สารละลายในน้ำคืออะไร? (พร้อมตัวอย่าง) - เคมี - 2025

สารละลายเป็นโซลูชั่นที่ใช้น้ำในการย่อยสลายสาร ตัวอย่างเช่นน้ำโคลนหรือน้ำตาล เมื่อสารเคมีชนิดหนึ่งละลายในน้ำจะแสดงด้วยการเขียน (aq) หลังชื่อทางเคมี

สารที่ชอบน้ำ (ชอบน้ำ) และสารประกอบไอออนิกหลายชนิดละลายหรือแยกตัวในน้ำ ตัวอย่างเช่นเมื่อเกลือแกงหรือโซเดียมคลอไรด์ละลายในน้ำจะแตกตัวเป็นไอออนเพื่อสร้างเป็น Na + (aq) และ Cl- (aq)

รูปที่ 1: สารละลายโพแทสเซียมไดโครเมตในน้ำ

สารที่ไม่ชอบน้ำ (กลัวน้ำ) โดยทั่วไปจะไม่ละลายในน้ำหรืออยู่ในรูปสารละลาย ตัวอย่างเช่นการผสมน้ำมันกับน้ำไม่ทำให้เกิดการละลายหรือแยกตัวออกจากกัน

สารประกอบอินทรีย์หลายชนิดไม่ชอบน้ำ อิเล็กโทรไลต์ที่ไม่ใช่อิเล็กโทรไลต์สามารถละลายในน้ำได้ แต่ไม่แยกตัวเป็นไอออนและคงความสมบูรณ์เหมือนโมเลกุล ตัวอย่างของอิเล็กโทรไลต์ที่ไม่ใช่อิเล็กโทรไลต์ ได้แก่ น้ำตาลกลีเซอรอลยูเรียและเมทิลซัลโฟนิลมีเทน (MSM)

คุณสมบัติของสารละลายในน้ำ

สารละลายที่เป็นน้ำมักนำไฟฟ้าได้ สารละลายที่มีอิเล็กโทรไลต์เข้มข้นมักจะเป็นตัวนำไฟฟ้าที่ดี (เช่นน้ำทะเล) ในขณะที่สารละลายที่มีอิเล็กโทรไลต์อ่อน ๆ มักจะเป็นตัวนำไฟฟ้าที่ไม่ดี (เช่นน้ำประปา)

เหตุผลก็คืออิเล็กโทรไลต์ที่แข็งแกร่งแยกตัวออกเป็นไอออนในน้ำอย่างสมบูรณ์ในขณะที่อิเล็กโทรไลต์ที่อ่อนแอแยกตัวออกจากกันไม่สมบูรณ์

เมื่อปฏิกิริยาทางเคมีระหว่างสิ่งมีชีวิตเกิดขึ้นในสารละลายในน้ำปฏิกิริยามักจะเป็นปฏิกิริยาการกระจัดสองครั้ง (เรียกอีกอย่างว่า metathesis หรือ double replacement)

ในปฏิกิริยาประเภทนี้ไอออนบวกในรีเอเจนต์หนึ่งจะเข้ามาแทนที่ไอออนบวกในอีกรีเอเจนต์โดยทั่วไปจะสร้างพันธะไอออนิก อีกวิธีหนึ่งในการคิดก็คือไอออนที่มีปฏิกิริยา "เปลี่ยนคู่ค้า"

ปฏิกิริยาในสารละลายในน้ำอาจส่งผลให้ผลิตภัณฑ์ละลายในน้ำหรือสามารถทำให้เกิดการตกตะกอนได้

ตกตะกอนเป็นสารประกอบที่มีความสามารถในการละลายต่ำซึ่งมักจะหลุดออกจากสารละลายเป็นของแข็ง

คำว่ากรดเบสและ pH ใช้กับสารละลายในน้ำเท่านั้น ตัวอย่างเช่นคุณสามารถวัดค่า pH ของน้ำมะนาวหรือน้ำส้มสายชู (สารละลายสองชนิด) และเป็นกรดอ่อน ๆ แต่คุณไม่สามารถรับข้อมูลที่มีความหมายจากการทดสอบน้ำมันพืชด้วยกระดาษ pH

ทำไมของแข็งบางชนิดจึงละลายในน้ำ?

น้ำตาลที่เราใช้ในการทำให้กาแฟหรือชาให้ความหวานเป็นของแข็งโมเลกุลซึ่งโมเลกุลแต่ละโมเลกุลจะถูกจับเข้าด้วยกันโดยแรงระหว่างโมเลกุลที่ค่อนข้างอ่อนแอ

เมื่อน้ำตาลละลายในน้ำพันธะที่อ่อนแอระหว่างโมเลกุลของซูโครสแต่ละโมเลกุลจะแตกออกและโมเลกุล C12H22O11 เหล่านี้จะถูกปล่อยออกสู่สารละลาย

รูปที่ 1: การละลายของน้ำตาลในน้ำ

ต้องใช้พลังงานในการทำลายพันธะระหว่างโมเลกุล C12H22O11 ในซูโครส นอกจากนี้ยังต้องใช้พลังงานในการทำลายพันธะไฮโดรเจนในน้ำซึ่งจะต้องแตกออกเพื่อใส่หนึ่งในโมเลกุลของซูโครสเหล่านี้ลงในสารละลาย

น้ำตาลละลายในน้ำเนื่องจากพลังงานถูกปลดปล่อยออกมาเมื่อโมเลกุลของซูโครสที่มีขั้วเล็กน้อยสร้างพันธะระหว่างโมเลกุลกับโมเลกุลของน้ำที่มีขั้ว

พันธะที่อ่อนแอซึ่งก่อตัวขึ้นระหว่างตัวถูกละลายและตัวทำละลายจะชดเชยพลังงานที่จำเป็นในการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างของทั้งตัวถูกละลายบริสุทธิ์และตัวทำละลาย

ในกรณีของน้ำตาลและน้ำกระบวนการนี้ได้ผลดีจนสามารถละลายซูโครสได้มากถึง 1800 กรัมในน้ำหนึ่งลิตร

ของแข็งไอออนิก (หรือเกลือ) ประกอบด้วยไอออนบวกและลบซึ่งจับตัวกันด้วยแรงดึงดูดอันยิ่งใหญ่ระหว่างอนุภาคที่มีประจุตรงกันข้าม

เมื่อหนึ่งในของแข็งเหล่านี้ละลายในน้ำไอออนที่ประกอบเป็นของแข็งจะถูกปล่อยออกสู่สารละลายโดยที่มันเชื่อมโยงกับโมเลกุลของตัวทำละลายที่มีขั้ว

รูปที่ 2: การละลายของโซเดียมคลอไรด์ในน้ำ

NaCl » Na + (aq) + Cl- (aq)

โดยทั่วไปเราสามารถสันนิษฐานได้ว่าเกลือแตกตัวเป็นไอออนของมันเมื่อละลายในน้ำ

สารประกอบไอออนิกละลายในน้ำถ้าพลังงานที่ปล่อยออกมาเมื่อไอออนทำปฏิกิริยากับโมเลกุลของน้ำมีค่ามากกว่าพลังงานที่ต้องใช้ในการทำลายพันธะไอออนิกในของแข็งและพลังงานที่ต้องใช้ในการแยกโมเลกุลของน้ำเพื่อให้ไอออนแทรกเข้าไปได้ การแก้ไขปัญหา.

