mo hwn. Cu ion mewn hydoddiant₂+ wedi'i amgylchynu gan chwe moleciwlau dŵr, ac yn y grisial - gan bedwar, yn gorwedd ar gorneli'r sgwâr, y mae ei ganol. Uwchben ac o dan yr ïon metel mae anionau sylffad, ac mae pob un ohonynt yn "gwasanaethu" dau gasiwn cyfagos (felly mae'r stoichiometry yn gywir). Ond ble mae'r pumed moleciwl dŵr? Mae'n gorwedd rhwng un o'r ïonau sylffad a moleciwl dŵr mewn gwregys o amgylch yr ïon copr(II).

Ac eto, bydd y darllenydd chwilfrydig yn gofyn: sut ydych chi'n gwybod hyn? Y tro hwn o ddelweddau o grisialau a gafwyd trwy eu arbelydru â phelydr-X. Fodd bynnag, mae esbonio pam mae cyfansoddyn anhydrus yn wyn a chyfansoddyn hydradol yn las yn gemeg ddatblygedig. Mae'n amser iddi astudio.

Gweler hefyd: