濕 關係 - 一部分 1
無機化合物通常與水分無關，但有機化合物則相反。 畢竟前者是乾燥的岩石，後者則是來自水生生物。 然而，廣泛的聯想與現實幾乎沒有關係。 在這種情況下，情況是相似的：水可以從石頭中擠出，但有機化合物可以非常乾燥。
水是地球上普遍存在的物質，在其他化合物中也能找到水也就不足為奇了。 有時它與它們有微弱的聯繫，封閉在它們內部，以隱藏的形式顯現出來，或公開地建構晶體的結構。
首先要事。 首先…
…水分
許多化合物往往會從環境中吸收水分，例如眾所周知的食鹽，它經常在廚房潮濕的空氣中結塊。 此類物質具有吸濕性，它們引起的濕氣 吸濕水。 然而，食鹽需要足夠高的相對濕度（請參閱方框：空氣中有多少水？）來結合水蒸氣。 同時，沙漠中存在著可以從環境中吸收水分的物質。
空氣中有多少水？
絕對濕度 這是給定溫度下單位體積空氣中所含的水蒸氣量。 例如，在 0°C 下 1 m3 空氣中最多可含有約 5 克水（以免凝結），在 20°C 時 - 約 17 克水，在 40°C 時 - 超過 50 克。在溫暖的廚房或浴室，因此非常潮濕。
相對濕度 表示給定溫度下單位體積空氣中的水蒸氣量與最大水蒸氣量的比率（以百分比表示）。
對於下一個實驗，您將需要 NaOH 鈉或氫氧化鉀 KOH。 將化合物片劑（出售時）放在表面皿上，並在空氣中放置一段時間。 很快您就會注意到錠劑開始被液體滴覆蓋，然後散開。 這就是NaOH或KOH的吸濕作用。 透過將樣本放置在房屋的不同房間中，您將比較這些地方的相對濕度 (1)。
1. NaOH 沉積在表面皿上（左）以及在空氣中放置數小時後的相同沉積物（右）。
2. 帶有矽膠的實驗室乾燥器（照片：Wikimedia/Hgrobe）
化學家，而不僅僅是他們，解決了物質的水分含量問題。 吸濕水 這是一種令人不快的化合物污染，而且其含量也不是恆定的。 這一事實使得很難稱量反應所需的試劑量。 解決方案當然是乾燥該物質。 在工業規模上，這發生在加熱室中，即更大版本的家用烤箱中。
在實驗室中，除了電乾燥器（同樣是烤箱）之外，他們還使用 埃克西卡托里 （也用於儲存已經乾燥的試劑）。 這些是密封的玻璃容器，底部有高度吸濕的物質 (2)。 它的作用是從乾燥的化合物中吸收水分並保持乾燥器內的低濕度。
乾燥劑的例子：無水CaCl鹽。2 硫酸鎂4, 三氧化二磷 (V) P4O10 以及鈣CaO和矽膠（矽膠）。 您還會發現後者以工業和食品包裝中的乾燥劑袋形式存在 (3)。
3.用於保護食品和工業產品防潮的有機矽凝膠。
許多除濕機如果吸收過多的水就可以再生——只需將它們加熱即可。
還有化學物質的污染 水堵塞。 當晶體快速生長時，它會滲透到晶體中，並產生充滿形成晶體的溶液的空間，並被固體包圍。 您可以透過溶解化合物並使其重結晶來消除晶體中的液體氣泡，但這次的條件會減慢晶體的生長。 然後分子就會「整齊」地排列在晶格中，不留任何間隙。
隱藏的水
在某些化合物中，水以潛在形式存在，但化學家能夠從中提取水。 您可以假設在適當的條件下，任何氧氫化合物都會釋放出水。 您將透過加熱或透過另一種強烈吸水的物質的作用來迫使其釋放水。 在這樣的關係中水 憲法水。 嘗試兩種使化學物質脫水的方法。
4. 當化學物質脫水時，水蒸氣在試管中凝結。
將一些小蘇打倒入試管中，即碳酸氫鈉NaHCO。3。 例如，您可以在雜貨店購買它，並在廚房中使用它。 作為發酵粉（但也有許多其他用途）。
將試管以大約 45° 的角度放入燃燒器火焰中，並出口朝向您。 這是實驗室衛生和安全的原則之一 - 這樣，當加熱物質突然從試管中釋放時，您可以保護自己。
加熱不必太強；反應將在 60°C 時開始（使用工業酒精的燃燒器甚至蠟燭就足夠了）。 留意容器頂部。 如果管子夠長，液體滴將開始在出口 (4) 處聚集。 如果您沒有看到它們，請將一個冷的表面玻璃放在試管的出口處 - 小蘇打分解過程中釋放的水蒸氣會在其上凝結（箭頭上方的 D 符號表示物質的加熱）：
5. 黑色軟管從玻璃伸出。
第二種氣態產物二氧化碳可以使用石灰水檢測，即石灰水。 飽和溶液 氫氧化鈣 與（開）2。 其渾濁是由碳酸鈣沉澱引起的，表明存在 CO。2。 只需在長棍麵包上滴一滴溶液並將其放在試管末端即可。 如果沒有氫氧化鈣，可透過將 NaOH 溶液添加到任何水溶性鈣鹽的溶液中來製備石灰水。
在下一個實驗中，您將使用以下廚房試劑 - 普通糖，即蔗糖 C。12H22O11。 您還需要濃硫酸 H 溶液2SO4.
