Həllolma və hidrat nəzəriyyəsi

Məhlul iki və ya daha çox komponentdən ibarət homogen sistemdir: həlledici (çox vaxt su) və həll olan maddə. Həllolma həm fiziki, həm də kimyəvi prosesdir. Fiziki tərəfi: maddənin kristal qəfəsi dağılır və hissəciklər həlledicinin bütün həcminə paylanır (diffuziya); bunun üçün enerji sərf olunur. Kimyəvi tərəfi: hissəciklər su molekulları ilə birləşərək hidratlar əmələ gətirir, bu zaman enerji ayrılır. Bu fikir D. İ. Mendeleyevin hidrat nəzəriyyəsinin əsasıdır.

Həllolmanın istilik effekti bu iki prosesin nisbətindən asılıdır: $\mathrm{NaOH}$ və $\mathrm{H_2SO_4}$ həll olanda məhlul qızır, $\mathrm{NH_4NO_3}$ həll olanda isə soyuyur. Həllolmanın kimyəvi təbiətini rəngin dəyişməsi də sübut edir: ağ susuz $\mathrm{CuSO_4}$ suda göy məhlul verir.

Tərkibində kristallaşma suyu olan maddələr kristallohidratlardır: mis kuporosu $\mathrm{CuSO_4 \cdot 5H_2O}$ , Qlauber duzu $\mathrm{Na_2SO_4 \cdot 10H_2O}$ , gips $\mathrm{CaSO_4 \cdot 2H_2O}$ .

Həllolma əmsalı. Doymuş və doymamış məhlullar

Həllolma əmsalı ( $S$ ) verilmiş temperaturda 100 q həlledicidə həll ola bilən maddənin maksimal kütləsidir.

Həllolmaya təsir edən amillər:

maddənin və həlledicinin təbiəti: polyar və ion birləşmələr polyar həlledicidə (suda), qeyri-polyar maddələr qeyri-polyar həlledicilərdə yaxşı həll olur;
temperatur: bərk maddələrin əksəriyyətinin həllolması qızdırdıqda artır, qazların həllolması isə azalır;
təzyiq: qazların həllolması təzyiq artdıqda artır, bərk və maye maddələrə təzyiq praktiki təsir etmir.

Verilmiş temperaturda daha çox maddə həll edə bilməyən məhlul doymuş, hələ həll edə bilən məhlul doymamış məhluldur. Doymuş məhlulu ehtiyatla soyutduqda artıq maddə bəzən kristallaşmır; belə qeyri-davamlı məhlul ifrat doymuş məhluldur. Doymuş məhlulda kütlə payı həllolma əmsalı ilə belə əlaqəlidir: $\omega = \frac{S}{100 + S}$ .

Həll olan maddənin kütlə payı

\omega = \frac{m_{\text{maddə}}}{m_{\text{məhlul}}},

m_{\text{məhlul}} = m_{\text{maddə}} + m_{\text{su}}.

Faizlə ifadə etmək üçün 100-ə vurulur. Məsələn, 15%-li məhlulun hər 100 q-da 15 q maddə və 85 q su var.

Məsələlərdə həll olan maddənin kütləsini izləmək əsasdır:

məhlula su əlavə etdikdə (durulaşdırma) maddənin kütləsi dəyişmir, məhlulun kütləsi artır;
suyu buxarlandırdıqda maddənin kütləsi dəyişmir, məhlulun kütləsi azalır;
iki məhlulu qarışdırdıqda maddələrin kütlələri toplanır: $\omega = \frac{m_1\omega_1 + m_2\omega_2}{m_1 + m_2}$ .

Kristallohidratı həll etdikdə onun tərkibindəki kristallaşma suyu həlledicinin payına düşür.

Molyar qatılıq

Molyar qatılıq 1 l məhlulda olan həll olan maddənin mol miqdarıdır:

C_M = \frac{n}{V} = \frac{m}{M\cdot V},

vahidi mol/l. Məsələn, 2 M məhlulun hər litrində 2 mol maddə var. Həcm mütləq litrlə götürülür.

Kütlə payından molyar qatılığa keçmək üçün məhlulun sıxlığı ( $\rho$ , q/ml) lazımdır:

C_M = \frac{10 \cdot \omega(\%) \cdot \rho}{M}.

Məsələn, sıxlığı 1,2 q/ml olan 20%-li NaOH məhlulu üçün: $C_M = \frac{10 \cdot 20 \cdot 1{,}2}{40} = 6$ mol/l. Yoxlama: 1 l məhlulun kütləsi 1200 q, onda 240 q, yəni 6 mol NaOH var.

