젖은 관계 - 부품 1
무기 화합물은 일반적으로 수분과 관련이 없지만 유기 화합물은 그 반대입니다. 결국 전자는 마른 암석이고 후자는 수생 생물에서 온 것입니다. 그러나 널리 퍼진 연상은 현실과 거의 관련이 없습니다. 이 경우 유사합니다. 물은 돌에서 짜낼 수 있고 유기 화합물은 매우 건조할 수 있습니다.
물은 지구상 어디에나 있는 물질이며, 다른 화합물에서도 물을 찾을 수 있다는 것은 놀라운 일이 아닙니다. 때때로 그것은 그들과 약하게 연결되어 있고, 그들 안에 둘러싸여 있으며, 잠재 형태로 나타나거나 공개적으로 결정 구조를 구축합니다.
먼저 첫 번째 것들. 처음에는…
…수분
많은 화학 화합물은 주변 환경에서 물을 흡수하는 경향이 있습니다. 이러한 물질은 흡습성이 있으며 이로 인해 발생하는 습기 흡습성 물. 그러나 식용 소금은 수증기를 묶을 수 있을 만큼 충분히 높은 상대 습도가 필요합니다(상자: 공기 중에 물이 얼마나 있습니까? 참조). 한편, 사막에는 환경에서 물을 흡수할 수 있는 물질이 있습니다.
공기 중에 얼마나 많은 물이 있습니까?
절대습도 주어진 온도에서 공기의 단위 부피에 포함된 수증기의 양입니다. 예를 들어, 0m에서 1°С3 공기 중에는 약 5g의 물, 20 ° C - 약 17g의 물, 40 ° C - 50g 이상의 최대 (결로가 없도록) 따뜻한 부엌에서 또는 욕실, 따라서 이것은 매우 젖어 있습니다.
상대 습도 주어진 온도에서 공기의 단위 부피당 수증기량의 최대량에 대한 비율(백분율로 표시)입니다.
다음 실험에는 NaOH 나트륨 또는 수산화칼륨 KOH가 필요합니다. 시계 유리에 화합물 정제 (판매되는 그대로)를 놓고 잠시 동안 공기 중에 두십시오. 곧 당신은 마름모꼴이 액체 방울로 덮이기 시작한 다음 퍼지는 것을 알게 될 것입니다. 이것은 NaOH 또는 KOH의 흡습성의 영향입니다. 집의 다른 방에 샘플을 배치하여 이러한 장소의 상대 습도를 비교할 수 있습니다(1).
1. 시계 유리 위의 NaOH 침전물(왼쪽)과 공기 중에서 몇 시간 후 동일한 침전물(오른쪽).
2. 실리콘 겔이 있는 실험실 데시케이터(사진: Wikimedia/Hgrobe)
화학자들뿐만 아니라 화학자들도 물질의 수분 함량 문제를 해결합니다. 흡습성 물 그것은 화합물에 의한 불쾌한 오염이며 그 함량은 더욱 불안정합니다. 이 사실은 반응에 필요한 시약의 양을 측정하기 어렵게 만듭니다. 물론 해결책은 물질을 건조시키는 것입니다. 산업 규모에서 이것은 가열된 챔버, 즉 가정용 오븐의 확대 버전에서 발생합니다.
실험실에서는 전기 건조기(역시 오븐) 외에도 엑스카토리 (또한 이미 건조된 시약의 보관용). 이것들은 흡습성이 높은 물질 (2)이있는 바닥에 단단히 닫힌 유리 용기입니다. 그 역할은 건조된 화합물에서 수분을 흡수하고 데시케이터 내부의 습도를 낮게 유지하는 것입니다.
건조제의 예: 무수 CaCl 염.2 나는 MgSO4, 산화 인(V) P4O10 및 칼슘 CaO 및 실리카겔(silica gel). 후자는 산업용 및 식품 포장재(3)에 담긴 건조제 봉지 형태로도 찾을 수 있습니다.
3. 식품 및 공산품을 습기로부터 보호하는 실리콘 겔.
많은 제습기는 너무 많은 물을 흡수하면 재생될 수 있습니다. 예열만 하면 됩니다.
화학적 오염도 있습니다. 생수. 그것은 급속한 성장 동안 결정에 침투하여 고체로 둘러싸인 결정이 형성된 용액으로 채워진 공간을 만듭니다. 화합물을 용해하고 재결정화하여 결정의 액체 기포를 제거할 수 있지만 이번에는 결정의 성장을 느리게 하는 조건에서 수행합니다. 그런 다음 분자는 결정 격자에 "깔끔하게" 자리를 잡고 틈을 남기지 않습니다.
숨겨진 물
일부 화합물에서 물은 잠재된 형태로 존재하지만 화학자는 물에서 추출할 수 있습니다. 올바른 조건에서 산소-수소 화합물에서 물을 방출한다고 가정할 수 있습니다. 열을 가하거나 물을 강하게 흡수하는 다른 물질의 작용으로 물을 내보낼 것입니다. 그런 관계의 물 헌법의 물. 두 가지 화학적 탈수 방법을 모두 시도하십시오.
4. 화학물질이 탈수되면 시험관에서 수증기가 응축됩니다.
테스트 튜브에 약간의 베이킹 소다를 붓습니다. 중탄산나트륨 NaHCOXNUMX.3. 식료품점에서 구할 수 있고, 예를 들어 주방에서 사용됩니다. 베이킹을 위한 발효제로 사용됩니다(다른 용도로도 많이 사용됨).
출구가 사용자를 향하도록 약 45° 각도로 버너의 화염에 시험관을 놓습니다. 이것은 실험실 위생 및 안전의 원칙 중 하나입니다. 이것은 테스트 튜브에서 가열된 물질이 갑자기 방출되는 경우 자신을 보호하는 방법입니다.
가열이 반드시 강하지는 않으며 반응은 60 ° C에서 시작됩니다 (메틸화 스피릿 버너 또는 양초로 충분합니다). 용기 상단을 주시하십시오. 튜브가 충분히 길면 액체 방울이 배출구(4)에 모이기 시작합니다. 보이지 않으면 테스트 튜브 배출구 위에 차가운 시계 유리를 놓습니다. 베이킹 소다가 분해되는 동안 방출되는 수증기가 그 위에 응축됩니다 (화살표 위의 기호 D는 물질의 가열을 나타냄).
5. 검은색 호스가 컵에서 나옵니다.
두 번째 기체 생성물인 이산화탄소는 석회수를 사용하여 감지할 수 있습니다. 포화 용액 수산화칼슘 (ON)으로2. 탄산칼슘의 침전으로 인한 탁도는 CO의 존재를 나타냅니다.2. 바게트에 용액 한 방울을 떨어뜨려 시험관 끝에 놓으면 충분합니다. 수산화칼슘이 없으면 수용성 칼슘염 용액에 NaOH 용액을 첨가하여 석회수를 만드십시오.
다음 실험에서는 다음 주방 시약인 일반 설탕, 즉 자당 C를 사용합니다.12H22O11. 황산 H의 농축 용액도 필요합니다.2SO4.
이 위험한 시약 작업 규칙을 즉시 상기시켜드립니다. 고무 장갑과 고글이 필요하며 실험은 플라스틱 트레이 또는 플라스틱 랩에서 수행됩니다.
작은 비이커에 용기가 채워진 양의 절반만큼 설탕을 붓습니다. 이제 부어 넣은 설탕의 절반에 해당하는 양의 황산 용액을 붓습니다. 유리 막대로 내용물을 저어 산이 부피 전체에 고르게 분포되도록 합니다. 잠시 동안 아무 일도 일어나지 않지만 갑자기 설탕이 어두워지기 시작하고 검게 변하고 마침내 용기를 "떠나기"시작합니다.
더 이상 백설탕처럼 보이지 않는 다공성 검은 덩어리가 fakirs 바구니에서 뱀처럼 유리 밖으로 기어 나옵니다. 모든 것이 따뜻해지고 수증기 구름이 보이고 심지어 쉿하는 소리도 들립니다 (이것은 또한 균열에서 빠져 나가는 수증기입니다).
경험은 소위 범주에서 매력적입니다. 화학 호스(5). H 농축 용액의 흡습성은 관찰된 효과의 원인이 됩니다.2SO4. 물이 너무 커서 다른 물질(이 경우 자당)에서 용액으로 들어갑니다.
설탕 탈수 잔류 물은 수증기로 포화됩니다 (농축 H를 혼합 할 때2SO4 많은 열이 물과 함께 방출됨) 이로 인해 부피가 크게 증가하고 유리에서 질량을 들어 올리는 효과가 발생합니다.
크리스탈에 갇힌
6. 시험관에서 결정질 황산구리(II)의 가열. 화합물의 부분적인 탈수가 보입니다.
그리고 화학 물질에 포함된 또 다른 종류의 물입니다. 이번에는 (체질수와 달리) 명시적으로 나타나며 그 양은 엄격하게 정의됩니다(흡습성 물의 경우처럼 임의적이지 않음). 이것 결정화수결정에 색상을 부여하는 것-제거하면 무정형 분말로 분해됩니다 (화학자에게 적합하므로 실험적으로 볼 수 있음).
수화 구리(II) 황산염 CuSO의 청색 결정 비축4×5ch2오, 가장 인기있는 실험실 시약 중 하나입니다. 소량의 작은 결정을 시험관이나 증발기에 붓습니다 (두 번째 방법이 더 좋지만 소량의 화합물의 경우 시험관을 사용할 수도 있습니다. 한 달 안에 더 많이). 버너 불꽃 위에서 부드럽게 가열을 시작합니다(변성 알코올 램프로 충분함).
튜브를 멀리 자주 흔들거나 삼각대 손잡이에 있는 증발기에서 바게트를 저어줍니다(유리 제품에 기대지 마십시오). 온도가 올라감에 따라 소금의 색이 바래기 시작하여 마침내 거의 흰색이 됩니다. 이 경우 시험관의 윗부분에 액체 방울이 모입니다. 이것은 소금 결정에서 제거된 물입니다(증발기에서 가열하면 용기 위에 차가운 시계 유리를 놓아 물이 드러날 것입니다). 그 사이에 분말로 분해됩니다(6). 화합물의 탈수는 단계적으로 발생합니다.
650°C 이상으로 온도를 더 올리면 무수염이 분해됩니다. 백색 분말 무수 CuSO4 단단히 조인 용기에 보관하십시오 (수분 흡수 백을 넣을 수 있음).
다음과 같이 질문할 수 있습니다. 방정식에 설명된 대로 탈수가 발생한다는 것을 어떻게 알 수 있습니까? 또는 왜 관계가 이러한 패턴을 따르는가? 다음 달에 이 소금의 물의 양을 결정하는 작업을 할 것입니다. 이제 첫 번째 질문에 답하겠습니다. 온도가 증가함에 따라 물질의 질량 변화를 관찰할 수 있는 방법을 열중량 분석. 테스트 물질은 소위 열 저울이라고 하는 팔레트에 놓고 가열하여 무게 변화를 읽습니다.
물론 오늘날 열저울은 데이터 자체를 기록하는 동시에 해당 그래프(7)를 그립니다. 그래프의 곡선 모양은 어떤 온도에서 "뭔가"가 발생하는지 보여줍니다. 예를 들어 휘발성 물질이 화합물에서 방출되거나(무게 손실) 공기 중의 가스와 결합합니다(그런 다음 질량이 증가함). 질량의 변화를 통해 어떤 양이 감소하거나 증가했는지 확인할 수 있습니다.
7. 결정성 황산동(II)의 열중량 곡선 그래프.
수화된 CuSO4 그것은 수용액과 거의 같은 색을 띤다. 이것은 우연이 아닙니다. 용액의 Cu 이온2+는 XNUMX개의 물 분자로 둘러싸여 있으며, 크리스탈에서는 XNUMX개가 중심인 사각형의 모서리에 놓여 있습니다. 금속 이온 위와 아래에는 각각 두 개의 인접한 양이온을 "제공"하는 황산염 음이온이 있습니다(그래서 화학량론이 정확함). 그러나 다섯 번째 물 분자는 어디에 있습니까? 구리(II) 이온을 둘러싸는 벨트에서 황산염 이온 중 하나와 물 분자 사이에 있습니다.
그리고 다시 호기심 많은 독자가 묻습니다. 이것을 어떻게 알 수 있습니까? 이번에는 결정체에 X선을 조사하여 얻은 이미지입니다. 그러나 왜 무수 화합물이 흰색이고 수화 화합물이 파란색인지 설명하는 것은 고급 화학입니다. 그녀가 공부할 시간입니다.
참조 :
