ओले नाते - भाग १

अजैविक संयुगे सहसा आर्द्रतेशी संबंधित नसतात, तर सेंद्रिय संयुगे उलट असतात. शेवटी, पूर्वीचे कोरडे खडक आहेत आणि नंतरचे जलचर सजीवांपासून आले आहेत. तथापि, व्यापक संघटनांचा वास्तवाशी फारसा संबंध नाही. या प्रकरणात, ते समान आहे: दगडांमधून पाणी पिळून काढले जाऊ शकते आणि सेंद्रिय संयुगे खूप कोरडे असू शकतात.

पाणी हा पृथ्वीवरील सर्वव्यापी पदार्थ आहे आणि ते इतर रासायनिक संयुगेमध्ये देखील आढळू शकते हे आश्चर्यकारक नाही. कधीकधी ते त्यांच्याशी सैलपणे जोडलेले असते, त्यांच्यामध्ये बंदिस्त असते, अव्यक्त स्वरूपात प्रकट होते किंवा उघडपणे क्रिस्टल्सची रचना तयार करते.

प्रथम प्रथम गोष्टी. सुरवातीला…

…ओलावा

अनेक रासायनिक संयुगे त्यांच्या वातावरणातील पाणी शोषून घेतात - उदाहरणार्थ, सुप्रसिद्ध टेबल सॉल्ट, जे अनेकदा स्वयंपाकघरातील वाफेच्या आणि दमट वातावरणात एकत्र जमते. असे पदार्थ हायग्रोस्कोपिक असतात आणि त्यांच्यामुळे होणारा ओलावा असतो हायग्रोस्कोपिक पाणी. तथापि, टेबल सॉल्टला पाण्याची वाफ बांधण्यासाठी पुरेशी सापेक्ष आर्द्रता (बॉक्स पहा: हवेत किती पाणी आहे?) आवश्यक असते. दरम्यान, वाळवंटात असे पदार्थ आहेत जे पर्यावरणातील पाणी शोषू शकतात.

हवेत पाणी किती आहे?

परिपूर्ण आर्द्रता दिलेल्या तापमानात हवेच्या एकक खंडामध्ये असलेल्या पाण्याच्या वाफेचे प्रमाण आहे. उदाहरणार्थ, 0 मीटरमध्ये 1°С वर³ हवेमध्ये जास्तीत जास्त 5 ग्रॅम पाणी, 20 डिग्री सेल्सिअस - सुमारे 17 ग्रॅम पाणी आणि 40 डिग्री सेल्सियस - 50 ग्रॅमपेक्षा जास्त असू शकते. उबदार स्वयंपाकघरात किंवा स्नानगृह, त्यामुळे हे खूप ओले आहे.

सापेक्ष आर्द्रता दिलेल्या तापमानात (टक्केवारी म्हणून व्यक्त केलेले) हवेच्या प्रति युनिट व्हॉल्यूममधील पाण्याच्या वाफेचे प्रमाण जास्तीत जास्त प्रमाणात असते.

पुढील प्रयोगासाठी सोडियम NaOH किंवा पोटॅशियम हायड्रॉक्साईड KOH आवश्यक असेल. एक कंपाऊंड टॅब्लेट (जसे ते विकले जातात) घड्याळाच्या काचेवर ठेवा आणि थोडा वेळ हवेत सोडा. लवकरच तुमच्या लक्षात येईल की लोझेंज द्रवाच्या थेंबांनी झाकले जाऊ लागते आणि नंतर पसरते. हा NaOH किंवा KOH च्या हायग्रोस्कोपिकिटीचा प्रभाव आहे. घराच्या वेगवेगळ्या खोल्यांमध्ये नमुने ठेवून, तुम्ही या ठिकाणांच्या सापेक्ष आर्द्रतेची तुलना करू शकता (1).

1. घड्याळाच्या काचेवर (डावीकडे) NaOH चा वर्षाव आणि हवेत काही तासांनंतर (उजवीकडे) तोच अवक्षेपण.

