In dit hoofdstuk gaan we verschillende mengsels bestuderen. Een stof waar we doorheen kunnen kijken noemen we helder. Als we een stof met een vloeistof mengen en het mengsel blijft helder, dan spreken we van een oplossing. Een voorbeeld van een oplossing is zeewater. In zeewater zit zout opgelost, maar toch kunnen we het zout niet zien. Een ander voorbeeld is het oplossen van suiker in thee. Ook hier lijkt het suiker te "verdwijnen" in het water. Oplossingen kunnen wel een kleur hebben. Denk bijvoorbeeld aan limonade. Zeewater is helder omdat de zoutdeeltjes zich volledig verspreiden in het water. We noemen een dergelijk mengsel een homogeen mengsel. Een zoutdeeltje is een miljoen keer kleiner dan een millimeter en kan dus niet met onze ogen gezien worden. Ook gassen vormen homogene mengsels. De lucht bestaat o.a. uit de gassen stikstof, zuurstof en koolstofdioxide.

Als we twee stoffen met elkaar mengen, dan kunnen we dit in verschillende verhoudingen doen. Denk bijvoorbeeld aan limonade. We kunnen zelf kiezen hoeveel siroop en hoeveel water we toevoegen bij het maken van limonade. De hoeveelheid water en de hoeveelheid siroop bepalen samen hoe zoet de limonade zal worden. Als de limonade erg zoet is, dan spreken we van een hoge concentratie siroop.

Als we zoutkorrels in water leggen, dan trekken de watermoleculen de zoutdeeltjes los uit de zoutkorrels. Dit noemen we het oplossen van zout. Hoe meer zoutdeeltjes er echter opgelost zijn, hoe groter de kans wordt dat een zo'n zoutdeeltje weer tegen de korrel botst en daar weer aan vast komt te zitten. Als de hoeveelheid opgeloste zoutdeeltjes toeneemt, dan kan het gebeuren dat het aantal zoutdeeltjes dat loskomt van de korrel even groot wordt als het aantal zoutdeeltjes dat weer aan de korrel vast komt te zitten. Het resultaat is dat de zoutkorrel niet meer kleiner wordt.

Er zit dus een maximum aan de hoeveelheid zout dat in een bepaalde hoeveelheid water kan worden opgelost. Bij een temperatuur van 25 °C kan je bijvoorbeeld maximaal 359 gram zout per liter water oplossen. Deze maximale hoeveelheid noemen we de oplosbaarheid. Zout heeft dus een oplosbaarheid van 359 g/L. Als je nog meer zout toevoegt, dan lost dit niet op, maar blijft het gewoon op de bodem liggen. Als de zoutconcentratie onder dit maximum zit, dan noemen we de oplossing onverzadigd.

De oplosbaarheid van stoffen is afhankelijk van de temperatuur. Voor vaste stoffen, zoals zout of suiker, neemt de oplosbaarheid toe als de temperatuur toeneemt. We kunnen dus meer van deze stoffen oplossen in warm water dan in koud water. Ook gassen kunnen oplossen in water. Je hebt bijvoorbeeld vast wel eens gehoord dat vissen zuurstof filteren uit het water met behulp van hun kieuwen. Dit betekent dus dat er zuurstof opgelost zit in het water. Als de temperatuur van het water toeneemt, dan gaan deze zuurstofmoleculen sneller bewegen en zo ontsnappen ze gemakkelijker uit de vloeistof.

De oplosbaarheid vertelt ons hoeveel stof er maximaal opgelost kan worden, maar het zegt ons niets over hoe snel een stof oplost.

Roeren vergroot de oplossnelheid doordat de deeltjes zo beter met elkaar in aanraking komen. Als we suiker in water willen oplossen, zorgt roeren ervoor dat water beter in contact kan komen met de suiker. De temperatuur verhoogt de oplossnelheid doordat deeltjes met een hogere temperatuur sneller bewegen. Als gevolg botsen de waterdeeltjes sneller en krachtiger tegen de suikerdeeltjes.

De laatste factor waarmee we de oplossnelheid kunnen verhogen is de verdelingsgraad. De verdelingsgraad vertelt ons hoe goed een stof "verdeeld" is. De suikerdeeltjes in poedersuiker zijn bijvoorbeeld in kleinere stukjes verdeeld dan in kristalsuiker. Het gevolg is dat poedersuiker een veel groter oppervlak heeft dat in aanraking komt met het water en hierdoor lost het poedersuiker sneller op.

Roeren en het verhogen van de verdelingsgraad verhogen de oplossnelheid, maar bij deze ingrepen blijft de oplosbaarheid gelijk. De stof lost met deze technieken sneller op, maar er lost hierdoor niet een grotere hoeveelheid stof op. De temperatuur heeft wel effect op zowel de oplosbaarheid als de oplossnelheid.

Als een zout oplost in water laten de ionen van het zout elkaar los en worden ze omringd door watermoleculen. Het oplossen van een zout in water geef je in oplosvergelijking weer: NaCl (s) → Na+ (aq) + Cl- (aq). De oplosbaarheidstabellen (Binas tabel 45A en 45B) geven informatie over de oplosbaarheid van zouten in water.

De molariteit, M, van een oplossing druk je uit in het aantal mol per liter oplossing of in het aantal millimol opgeloste stof per milliliter oplossing. Voor de molariteit van elk deeltje dat werkelijk in de oplossing aanwezig is, bestaat een verkorte weergave: vierkante haken om de formule van het deeltje.

Zouten kunnen goed of slecht oplossen in water, dus veel of weinig ionen produceren, vrijgeven aan het water. Er is altijd wel een ionenproduct, maar niet altijd een oplosbaarheidsproduct. Een "evenwicht" komt pas in zicht als het gaat over slecht oplosbare zouten. Echt onoplosbaar zijn zouten vrijwel nooit. Altijd lost er wel een klein beetje op in water. Altijd blijft wel de mogelijkheid voor de ionen in het rooster om daaruit te ontsnappen en het water in te trekken.

Je kunt dus een slecht oplosbaar zout een heel klein beetje oplossen. Eerst is er een stijgend ionenproduct, maar al heel gauw is het maximum daarvan bereikt: dan is het ionenproduct gelijk aan het oplosbaarheidsproduct. De oplossing is "verzadigd": bij deze bepaalde temperatuur kan niet méér oplossen.

De oplosbaarheid van een zout wordt meestal aangegeven in de eenheid mol/liter, soms in mol/100 gr. Als een zout in water (gedeeltelijk) oplost, dan valt het ionrooster (ook gedeeltelijk) uit elkaar; er ontstaan dan meer deeltjes. Het oplossen is afhankelijk van de sterkte van het ionrooster, maar ook van de temperatuur.

Slecht oplosbare zouten zijn zouten waarvan het ionrooster slechts voor een (zeer) klein gedeelte uit elkaar valt in water. Het kleine beetje zilvercarbonaat dat oplost in water(mol/l) heet de oplosbaarheid S bij een bepaalde temperatuur. De ionen verspreiden zich homogeen door de hele oplossing.

labels: #Ei

Zie ook: