Czy rozpuszczanie soli w wodzie jest przemianą fizyczną czy chemiczną?

Artículo revisado y aprobado por nuestro equipo editorial, siguiendo los criterios de redacción y edición de YuBrain.


Jest to bardzo częste pytanie zadawane studentom chemii na różnych poziomach, ponieważ podkreśla ono niektóre z najważniejszych cech procesu typu degustacja i wymaga zastosowania osądu i krytycznego myślenia, aby zdecydować, jakiego rodzaju zmiany dotyczy.

Aby znaleźć odpowiedź, musimy wiedzieć, czym są procesy chemiczne i fizyczne, jak je rozpoznajemy i co dokładnie dzieje się, gdy rozpuszczamy sól w wodzie.

Zmiany fizyczne a zmiany chemiczne

Zmiany fizyczne definiuje się jako takie, które mogą zmienić wygląd lub stan skupienia substancji, ale nie zmieniają jej charakteru chemicznego. Oznacza to, że są to zmiany, w których substancje przechodzą z jednej fazy do drugiej, na przykład ze stałej do ciekłej lub z ciekłej do gazowej, ale ich skład pozostaje taki sam.

Na przykład, gdy lód, który składa się z cząsteczek wody (H 2 O), topi się, zamienia się w ciekłą wodę, która oczywiście również składa się z tych samych cząsteczek. Właściwości fizyczne i wygląd zmieniły się radykalnie, ale nadal mają ten sam skład.

W tym przypadku nie zaszła żadna reakcja chemiczna, która zmieniłaby naturę cząsteczek wchodzących w skład lodu.

Z drugiej strony przemiany chemiczne charakteryzują się występowaniem reakcji chemicznej, która zmienia strukturę lub charakter chemiczny substancji. Oprócz zmiany wyglądu fizycznego można zaobserwować pojawienie się substancji chemicznych różniących się od pierwotnych.

Na przykład podczas elektrolizy wody cząsteczki rozpadają się, tworząc cząsteczkowy wodór i tlen, więc jest to zmiana chemiczna.

Jak rozróżnić te dwie rzeczy?

Kluczem do rozpoznania i odróżnienia procesów fizycznych od chemicznych jest to, że te pierwsze można przedstawić za pomocą równań chemicznych, w których reagenty i produkty są różnymi substancjami chemicznymi.

Z drugiej strony, ponieważ procesy fizyczne nie zmieniają charakteru substancji, można je odzyskać w niezmienionej postaci za pomocą innych procesów fizycznych, takich jak odparowanie, destylacja, zestalenie itp.

Należy jednak zachować ostrożność w tej analizie, ponieważ możliwe jest, że procesy takie jak parowanie prowadzą do wystąpienia odwrotnego procesu chemicznego, który regeneruje pierwotną substancję chemiczną. Chodzi o to, że niektóre procesy są trudniejsze do rozróżnienia niż inne, dlatego konieczne jest poszukiwanie dodatkowych dowodów potwierdzających daną hipotezę.

Co się stanie, gdy rozpuścimy sól w wodzie?

Zwykła sól kuchenna lub NaCl jest stałym związkiem jonowym w temperaturze pokojowej, który tworzy krystaliczna sieć jonów sodu i chlorku. Po rozpuszczeniu w wodzie rozpuszczalnik ten oddziela jony i zamyka je w swego rodzaju klatce cząsteczek wody, tworząc jony solwatowane. Proces ten można przedstawić za pomocą następującego równania chemicznego:

reakcja rozpuszczania soli w wodzie

Podobny proces zachodzi za każdym razem, gdy rozpuszczamy mocny elektrolit w wodzie. Gołym okiem widzimy tylko to, że kryształy soli (stały NaCl) stopniowo rozpuszczają się, aż znikną. Istnieje jednak wiele dowodów sugerujących, że zmiana chemiczna reprezentowana przez powyższe równanie w rzeczywistości miała miejsce.

Głównym dowodem jest fakt, że stały chlorek sodu nie ma zdolności przewodzenia prądu, ponieważ jony są uwięzione w strukturze krystalicznej. Jednak po rozpuszczeniu w wodzie powstały roztwór przewodzi prąd.

Aby tak się stało, przeciwnie naładowane jony muszą mieć możliwość niezależnego przemieszczania się do dwóch przeciwległych elektrod, co nastąpi tylko wtedy, gdy jony sodu i chlorku zostaną skutecznie rozdzielone. Gdyby pozostały razem, jak w przypadku NaCl, cząstki byłyby jednakowo przyciągane przez obie elektrody, więc nie poruszałyby się, a nie poruszając się, nie przewodziłyby prądu.

Mówiąc najprościej, podczas rozpuszczania NaCl wiązanie jonowe, które utrzymuje cząstki związku razem, zostaje zerwane, a zerwanie wiązania chemicznego jest cechą charakterystyczną zmiany chemicznej.

Werdykt: Dlaczego rozpuszczanie soli w wodzie jest procesem chemicznym?

Na podstawie tego, co zostało powiedziane przed chwilą, jasne jest, że jony Na + (aq) i Cl (aq) to inne związki chemiczne niż NaCl (s) . Z tego powodu proces rozpuszczania wiąże się ze zmianą charakteru chemicznego soli, dlatego jest klasyfikowany jako proces chemiczny.