Yadda saxla

Həllolma fiziki-kimyəvi prosesdir; hidratlaşma Mendeleyevin hidrat nəzəriyyəsinin əsasıdır.
Qızdırdıqda bərk maddələrin əksəriyyətinin həllolması artır, qazlarınkı azalır; təzyiq qazların həllolmasını artırır.
$\omega = \frac{m_{\text{maddə}}}{m_{\text{məhlul}}}$ ; doymuş məhlulda $\omega = \frac{S}{100 + S}$ .
$C_M = \frac{n}{V}$ (mol/l); $C_M = \frac{10\,\omega(\%)\,\rho}{M}$ .
Durulaşdırma və buxarlandırmada həll olan maddənin kütləsi sabit qalır.

Həll olunmuş misallar

Misal 1
Duzun $60^\circ$ C-də həllolma əmsalı 60 q-dır (100 q suda). Bu temperaturda doymuş məhlulda duzun kütlə payını və 400 q doymuş məhlulda olan duzun kütləsini tapın.
Həlli
1. 100 q su + 60 q duz = 160 q doymuş məhlul.
2. $\omega = \frac{60}{160} = 0{,}375$ , yəni $37{,}5\%$ .
3. $m(\text{duz}) = 400 \cdot 0{,}375 = 150$ q (su 250 q).
Cavab: $37{,}5\%$ ; 150 q duz.
Misal 2
400 q 8%-li mis(II)-sulfat məhlulu hazırlamaq üçün neçə qram mis kuporosu $\mathrm{CuSO_4 \cdot 5H_2O}$ və neçə qram su götürmək lazımdır?
Həlli
1. Məhlulda olmalı olan susuz duz: $m(\mathrm{CuSO_4}) = 400 \cdot 0{,}08 = 32$ q.
2. $M(\mathrm{CuSO_4}) = 160$ q/mol, $M(\mathrm{CuSO_4 \cdot 5H_2O}) = 160 + 90 = 250$ q/mol.
3. 250 q kuporosda 160 q $\mathrm{CuSO_4}$ var, deməli lazım olan kuporos: $m = \frac{32 \cdot 250}{160} = 50$ q.
4. Su: $400 - 50 = 350$ q.
Cavab: 50 q mis kuporosu və 350 q su.

Özünü yoxla

Əvvəl özün həll et, sonra cavaba bax.

150 q 20%-li məhlula 50 q su əlavə edildi. Alınan məhlulda maddənin kütlə payı neçə faizdir?
1. 10%
2. 12%
3. 15%
4. 16%
5. 25%
Cavabı göstərCavabı gizlət
Düzgün cavab: C 15%
Maddənin kütləsi: $150 \cdot 0{,}2 = 30$ q, durulaşdırmada dəyişmir. Yeni məhlulun kütləsi $150 + 50 = 200$ q. $\omega = \frac{30}{200} = 0{,}15$ , yəni $15\%$ .
250 ml məhlulda 4 q NaOH var. Məhlulun molyar qatılığını tapın.
1. 0,1 mol/l
2. 0,2 mol/l
3. 0,25 mol/l
4. 0,4 mol/l
5. 0,8 mol/l
Cavabı göstərCavabı gizlət
Düzgün cavab: D 0,4 mol/l
$n(\mathrm{NaOH}) = \frac{4}{40} = 0{,}1$ mol, $V = 0{,}25$ l. $C_M = \frac{0{,}1}{0{,}25} = 0{,}4$ mol/l. A cavabı maddə miqdarını həcmə bölməyi unudanda alınır.
Hansı şərait qazların suda həllolmasını artırır?
1. soyutmaq və təzyiqi artırmaq
2. qızdırmaq və təzyiqi artırmaq
3. qızdırmaq və təzyiqi azaltmaq
4. soyutmaq və təzyiqi azaltmaq
5. temperatur və təzyiq qazların həllolmasına təsir etmir
Cavabı göstərCavabı gizlət
Düzgün cavab: A soyutmaq və təzyiqi artırmaq
Qızdırdıqda qazların həllolması azalır (qazlı içkini qızdıranda qaz çıxır), təzyiq artdıqda isə həllolma artır. Deməli, həm soyutmaq, həm də təzyiqi artırmaq lazımdır.

Tipik səhvlər

Kütlə payını hesablayarkən maddənin kütləsini məhlulun deyil, suyun kütləsinə bölmək; $\omega$ həmişə məhlulun kütləsinə görə hesablanır.
Kristallohidratdan məhlul hazırlayarkən onun bütün kütləsini susuz duz kimi götürmək; susuz duzun payını molyar kütlələrin nisbəti ilə tapmaq lazımdır.
Molyar qatılıqda həcmi millilitrlə qoymaq; həcm mütləq litrlə olmalıdır.

Hələ də tam aydın deyil?

Mövzunu sənə səsli dərs kimi izah edir, lövhədə yazır və suallarla yoxlayır.

Bu mövzunu Canlı Müəllimlə öyrən Məsələni şəkillə həll et