เคมีเป็นศาสตร์ที่น่าสนใจและค่อนข้างซับซ้อน เงื่อนไขและแนวความคิดของสิ่งนี้เกิดขึ้นกับเราในชีวิตประจำวัน และไม่ชัดเจนเสมอไปว่าความหมายและความหมายของมันคืออะไร หนึ่งในแนวคิดเหล่านี้คือการละลาย คำนี้ใช้กันอย่างแพร่หลายในทฤษฎีการแก้ปัญหา และในชีวิตประจำวันเราพบการใช้คำนี้เพราะเราถูกห้อมล้อมด้วยวิธีแก้ปัญหาแบบเดียวกันนี้ แต่การใช้แนวคิดนี้ไม่ได้มีความสำคัญมากนัก แต่เป็นปรากฏการณ์ทางกายภาพที่แสดงถึง แต่ก่อนที่จะไปยังส่วนหลักของเรื่องราวของเรา ให้ก้าวไปข้างหน้าอย่างรวดเร็วสู่ศตวรรษที่ 19 เมื่อ Svante Arrhenius และ Wilhelm Ostwald คิดค้นทฤษฎีการแยกตัวด้วยไฟฟ้า
ประวัติศาสตร์
การศึกษาการแก้ปัญหาและการละลายเริ่มต้นด้วยทฤษฎีฟิสิกส์ของการแตกตัว เป็นวิธีที่ง่ายที่สุดในการทำความเข้าใจ แต่ดั้งเดิมเกินไปและเกิดขึ้นพร้อมกับความเป็นจริงในบางช่วงเวลาเท่านั้น สาระสำคัญของทฤษฎีนี้คือตัวถูกละลายเมื่อเข้าสู่สารละลายจะสลายตัวเป็นอนุภาคที่มีประจุเรียกว่าไอออน อนุภาคเหล่านี้กำหนดคุณสมบัติทางเคมีของสารละลายและลักษณะทางกายภาพบางอย่างของสารละลาย รวมทั้งค่าการนำไฟฟ้าและจุดเดือด จุดหลอมเหลว และจุดตกผลึก
แต่ยังมีอีกนะทฤษฎีที่ซับซ้อนซึ่งพิจารณาวิธีแก้ปัญหาเป็นระบบที่อนุภาคมีปฏิสัมพันธ์ระหว่างกันและก่อตัวที่เรียกว่าโซลเวต - ไอออนที่ล้อมรอบด้วยไดโพล โดยทั่วไปไดโพลจะเป็นโมเลกุลที่เป็นกลางซึ่งมีประจุตรงข้ามกัน ไดโพลมักเป็นโมเลกุลตัวทำละลาย เมื่อเข้าสู่สารละลาย สารที่ละลายจะสลายตัวเป็นไอออน และไดโพลจะถูกดึงดูดไปยังไอออนตัวหนึ่งโดยปลายที่มีประจุตรงข้ามเมื่อเทียบกับไอออนเหล่านั้น และไอออนอื่นๆ โดยปลายอีกด้านที่มีประจุตรงข้ามกันตามลำดับ ดังนั้น จะได้โซลเวต - โมเลกุลที่มีเปลือกของโมเลกุลที่เป็นกลางอื่นๆ
ตอนนี้ เรามาพูดถึงแก่นแท้ของทฤษฎีกันซักหน่อยแล้วมาดูให้ละเอียดกันดีกว่า
ทฤษฎีการแก้ปัญหา
การก่อตัวของอนุภาคดังกล่าวสามารถอธิบายปรากฏการณ์มากมายที่ไม่สามารถอธิบายได้โดยใช้ทฤษฎีการแก้ปัญหาแบบคลาสสิก ตัวอย่างเช่น ผลกระทบทางความร้อนของปฏิกิริยาการละลาย จากมุมมองของทฤษฎีอาร์เรเนียส เป็นการยากที่จะบอกว่าเหตุใดเมื่อสารหนึ่งละลายในอีกสารหนึ่ง ความร้อนจึงสามารถดูดซับและปลดปล่อยออกมาได้ ใช่ โครงข่ายคริสตัลถูกทำลาย ดังนั้นพลังงานจึงถูกใช้ไปและสารละลายจะเย็นลง หรือถูกปล่อยออกมาในระหว่างการสลายเนื่องจากพลังงานส่วนเกินของพันธะเคมี แต่มันกลับกลายเป็นว่าเป็นไปไม่ได้ที่จะอธิบายสิ่งนี้จากมุมมองของทฤษฎีคลาสสิก เนื่องจากกลไกการทำลายล้างเองยังไม่สามารถเข้าใจได้ และถ้าเราใช้ทฤษฎีเคมีของการแก้ปัญหาจะเห็นได้ชัดว่าโมเลกุลของตัวทำละลายที่เจาะเข้าไปในช่องว่างของตาข่ายทำลายมันจากภายในราวกับว่า "ปิดล้อม"ไอออนจากกันโดยเปลือกละลาย
ในหัวข้อถัดไป เราจะมาดูกันว่าความสามารถในการละลายคืออะไรและทุกอย่างที่เกี่ยวข้องกับปริมาณที่ดูเหมือนง่ายและเข้าใจได้ง่ายนี้
แนวคิดเรื่องการละลาย
มันเป็นสัญชาตญาณล้วนๆ ที่ความสามารถในการละลายได้บ่งชี้ว่าสารละลายได้ดีเพียงใดในตัวทำละลายที่กำหนด อย่างไรก็ตาม เรามักจะรู้เพียงเล็กน้อยเกี่ยวกับธรรมชาติของการละลายของสาร ทำไมตัวอย่างเช่นชอล์กไม่ละลายในน้ำและเกลือแกง - ในทางกลับกัน? มันเป็นเรื่องของความแข็งแรงของพันธะภายในโมเลกุล หากพันธะมีความแข็งแรง ด้วยเหตุนี้ อนุภาคเหล่านี้จึงไม่สามารถแยกตัวออกเป็นไอออนได้ ซึ่งจะทำลายผลึกคริสตัล ดังนั้นจึงยังคงไม่ละลายน้ำ
ความสามารถในการละลายเป็นลักษณะเชิงปริมาณที่แสดงว่าสัดส่วนของตัวถูกละลายอยู่ในรูปของอนุภาคที่ถูกละลาย ค่าของมันขึ้นอยู่กับลักษณะของตัวถูกละลายและตัวทำละลาย ความสามารถในการละลายน้ำสำหรับสารต่างๆ จะแตกต่างกัน ขึ้นอยู่กับพันธะระหว่างอะตอมในโมเลกุล สารที่มีพันธะโควาเลนต์มีความสามารถในการละลายต่ำที่สุด ในขณะที่สารที่มีพันธะไอออนิกจะมีค่าสูงสุด
แต่ไม่อาจเข้าใจได้เสมอไปว่าความสามารถในการละลายใดมีขนาดใหญ่และขนาดเล็ก ดังนั้นในตอนต่อไป เราจะมาพูดถึงความสามารถในการละลายของสารต่างๆ ในน้ำกัน
เปรียบเทียบ
ในธรรมชาติมีตัวทำละลายของเหลวอยู่มาก ยังมีสารทดแทนอีกมากมายที่สามารถทำหน้าที่เป็นตัวสุดท้ายเมื่อถึงเงื่อนไขบางประการ เช่น สารบางชนิดสถานะรวม เป็นที่ชัดเจนว่าหากคุณรวบรวมข้อมูลเกี่ยวกับความสามารถในการละลายของ "ตัวถูกละลาย - ตัวทำละลาย" แต่ละคู่ มันจะไม่เพียงพอสำหรับนิรันดรเพราะการรวมกันมีขนาดใหญ่มาก ดังนั้นจึงเกิดขึ้นที่บนโลกของเรา น้ำเป็นตัวทำละลายและมาตรฐานสากล พวกเขาทำเช่นนี้เพราะมันเป็นเรื่องธรรมดาที่สุดในโลก
ดังนั้น ตารางการละลายน้ำจึงถูกรวบรวมสำหรับสารหลายแสนชนิด เราได้เห็นมันแล้ว แต่ในเวอร์ชันที่สั้นและเข้าใจง่ายกว่า เซลล์ของตารางมีตัวอักษรที่แสดงถึงสารที่ละลายน้ำได้ ไม่ละลายน้ำหรือละลายได้เล็กน้อย แต่มีตารางเฉพาะทางมากขึ้นสำหรับผู้ที่เชี่ยวชาญด้านเคมีอย่างจริงจัง มันระบุค่าตัวเลขที่แน่นอนของความสามารถในการละลายเป็นกรัมต่อลิตรของสารละลาย
ตอนนี้เรามาดูทฤษฎีของสิ่งที่เรียกว่าการละลายกันดีกว่า
เคมีการละลาย
กระบวนการละลายเกิดขึ้นได้อย่างไร เราได้วิเคราะห์ไปแล้วในหัวข้อก่อนหน้านี้ แต่จะยกตัวอย่างเช่นการเขียนทั้งหมดเป็นปฏิกิริยาอย่างไร ทุกอย่างไม่ง่ายเลยที่นี่ ตัวอย่างเช่น เมื่อกรดถูกละลาย ไฮโดรเจนไอออนจะทำปฏิกิริยากับน้ำเพื่อสร้างไฮโดรเนียมไอออน H3O+ ดังนั้น สำหรับ HCl สมการปฏิกิริยาจะมีลักษณะดังนี้:
HCl + H2O =H3O+ + Cl-
ความสามารถในการละลายของเกลือก็ขึ้นอยู่กับโครงสร้างด้วย ถูกกำหนดโดยปฏิกิริยาเคมีด้วย ชนิดของหลังขึ้นอยู่กับโครงสร้างของเกลือและพันธะภายในโมเลกุล
เราค้นพบวิธีบันทึกความสามารถในการละลายของเกลือในน้ำแบบกราฟิก ได้เวลาลงมือปฏิบัติแล้ว
แอปพลิเคชัน
หากคุณระบุกรณีที่จำเป็นต้องใช้ค่านี้ ไม่ถึงศตวรรษก็เพียงพอแล้ว ในทางอ้อม คุณสามารถคำนวณปริมาณอื่นๆ ที่มีความสำคัญมากสำหรับการศึกษาวิธีแก้ปัญหาใดๆ ทางอ้อมได้ หากไม่มีสารนี้ เราจะไม่สามารถทราบความเข้มข้นที่แน่นอนของสาร กิจกรรมของมัน เราไม่สามารถประเมินได้ว่ายาจะรักษาคนหรือฆ่าคน (ท้ายที่สุด แม้แต่น้ำก็เป็นอันตรายถึงชีวิตได้ในปริมาณมาก).
นอกจากอุตสาหกรรมเคมีและวัตถุประสงค์ทางวิทยาศาสตร์แล้ว การทำความเข้าใจสาระสำคัญของการละลายก็เป็นสิ่งจำเป็นในชีวิตประจำวันเช่นกัน อันที่จริงบางครั้งจำเป็นต้องเตรียมสารละลายของสารที่มีความอิ่มตัวสูงเกินไป ตัวอย่างเช่น จำเป็นต้องได้รับผลึกเกลือเพื่อทำการบ้านของเด็ก เมื่อทราบความสามารถในการละลายของเกลือในน้ำ เราก็สามารถระบุได้ง่ายๆ ว่าต้องเทลงในภาชนะมากน้อยเพียงใดจึงจะเริ่มตกตะกอนและก่อตัวเป็นผลึกจากส่วนที่เกิน
ก่อนที่เราจะสรุปการเดินทางสั้น ๆ ของเราในวิชาเคมี มาพูดถึงแนวคิดสองสามข้อที่เกี่ยวข้องกับการละลายกัน
มีอะไรน่าสนใจอีกบ้าง
ในความเห็นของเรา หากคุณมาถึงส่วนนี้แล้ว คุณอาจเข้าใจแล้วว่าความสามารถในการละลายไม่ได้เป็นเพียงปริมาณทางเคมีที่แปลก เป็นพื้นฐานสำหรับปริมาณอื่นๆ และในหมู่พวกเขา: ความเข้มข้น, กิจกรรม, ค่าคงที่การแยกตัว, pH และนี่ไม่ใช่รายการที่สมบูรณ์ คุณต้องเคยได้ยินอย่างน้อยหนึ่งจากคำพูดเหล่านี้ หากปราศจากความรู้เกี่ยวกับธรรมชาติของการแก้ปัญหา การศึกษาซึ่งเริ่มต้นด้วยความสามารถในการละลาย เราไม่สามารถจินตนาการถึงเคมีและฟิสิกส์สมัยใหม่ได้อีกต่อไป ฟิสิกส์ที่นี่คืออะไร? บางครั้งนักฟิสิกส์ก็จัดการกับวิธีแก้ปัญหา วัดค่าการนำไฟฟ้า และใช้คุณสมบัติอื่นๆ ตามความต้องการของตนเอง
สรุป
ในบทความนี้ เราได้ทำความคุ้นเคยกับแนวคิดทางเคมีเช่นความสามารถในการละลาย นี่อาจเป็นข้อมูลที่ค่อนข้างมีประโยชน์ เนื่องจากพวกเราส่วนใหญ่แทบจะไม่เข้าใจแก่นแท้อันลึกซึ้งของทฤษฎีการแก้ปัญหาโดยไม่จำเป็นต้องศึกษารายละเอียดเพิ่มเติม ไม่ว่าในกรณีใด การฝึกสมองด้วยการเรียนรู้สิ่งใหม่จะมีประโยชน์มาก สุดท้ายคนก็ต้อง "เรียน เรียน เรียนซ้ำ" ตลอดชีวิต