Patrząc z innej perspektywy, procesy dysocjacji są oczywiście procesami chemicznymi, a ponieważ rozpuszczanie soli w wodzie obejmuje dysocjację związku na jego składowe jony, to z konieczności są to procesy chemiczne.

Dlaczego niektórzy uważają rozpuszczanie soli za proces fizyczny?

Wszystko wydaje się całkiem jasne po spojrzeniu na to jak przed chwilą. Dlaczego więc pojawia się wątpliwość? Powodem jest to, że jak widzieliśmy przy innych okazjach, nie wszystko jest czarno-białe. Okazuje się, że istnieją jeszcze inne argumenty przemawiające za czysto fizycznym, a nie chemicznym charakterem tego procesu.

Zacznijmy od tego, że ani kation sodowy, ani anion chlorkowy nie ulegają zmianom w strukturze elektronowej ich powłoki walencyjnej podczas rozpuszczania. Wielu ludzi interpretuje to jako brak przemiany chemicznej. Chociaż jest to ważny punkt, należy pamiętać, że wiązanie jonowe nie obejmuje wspólnych elektronów między jonami, więc zerwanie tego typu wiązania nie wpływa na dystrybucję elektronową jonów.

Z drugiej strony wielu używa również argumentu, że sól można łatwo odzyskać poprzez odparowanie wody, co jest całkowicie prawdziwe. Jednak to, że proces jest odwracalny, nie oznacza w żaden sposób, że jest koniecznie fizyczny. W rzeczywistości bardzo wiele procesów chemicznych, w tym reakcje dysocjacji, to procesy odwracalne. Z drugiej strony nie wszystkie procesy fizyczne są odwracalne.

Kilka słów na zakończenie dyskusji

Dzięki wszystkim argumentom za i przeciw, dyskusja na temat natury procesu rozpuszczania soli trwa i dobrze, że się toczy, ponieważ zmusza studentów chemii do myślenia i analizowania dowodów z punktu widzenia krytycznego. pogląd.

Problem, który powoduje tyle zamieszania, polega na tym, że często myślimy o związkach jonowych w taki sam sposób, jak myślimy o związkach kowalencyjnych, tak jakby były odrębnymi cząsteczkami (na przykład NaCl), podczas gdy w rzeczywistości tak nie jest.

Mówienie o zerwaniu wiązania jonowego nie przypomina mówienia o zerwaniu wiązania kowalencyjnego, mimo że oba są wiązaniami chemicznymi.

W przypadku związków molekularnych wiązanie kowalencyjne utrzymuje razem tylko atomy tworzące każdą cząsteczkę. Siły spójności, które utrzymują cząsteczki razem w stanie stałym i ciekłym, to siły międzycząsteczkowe. Są to interakcje, które są przerywane lub regenerowane w procesach fizycznych.

Z drugiej strony w związkach jonowych nie ma ani sił wewnątrzcząsteczkowych, ani międzycząsteczkowych, ponieważ nie ma cząsteczek. Wiązanie jonowe reprezentuje jedyną siłę kohezji, która utrzymuje wszystkie jony razem w sieci krystalicznej, więc rozbicie tych sił podczas rozpuszczania soli jest bardzo podobne do tego, co dzieje się, gdy rozbijamy siły międzycząsteczkowe podczas topienia lub odparowywania molekularnej substancji stałej. procesy).

Dlatego mówimy o szarej strefie. Ostatecznie nie jest ważne, czy ten proces jest fizyczny czy chemiczny, ani kto wygra spór. Ważną rzeczą jest tutaj wywołanie dyskusji i nauczenie uczniów obrony swojego punktu widzenia oraz zrozumienia punktu widzenia innych.

Uwaga dotycząca innych procesów rozpuszczania

Należy zauważyć, że fakt, że proces rozpuszczania soli jest procesem chemicznym, niekoniecznie oznacza, że ​​wszystkie procesy rozpuszczania są również chemiczne. Dotyczy to tylko elektrolitów, które dysocjują w roztworze, ponieważ proces dysocjacji jest przemianą chemiczną.

Z drugiej strony, gdy rozpuszczamy cząsteczkowe substancje rozpuszczone, które nie ulegają jonizacji, na przykład podczas rozpuszczania cukru w ​​wodzie lub oktanu w benzenie, cząsteczki substancji rozpuszczonej nie pękają ani nie tworzą żadnych wiązań chemicznych między atomami, z których się składają. Z tego powodu te procesy rozpuszczania są procesami fizycznymi.

Bibliografia

Brązowy, T. (2021). Chemia: The Central Science (wyd. 11). Londyn, Anglia: Pearson Education.

Chang, R., Manzo, Á. R., Lopez, PS i Herranz, ZR (2020). Chemia ( wyd . 10). Nowy Jork, NY: MCGRAW-HILL.

Klasyfikacja materii: Właściwości materii. Pobrane z https://www.clevelandmetroschools.org/

Właściwości fizyczne i chemiczne. (2020, 30 października). Pobrane z https://espanol.libretexts.org/@go/page/1795

-Reklama-

mm
Israel Parada (Licentiate,Professor ULA)
(Licenciado en Química) - AUTOR. Profesor universitario de Química. Divulgador científico.

Artículos relacionados