2. सिलिकॉन जेलसह प्रयोगशाळा डेसिकेटर (फोटो: विकिमीडिया/एचग्रोब)

रसायनशास्त्रज्ञ, आणि केवळ तेच नाही, पदार्थाच्या आर्द्रतेची समस्या सोडवतात. हायग्रोस्कोपिक पाणी हे रासायनिक कंपाऊंडद्वारे एक अप्रिय दूषित आहे आणि त्यातील सामग्री, शिवाय, अस्थिर आहे. या वस्तुस्थितीमुळे प्रतिक्रियेसाठी आवश्यक अभिकर्मकाचे प्रमाण मोजणे कठीण होते. उपाय, अर्थातच, पदार्थ सुकणे आहे. औद्योगिक स्तरावर, हे तापलेल्या चेंबर्समध्ये घडते, म्हणजेच होम ओव्हनच्या विस्तारित आवृत्तीमध्ये.

प्रयोगशाळांमध्ये, इलेक्ट्रिक ड्रायर्स व्यतिरिक्त (पुन्हा, ओव्हन), exykatory (आधीच वाळलेल्या अभिकर्मकांच्या साठवणीसाठी देखील). ही काचेची भांडी आहेत, घट्ट बंद आहेत, ज्याच्या तळाशी एक उच्च हायग्रोस्कोपिक पदार्थ आहे (2). वाळलेल्या कंपाऊंडमधून आर्द्रता शोषून घेणे आणि डेसिकेटरच्या आत आर्द्रता कमी ठेवणे हे त्याचे काम आहे.

डेसिकेंट्सची उदाहरणे: निर्जल CaCl लवण.₂ मी MgSO₄, फॉस्फरस (V) ऑक्साइड P₄O₁₀ आणि कॅल्शियम CaO आणि सिलिका जेल (सिलिका जेल). औद्योगिक आणि फूड पॅकेजिंग (3) मध्ये ठेवलेल्या डेसिकेंट सॅशेच्या स्वरूपात तुम्हाला नंतरचे देखील सापडेल.

3. अन्न आणि औद्योगिक उत्पादनांना आर्द्रतेपासून संरक्षित करण्यासाठी सिलिकॉन जेल.

बरेच डिह्युमिडिफायर्स जर ते जास्त पाणी शोषून घेत असतील तर ते पुन्हा निर्माण केले जाऊ शकतात - फक्त त्यांना उबदार करा.

रासायनिक प्रदूषण देखील आहे. बाटलीबंद पाणी. ते त्यांच्या जलद वाढीदरम्यान क्रिस्टल्समध्ये प्रवेश करते आणि द्रावणाने भरलेली जागा तयार करते ज्यामधून क्रिस्टल तयार होतो, घनदाटाने वेढलेला असतो. संयुग विरघळवून आणि ते पुन्हा स्थापित करून तुम्ही क्रिस्टलमधील द्रव बुडबुड्यांपासून मुक्त होऊ शकता, परंतु यावेळी क्रिस्टलची वाढ कमी करणाऱ्या परिस्थितींमध्ये. मग रेणू "सुबकपणे" क्रिस्टल जाळीमध्ये स्थिर होतील, कोणतेही अंतर न ठेवता.

लपलेले पाणी

काही संयुगांमध्ये, पाणी अव्यक्त स्वरूपात असते, परंतु रसायनशास्त्रज्ञ ते काढू शकतात. असे गृहीत धरले जाऊ शकते की आपण योग्य परिस्थितीत कोणत्याही ऑक्सिजन-हायड्रोजन कंपाऊंडमधून पाणी सोडाल. तुम्ही ते गरम करून किंवा इतर पदार्थाच्या कृतीने पाणी सोडून द्याल जे पाणी जोरदारपणे शोषून घेते. अशा नात्यात पाणी घटनात्मक पाणी. दोन्ही रासायनिक निर्जलीकरण पद्धती वापरून पहा.