我立即提醒您使用這種危險試劑的規則：需要橡膠手套和護目鏡，並且實驗在塑膠托盤或塑膠薄膜上進行。
將一半的糖倒入裝滿容器的小燒杯中。 現在倒入硫酸溶液，其量等於添加糖的一半。 用玻璃棒攪拌內容物，使酸均勻分佈在整個體積中。 一段時間沒有任何反應，但糖突然開始變暗，然後變黑，最後開始從容器中「出來」。
一種多孔的黑色物質，不再像白糖，像一條蛇從苦行僧的籃子裡爬出來。 整個物體正在升溫，可以看到水蒸氣雲，甚至可以聽到嘶嘶聲（這也是水蒸氣從裂縫中逸出）。
從所謂的類別來看，這種體驗很有吸引力。 化學軟管 (5)。 濃 H 溶液的吸濕性是造成觀察到的效果的原因。2SO4。 它太大了以至於水從其他物質（在本例中是蔗糖）進入溶液：
糖脫水的殘留物被水蒸氣飽和（記住，當混合濃 H2SO4 大量的熱量隨水釋放），這導致它們的體積顯著增加，並產生從玻璃上提升質量的效果。
被困在水晶裡
6. 在試管中加熱結晶硫酸銅(II)。 化合物部分脫水是可見的。
化學物質中含有另一種水。 這次它表現得很清楚（與憲法水不同），並且其數量是嚴格定義的（而不是任意的，就像吸濕水的情況一樣）。 這 結晶水是什麼賦予晶體顏色 - 當移除時，它們會分解成無定形粉末（您將在實驗中看到，這適合化學家）。
儲備水合硫酸銅 (II) CuSO 的藍色晶體4×5°2哦，最受歡迎的實驗室試劑之一。 將少量小晶體倒入試管或蒸發器中（第二種方法較好，但如果化合物量少，可以使用試管；一個月後更多）。 小心地開始在火炬火焰上加熱（工業酒精燈就足夠了）。
經常搖動試管，背對您，或在放置在支架手柄上的蒸發器中攪拌法國麵包（不要靠在盤子上）。 隨著溫度升高，鹽的顏色開始褪色，直到最後變成幾乎白色。 同時，試管上部聚集有液滴。 這是從鹽晶體中除去的水（透過在蒸發器中加熱鹽晶體，將冷表面玻璃放在容器上，您會發現水），同時分解成粉末 (6)。 化合物的脫水階段發生：
溫度進一步升高到 650°C 以上會導致無水鹽分解。 白色無水 CuSO 粉末4 存放在擰緊的容器中（可以在裡面放入乾燥劑袋）。
您可能會問：我們如何知道脫水是否如方程式所描述的那樣發生？ 或者為什麼關係會遵循這種模式？ 下個月你將確定這種鹽中的水含量，現在我將回答第一個問題。 我們觀察物質隨溫度升高的質量變化的方法稱為 熱重分析。 將所研究的物質放置在托盤（即所謂的熱天平）上並加熱，讀取重量變化。
當然，今天的熱天平本身會記錄數據，同時繪製對應的圖表（7）。 圖表曲線的形狀顯示了在什麼溫度下會發生“某些事情”，例如化合物釋放揮發性物質（重量損失）或與空氣中的氣體結合（然後質量增加）。 透過品質的變化，您可以確定減少或增加的內容以及數量。
7. 結晶硫酸銅(II)的熱重曲線圖。
水合硫酸銅4 它的顏色幾乎與其水溶液相同。 這並非巧合。 溶液中的銅離子2+ 被六個水分子包圍，而在晶體中 - 被四個水分子包圍，位於正方形的角落，它是正方形的中心。 金屬離子的上方和下方是硫酸根陰離子，每個硫酸根陰離子“服務”兩個相鄰的陽離子（因此化學計量是正確的）。 但第五個水分子在哪裡呢？ 它位於圍繞銅 (II) 離子的帶中的一個硫酸根離子和一個水分子之間。
好奇的讀者會再問：你怎麼知道這一點？ 這次是用 X 射線照射晶體所獲得的影像。 然而，為什麼無水化合物是白色而水合化合物是藍色的解釋是高級化學。 她該學習了。
另請參見：