กฎการละลาย

ผลลัพธ์ที่เป็นไปได้สามประการขึ้นอยู่กับความสามารถในการละลายของตัวถูกละลาย:

1) ถ้าสารละลายมีตัวถูกละลายน้อยกว่าปริมาณสูงสุดที่สามารถละลายได้ (ความสามารถในการละลายได้) แสดงว่าเป็นสารละลายเจือจาง

2) ถ้าปริมาณของตัวถูกละลายตรงกับความสามารถในการละลายได้แสดงว่าอิ่มตัว

3) หากมีตัวถูกละลายมากเกินความสามารถในการละลายตัวถูกละลายส่วนเกินจะแยกตัวออกจากสารละลาย

หากกระบวนการแยกนี้รวมถึงการตกผลึกจะก่อให้เกิดการตกตะกอน การตกตะกอนจะลดความเข้มข้นของตัวถูกละลายจนถึงความอิ่มตัวเพื่อเพิ่มความเสถียรของสารละลาย

ต่อไปนี้เป็นกฎการละลายสำหรับของแข็งไอออนิกทั่วไป หากกฎสองข้อขัดแย้งกันกฎก่อนหน้าจะมีความสำคัญเหนือกว่า

1- เกลือที่มีองค์ประกอบกลุ่ม I (Li ⁺ , Na ⁺ , K ⁺ , Cs ⁺ , Rb ⁺ ) สามารถละลายได้ มีข้อยกเว้นบางประการสำหรับกฎนี้ เกลือที่มีแอมโมเนียมไอออน (NH ₄ ⁺ ) ก็ละลายน้ำได้เช่นกัน

2- เกลือที่มีไนเตรต (NO ₃ ^- ) มักละลายน้ำได้

3- เกลือที่มี Cl -, Br - หรือ I - โดยทั่วไปละลายน้ำได้ ข้อยกเว้นที่สำคัญกฎนี้เกลือลิดของ Ag ⁺ , Pb2 ⁺และ (Hg2) 2+ ดังนั้น AgCl, PbBr ₂และ Hg ₂ Cl ₂จึงไม่ละลายน้ำ

4- เกลือเงินส่วนใหญ่ไม่ละลายน้ำ AgNO ₃และ Ag (C ₂ H ₃ O ₂ ) เป็นเกลือของเงินที่ละลายน้ำได้ทั่วไป ส่วนอื่น ๆ แทบทั้งหมดไม่ละลายน้ำ

5- เกลือซัลเฟตส่วนใหญ่ละลายน้ำได้ ข้อยกเว้นที่สำคัญในกฎนี้ ได้แก่ CaSO ₄ , Baso ₄ , PbSO ₄ , Ag ₂ SO 4 และ SrSO 4

6- เกลือไฮดรอกไซด์ส่วนใหญ่ละลายน้ำได้เล็กน้อยเท่านั้น เกลือไฮดรอกไซด์ของธาตุ Group I ละลายน้ำได้ เกลือไฮดรอกไซด์ของธาตุ Group II (Ca, Sr และ Ba) ละลายได้เล็กน้อย

เกลือไฮดรอกไซด์ของโลหะทรานซิชันและ Al ₃ ⁺ไม่ละลายน้ำ ดังนั้น Fe (OH) ₃ , Al (OH) ₃ , Co (OH) ₂จึงไม่ละลายน้ำ

7- ซัลไฟด์โลหะทรานซิชันส่วนใหญ่ไม่ละลายน้ำสูง ได้แก่ CdS, FeS, ZnS และ Ag ₂ S ซัลไฟด์ของสารหนูพลวงบิสมัทและตะกั่วยังไม่ละลายน้ำ

8- คาร์บอเนตมักไม่ละลายน้ำ กลุ่มที่สองคาร์บอเนต (CaCO ₃ , SrCO ₃และBaco ₃ ) จะไม่ละลายน้ำเช่นเดียวกับ FeCO ₃และ PbCO 3

9- โครเมียมมักไม่ละลายน้ำ ตัวอย่าง ได้แก่ PbCrO ₄และ BaCrO 4

10- ฟอสเฟตเช่น Ca ₃ (PO ₄ ) ₂และ Ag ₃ PO ₄มักไม่ละลายน้ำ

11- ฟลูออไรด์เช่น BaF ₂ , MgF ₂และ PbF ₂มักไม่ละลายน้ำ

ตัวอย่างความสามารถในการละลายในสารละลายในน้ำ

โคล่าน้ำเกลือฝนสารละลายกรดสารละลายเบสและสารละลายเกลือเป็นตัวอย่างของสารละลายในน้ำ เมื่อคุณมีสารละลายคุณสามารถกระตุ้นให้เกิดการตกตะกอนโดยปฏิกิริยาการตกตะกอน

ปฏิกิริยาการตกตะกอนบางครั้งเรียกว่าปฏิกิริยา "การกระจัดคู่" เพื่อตรวจสอบว่าการตกตะกอนจะก่อตัวขึ้นเมื่อผสมสารละลายในน้ำของสารประกอบสองชนิด:

1. บันทึกไอออนทั้งหมดในสารละลาย
2. รวมเข้าด้วยกัน (ไอออนบวกและประจุลบ) เพื่อให้ได้ตะกอนที่มีศักยภาพทั้งหมด
3. ใช้กฎความสามารถในการละลายเพื่อพิจารณาว่าชุดค่าผสมใด (ถ้ามี) ไม่ละลายน้ำและจะตกตะกอน

ตัวอย่างที่ 1: จะเกิดอะไรขึ้นเมื่อ Ba (NO

ไอออนที่มีอยู่ในสารละลาย: Ba ²⁺ , NO ₃ ^- , Na ⁺ , CO ₃ ^2-

ศักยภาพในการตกตะกอน: BaCO ₃ , NaNO3

กฎการละลาย: BaCO ₃ไม่ละลายน้ำ (กฎ 5), NaNO ₃ละลายได้ (กฎ 1)

สมการทางเคมีที่สมบูรณ์:

Ba (NO ₃ ) ₂ (aq) + Na ₂ CO ₃ (aq) » BaCO ₃ (s) + 2NaNO ₃ (aq)

สมการไอออนิกสุทธิ:

บา²⁺ _(aq) + CO ₃ ^2- _(aq) » BaCO _{3 (s)}

ตัวอย่างที่ 2: จะเกิดอะไรขึ้นเมื่อ Pb (NO

ไอออนที่มีอยู่ในสารละลาย: Pb ²⁺ , NO ₃ ^- , NH ₄ ⁺ , I ^-

อาจเกิดการตกตะกอน: PbI ₂ , NH ₄ NO ₃

กฎการละลาย: PbI ₂ไม่ละลายน้ำ (กฎ 3), NH ₄ NO ₃ละลายได้ (กฎ 1)

สมการเคมีสมบูรณ์: Pb (NO ₃ ) _{2 (aq)} + 2NH ₄ I _(aq) » PbI _{2 (s)} + 2NH ₄ NO _{3 (aq)}

สมการไอออนิกสุทธิ: Pb ²⁺ _(aq) + 2I ^- _(aq) » PbI _{2 (s)}

อ้างอิง

1. Anne Marie Helmenstine (2017, 10 พฤษภาคม). คำจำกัดความของน้ำ (สารละลายในน้ำ) กู้คืนจาก thoughtco.com.
2. Anne Marie Helmenstine (2017, 14 พฤษภาคม). นิยามสารละลายที่เป็นน้ำในวิชาเคมี. กู้คืนจาก thoughtco.com.
3. Antoinette Mursa, KW (2017, 14 พฤษภาคม) กฎการละลาย กู้คืนจาก chem.libretexts.org.
4. โซลูชั่นที่เป็นน้ำ (SF) กู้คืนจาก saylordotorg.github.io
5. Berkey, M. (2011, 11 พฤศจิกายน). โซลูชันที่เป็นน้ำ: คำจำกัดความและตัวอย่าง กู้คืนจาก youtube.com
6. ปฏิกิริยาในสารละลายในน้ำ (SF) กู้คืนจาก chemistry.bd.psu.edu.
7. เรด, D. (SF). สารละลายในน้ำ: ความหมายปฏิกิริยาและตัวอย่าง กู้คืนจาก study.com.
8. การละลาย (SF) กู้คืนจาก chemed.chem.purdue.edu.