4. रसायनांचे निर्जलीकरण झाल्यावर चाचणी ट्यूबमध्ये पाण्याची वाफ घनरूप होते.

टेस्ट ट्यूबमध्ये थोडासा बेकिंग सोडा घाला, म्हणजे. सोडियम बायकार्बोनेट NaHCO.₃. आपण ते किराणा दुकानात मिळवू शकता आणि उदाहरणार्थ, स्वयंपाकघरात वापरले जाते. बेकिंगसाठी खमीर म्हणून (परंतु इतर अनेक उपयोग आहेत).

टेस्ट ट्यूब बर्नरच्या ज्वालामध्ये अंदाजे 45° च्या कोनात ठेवा आणि बाहेर पडण्याचे ओपनिंग तुमच्याकडे असेल. हे प्रयोगशाळेच्या स्वच्छता आणि सुरक्षिततेच्या तत्त्वांपैकी एक आहे - चाचणी ट्यूबमधून अचानक गरम होणारा पदार्थ बाहेर पडल्यास तुम्ही स्वतःचे संरक्षण कसे करता.

गरम करणे आवश्यक नसते, प्रतिक्रिया 60 डिग्री सेल्सिअस वर सुरू होईल (एक मेथाइलेटेड स्पिरिट बर्नर किंवा अगदी मेणबत्ती देखील पुरेसे आहे). पात्राच्या वरच्या बाजूला लक्ष ठेवा. जर ट्यूब पुरेशी लांब असेल, तर द्रवाचे थेंब आउटलेटवर जमा होण्यास सुरवात होईल (4). जर तुम्हाला ते दिसत नसेल, तर टेस्ट ट्यूब आउटलेटवर थंड घड्याळाचा ग्लास ठेवा - त्यावर बेकिंग सोडा कंडेन्सच्या विघटनादरम्यान सोडलेली पाण्याची वाफ (बाणाच्या वरचे चिन्ह डी पदार्थ गरम झाल्याचे दर्शवते):

5. कपमधून काळी नळी बाहेर येते.

दुसरे वायू उत्पादन, कार्बन डायऑक्साइड, चुनाचे पाणी वापरून शोधले जाऊ शकते, म्हणजे. संतृप्त समाधान कॅल्शियम हायड्रॉक्साईड सा (चालू)₂. कॅल्शियम कार्बोनेटच्या अवक्षेपणामुळे होणारी त्याची टर्बिडिटी CO च्या उपस्थितीचे सूचक आहे₂. बॅगेटवर द्रावणाचा एक थेंब घेणे आणि ते चाचणी ट्यूबच्या शेवटी ठेवणे पुरेसे आहे. तुमच्याकडे कॅल्शियम हायड्रॉक्साईड नसल्यास, पाण्यात विरघळणाऱ्या कॅल्शियम मिठाच्या कोणत्याही द्रावणात NaOH द्रावण टाकून चुन्याचे पाणी बनवा.

पुढील प्रयोगात, तुम्ही पुढील स्वयंपाकघर अभिकर्मक वापराल - नियमित साखर, म्हणजेच सुक्रोज सी.₁₂H2₂O₁₁. आपल्याला सल्फ्यूरिक ऍसिड एच चे एकाग्र द्रावणाची देखील आवश्यकता असेल₂SO₄.

मी तुम्हाला या धोकादायक अभिकर्मकासह कार्य करण्याच्या नियमांची त्वरित आठवण करून देतो: रबरचे हातमोजे आणि गॉगल आवश्यक आहेत आणि प्रयोग प्लास्टिकच्या ट्रे किंवा प्लास्टिकच्या आवरणावर केला जातो.

भांडे जेवढे भरले आहे तेवढी अर्ध्या चोचीत साखर घाला. आता ओतलेल्या साखरेच्या अर्ध्या प्रमाणात सल्फ्यूरिक ऍसिडचे द्रावण घाला. काचेच्या रॉडने सामग्री नीट ढवळून घ्या जेणेकरून आम्ल संपूर्ण व्हॉल्यूममध्ये समान रीतीने वितरीत होईल. काही काळ काही होत नाही, परंतु अचानक साखर गडद होऊ लागते, नंतर काळी होते आणि शेवटी भांडे "सोडणे" सुरू होते.

एक सच्छिद्र काळा वस्तुमान, आता पांढर्‍या साखरेसारखा दिसत नाही, फकीरांच्या टोपलीतून सापासारखा काचेतून बाहेर पडतो. संपूर्ण गोष्ट गरम होते, पाण्याच्या वाफेचे ढग दिसतात आणि एक हिसका देखील ऐकू येतो (ही पाण्याची वाफ भेगांमधून बाहेर पडणारी देखील आहे).

अनुभव आकर्षक आहे, तथाकथित श्रेणीतून. रासायनिक होसेस (5). एकाग्रित एच द्रावणाची हायग्रोस्कोपिकता निरीक्षण केलेल्या परिणामांसाठी जबाबदार आहे.₂SO₄. हे इतके मोठे आहे की इतर पदार्थांमधून पाणी द्रावणात प्रवेश करते, या प्रकरणात सुक्रोज:

साखरेच्या निर्जलीकरणाचे अवशेष पाण्याच्या वाफेने संतृप्त होतात (लक्षात ठेवा की एकाग्रता H मिसळताना₂SO₄ पाण्याने भरपूर उष्णता सोडली जाते), ज्यामुळे त्यांच्या व्हॉल्यूममध्ये लक्षणीय वाढ होते आणि काचेतून वस्तुमान उचलण्याचा परिणाम होतो.

क्रिस्टल मध्ये अडकले

6. चाचणी ट्यूबमध्ये क्रिस्टलीय कॉपर सल्फेट (II) गरम करणे. कंपाऊंडचे आंशिक निर्जलीकरण दृश्यमान आहे.

आणि रसायनांमध्ये असलेले आणखी एक प्रकारचे पाणी. यावेळी ते स्पष्टपणे दिसते (संवैधानिक पाण्याच्या विपरीत), आणि त्याचे प्रमाण काटेकोरपणे परिभाषित केले आहे (आणि अनियंत्रित नाही, जसे हायग्रोस्कोपिक पाण्याच्या बाबतीत). या क्रिस्टलायझेशनचे पाणीस्फटिकांना काय रंग देतात - काढल्यावर ते अनाकार पावडरमध्ये विघटित होतात (जे तुम्ही प्रायोगिकपणे पहाल, जसे की केमिस्टला शोभेल).

हायड्रेटेड कॉपर (II) सल्फेट CuSO च्या निळ्या क्रिस्टल्सवर स्टॉक करा₄× 5ч₂ओह, सर्वात लोकप्रिय प्रयोगशाळा अभिकर्मकांपैकी एक. चाचणी ट्यूब किंवा बाष्पीभवनामध्ये थोड्या प्रमाणात लहान क्रिस्टल्स घाला (दुसरी पद्धत चांगली आहे, परंतु संयुगे कमी असल्यास, चाचणी ट्यूब देखील वापरली जाऊ शकते; एका महिन्यात अधिक). बर्नरच्या ज्वालावर हळूवारपणे गरम करणे सुरू करा (विकृत अल्कोहोल दिवा पुरेसा असेल).

ट्यूबला वारंवार आपल्यापासून दूर हलवा, किंवा ट्रायपॉड हँडलमध्ये ठेवलेल्या बाष्पीभवनात बॅगेट ढवळून घ्या (काचेच्या भांड्यावर झुकू नका). जसजसे तापमान वाढते तसतसे मिठाचा रंग फिकट होऊ लागतो, शेवटी तो जवळजवळ पांढरा होईपर्यंत. या प्रकरणात, चाचणी ट्यूबच्या वरच्या भागात द्रवाचे थेंब जमा होतात. हे मीठ क्रिस्टल्समधून काढून टाकलेले पाणी आहे (त्यांना बाष्पीभवनात गरम केल्याने भांड्यावर थंड घड्याळाचा ग्लास ठेवून पाणी उघड होईल), जे यादरम्यान पावडरमध्ये विघटित झाले आहे (6). कंपाऊंडचे निर्जलीकरण टप्प्याटप्प्याने होते:

650°C पेक्षा जास्त तापमानात आणखी वाढ झाल्याने निर्जल मीठाचे विघटन होते. पांढरा पावडर निर्जल CuSO₄ घट्ट स्क्रू केलेल्या कंटेनरमध्ये ठेवा (आपण त्यात ओलावा शोषून घेणारी पिशवी ठेवू शकता).

तुम्ही विचारू शकता: समीकरणांनुसार वर्णन केल्याप्रमाणे निर्जलीकरण होते हे आम्हाला कसे कळेल? किंवा नाती ही पद्धत का पाळतात? तुम्ही पुढच्या महिन्यात या मिठाच्या पाण्याचे प्रमाण ठरवण्याचे काम कराल, आता मी पहिल्या प्रश्नाचे उत्तर देईन. वाढत्या तापमानासह पदार्थाच्या वस्तुमानात होणारा बदल ज्या पद्धतीने आपण पाहू शकतो त्याला म्हणतात थर्मोग्राविमेट्रिक विश्लेषण. चाचणी पदार्थ एका पॅलेटवर ठेवला जातो, तथाकथित थर्मल बॅलन्स, आणि गरम केले जाते, वजनातील बदल वाचून.

अर्थात, आज थर्मोबॅलेन्स स्वतःच डेटा रेकॉर्ड करतात, त्याच वेळी संबंधित आलेख (7) काढतात. आलेखाच्या वक्रचा आकार दर्शवितो की कोणत्या तापमानावर "काहीतरी" घडते, उदाहरणार्थ, कंपाऊंडमधून अस्थिर पदार्थ सोडला जातो (वजन कमी होणे) किंवा ते हवेतील वायूसह एकत्र होते (नंतर वस्तुमान वाढते). वस्तुमानातील बदल आपल्याला काय आणि कोणत्या प्रमाणात कमी किंवा वाढले आहे हे निर्धारित करण्यास अनुमती देते.

7. क्रिस्टलीय कॉपर(II) सल्फेटच्या थर्मोग्रॅविमेट्रिक वक्रचा आलेख.

हायड्रेटेड CuSO₄ त्याचा रंग त्याच्या जलीय द्रावणासारखाच असतो. हा योगायोग नाही. द्रावणात क्यू आयन₂+ सहा पाण्याच्या रेणूंनी वेढलेले आहे, आणि क्रिस्टलमध्ये - चार, चौरसाच्या कोपऱ्यात पडलेले आहे, ज्याचा मध्यभागी आहे. धातूच्या आयनच्या वर आणि खाली सल्फेट आयन असतात, ज्यापैकी प्रत्येक दोन समीप केशन "सर्व्ह करते" (म्हणून स्टोइचिओमेट्री योग्य आहे). पण पाचवा पाण्याचा रेणू कुठे आहे? हे तांबे (II) आयनच्या सभोवतालच्या पट्ट्यामध्ये सल्फेट आयनांपैकी एक आणि पाण्याचे रेणू यांच्यामध्ये असते.

आणि पुन्हा, जिज्ञासू वाचक विचारेल: तुम्हाला हे कसे माहित आहे? यावेळी क्ष-किरणांसह विकिरण करून प्राप्त केलेल्या क्रिस्टल्सच्या प्रतिमांमधून. तथापि, निर्जल संयुग पांढरे का आहे आणि हायड्रेटेड संयुग निळे का आहे हे स्पष्ट करणे प्रगत रसायनशास्त्र आहे. तिचा अभ्यास करण्याची वेळ आली आहे.

हे देखील पहा: