Какое вещество хорошо смешивается с водой

Взболтать, но не смешивать

Все знают, что вода с маслом не смешивается.

Кто помнит школьную физику, легко назовёт третью жидкость, не смешивающуюся с этими двумя: ртуть.

Вопрос: а сколько всего известно взаимно нерастворимых жидкостей при условиях, близких к нормальным?

Авторы этой работы собрали семь. Правда, повторять их опыт дома решительно не хочется, ибо в списке ингредиентов присутствуют анилин, ртуть, и такая «прелесть», как расплавленный (!) белый фосфор. Чертовски горючий, ядовитый, заслуженно полагаемый за это сочетание оружием, заставляющий вновь помянуть урановые ломы в ртути.

Тогда вопрос №2: а сколько можно найти взаимно несмешиваемых жидкостей, которые не страшно принести домой, чтобы показать демку детям?

Мне удалось собрать пять. Собственно, их сливанием вот в эту пробирку мы в статье и займёмся.

1. Рафинированное растительное масло:

В данном случае из виноградных косточек. Состоит оно главным образом из эфиров линолевой и олеиновой кислот. Слово «кислота» пусть не введёт никого в заблуждение. Обе молекулы — это главным образом длинные углеводородные «хвосты» вида *-(CH₂)_n-CH₃. Они и отвечают за гидрофобность. По какой причине вместо масла вполне годится любой жидкий углеводород (пентан, гексан) или их смесь (бензин, керосин). Однако масло менее огнеопасно и покупается в обычном продуктовом магазине.

2. Подкрашенная голубой краской вода H₂O:

3. Силиконовое масло:

Силиконовое масло — это смесь низкомолекулярных полимеров с общей формулой вида (C₂H₆OSi)_n. Добытая на Амазоне разновидность используется как загуститель красок и оказалась вязка, как хороший мёд. Если повторять опыт, стоит поискать более текучие разновидности.

Эта жидкость «устаканилась» между водой и маслом, в соответствии с промежуточным значением своей плотности.

4. Расплавленный галлий Ga:

Галлий плавится при +29.8 C. Поэтому пробирка на время помещена в банку с тёплой водой.

Коллекционные количества галлия легко приобретаются в интернете, хотя бы на Амазоне. Металл этот достаточно безопасен, чтобы брать его в руки, и не образует ядовитых испарений. Однако, соприкасаясь с твёрдыми поверхностями и кожей, сильно пачкает их тёмным слоем оксида галлия. Этот оксид растворим в пищевых кислотах, а растворимые соли галлия могут быть и токсичными. Поэтому после работы всё, что с галлием соприкасалось, надо отмывать от его оксида. Обыкновенная тёплая мыльная вода прекрасно справляется с этой задачей.

5. И последнее вещество — перфтородекалин (perfluorodecalyn) C₁₀F₁₈:

Эта жидкость заметно тяжелее воды, поэтому собралась над галлием. Состоит она исключительно из фтора и углерода:

В Штатах производители продают это вещество только бизнесам, имеющим легитимную потребность в работе с ним. К счастью, незначительные его количества (5-10 грамм) вполне законно приобретаются у частных лиц на eBay.

Ядовитым в строгом смысле этого слова перфтородекалин не является. Его даже добавляют в некоторые виды косметики, а близкородественные ему соединения используют в качестве основного компонента искусственной крови. Однако пары более лёгких его «родственников» вызывают отключку сознания и используются для наркоза, и мне не хотелось проверять, обладает ли конкретно эта жидкость теми же свойствами. Кроме того, в вопросе о воздействии его на глаза найденные статьи демонстрировали странное разногласие. Так что работал я с ним в очках, перчатках, на открытом воздухе, и не подпускал зрителей к пробирке слишком близко. На всякий случай.

6. Конечное состояние

Качественно перемешав все жидкости стеклянной палочкой, я дал им денёк отстояться, и получил в итоге вот такую картину:

Любопытно, что между некоторыми компонентами возникли тонкие слои дополнительных фаз, вероятно, из-за небольшой взаимной растворимости.

Написал конструктор, напиши и деструктор

Что со всей этой смесью потом делать?

Воду и масло спокойно выливаем. Силиконовое масло — в мусор. Конечные продукты его разложения — вода, углекислый газ и песок, хотя процесс этот небыстрый.

Галлий можно собрать пипеткой, слить в спичечный коробок, заморозить и держать дома для будущих опытов. Только не замораживайте его в стеклянной посуде. Этот металл здорово расширяется при застывании и рвёт её в клочья:

Если всё-таки не хочется держать галлий дома, везите его на свалку для тяжёлых металлов и/или токсичных отходов. Или подарите знакомым химикам, пусть найдут ему применение.

Сложнее всего избавиться от перфтородекалина. Вещество это химически настолько стойкое, что разрушить его в домашних условиях до безопасных компонент практически невозможно. Из-за той же стойкости разлагаться в природе оно будет тысячелетиями, путями не вполне понятными, и с неясным пока воздействием на биосферу за всё это время. Так что, по-хорошему, я бы рекомендовал связаться с организациями, перерабатывающими отходы от настоящих химических лабораторий, и сдать перфтородекалин им. Можно через знакомых химиков, что я и сделал.

Спасибо за чтение, хорошего всем дня! Кому надо, вот PDF.

Источник

Какое вещество хорошо смешивается с водой

Рис. 69. Кривые растворимости некоторых газов в воде

Все жидкости и газы, подобно твёрдым веществам, способны растворяться в воде. Некоторые жидкости, например этиловый спирт, глицерин, ацетон, серная, азотная и уксусная кислоты, неограниченно растворимы в воде — их можно смешивать с водой в любых соотношениях. Бензин, керосин, растительное масло, хлороформ и многие другие жидкости лишь незначительно растворимы в воде, и поэтому их считают практически нерастворимыми. Если такую жидкость, например растительное масло, вылить в воду и взболтать, то через некоторое время образуются два раздельных слоя — верхний (растительное масло) и нижний (вода). О таких жидкостях говорят, что они не смешиваются.

Газы также различаются по растворимости. Наибольшей растворимостью в воде обладают хлороводород HCl и аммиак NH₃. При температуре 0 ° С и атмосферном давлении в 1 л воды может быть растворено 500 л хлороводорода и 1200 л аммиака. Водный раствор хлороводорода называют соляной кислотой, а разбавленный водный раствор аммиака — нашатырным спиртом. Растворимость других газов в воде существенно ниже. Так, в тех же условиях в 1 л воды растворяется лишь 1,7 л углекислого газа, 50 мл кислорода, 23 мл азота и 21,5 мл водорода. Хуже всех других газов растворим гелий — 9,7 мл в 1 л воды.

Если холодную водопроводную воду нагревать, не доводя до кипения, то на дне и стенках сосуда образуются пузырьки воздуха, выделяющегося из воды. Это объясняется тем, что растворимость всех газов уменьшается с ростом температуры (рис. 69).

В отличие от жидкостей и твёрдых тел, газы значительно лучше растворяются при повышении давления. Вам, наверное, приходилось открывать пластиковую бутылку с лимонадом или газированной водой. При изготовлении этих напитков воду насыщают углекислым газом при повышенном давлении, а бутылку герметично закрывают. При открывании бутылки давление в ней становится равным атмосферному, и избыточный углекислый газ начинает выделяться, нередко настолько бурно, что вместе с ним из бутылки выливается часть напитка.

Запомните: растворимость газов возрастает при понижении температуры и повышении давления .

Лабораторный опыт 14.

Зависимость растворимости газов

Наполните пробирку водопроводной водой так, чтобы в ней совсем не осталось воздуха, закройте отверстие пальцем, переверните пробирку вверх дном и опустите в стакан с водой. Высушите верхнюю часть пробирки сухой тряпкой или листом фильтровальной бумаги и нагрейте её пламенем спиртовки. Что вы наблюдаете? Предположите, какие газы были растворены в воде. Сделайте вывод об изменении растворимости газов при нагревании.

Вопросы и задания

1. Какие вы знаете жидкости и газы, хорошо растворимые в воде?

2. Почему аквариумы нельзя заполнять кипяченой водой?

3. В воду случайно попал бензин. Как его можно отделить от воды? Будет ли вода иметь запах бензина, если разделение проводить: а) в делительной воронке; б) путём дистилляции?

* 4. При атмосферном давлении и комнатной температуре в 1 л воды может быть растворено 880 мл углекислого газа, а при давлении, которое создаётся в закрытой бутылке, — около 1600 мл. Какой объём углекислого газа выделится при открывании бутылки газированной воды объёмом 2 л? Больше или меньше газа выделится, если бутылку предварительно охладить?

5. Какие из перечисленных газов: кислород, хлороводород, углекислый газ, азот, аммиак, гелий — можно собирать: а) над водой; б) только вытеснением воздуха? Почему?

Источник

Смешиваемость и растворимость органических растворителей.

Растворители – это химические вещества, без которых не обходятся ни одни лакокрасочные работы в Москве, Санкт-Петербурге, Дмитрове и даже по всему миру. Поэтому очень важно ориентироваться в основных свойствах этих веществ, особенно в таких как и растворимость и смешиваемость.

Термины смешиваемый и растворимый часто используют таким образом, что это может вызвать смысловую путаницу. Недвусмысленные рабочие определения этих терминов таковы:

• Смешиваемый. Два компонента, которые могут смешиваться друг с другом в любом соотношении без образования двух отдельных фаз, называют смешиваемыми. Напротив, два компонента, образующие при смешивании отдельные слои, являются несмешиваемыми.
• Растворимый. Компонент, содержащийся в любом количестве в растворителе, растворим в этом растворителе. Наибольшее количество вещества А, которое будет растворяться в данном количестве растворителя Б, называют растворимостью (или предельной растворимостью) А в Б.

Выражения типа «частично смешиваемый» (т. е. имеющий низкую растворимость) или «полностью растворимый» (т. е. смешиваемый) лишь приводят к путанице, и их использования следует избегать.

Для чего нужны диаграммы смешиваемости органических растворителей?

Диаграммы смешиваемости растворителей это удобный справочный материал, но не следует искать в нем больше смысла, чем в нем заключено. Когда пара растворителей обозначена как «несмешиваемые», это означает лишь, что эти два компонента образуют две отдельные фазы при смешивании в некотором соотношении. Это не означает, что компоненты нерастворимы до такой степени, которая полезна (или вредна) для хроматографии.

Например, дихлорметан и вода образуют два слоя при многих соотношениях, следовательно, они не смешиваются друг с другом. Дихлорметан, однако, растворим в воде на уровне 1,6%, а вода — в дихлорметане на уровне 0,2%. Последнее значение (2000 млн-1) не является обычной для кварцевых колонок, используемых в НФ хроматографии, и вызывает дезактивацию поверхности колонок этого типа, приводя к сопутствующей потере удерживания определяемых веществ.

Во многих работах по градиентному элюированию фактором, ограничивающим выбор состава растворителя, обычно является растворимость органического растворителя в воде. С одной стороны, около 65% (17 из 26) приведенных растворителей не смешивается с водой. С другой стороны, около 30% из тех растворителей, которые обозначены как несмешивающиеся с водой, имеют растворимость в воде, достаточно большую для использования в работах во ВЭЖХ: метилэтилкетон — 24%; этилацетат — 9%; 1- бутилацетат — 8%; диэтиловый эфир — 7%; метил-трет-бутиловый эфир — 6%. Использование растворителя, который сам смешивается с несмешиваемой нарой растворителей, часто дает однофазную тройную смесь. Например, дихлорметан не смешивается с водой, но добавление изопропанола к смеси приведет, в конечном счете, к однофазной тройной смеси. Это дает хроматографисту дополнительную степень свободы при выборе подвижной фазы.

Влияние температуры на растворимость.

Растворимость сильно зависит от температуры, поэтому следует предпринять меры, когда работа ведется со смесью растворителей, близкой по составу к насыщению. Это особенно критично, когда процесс смешивания растворителей заметно экзотермичен (например, смесь метанол/вода) или эндотермичен (например, смесь ацетонитрил/вода) и конечный объем получают разведением по объему.

Например, если процесс смешивания экзотермичен, смесь растворителей сначала может быть смешиваемой из-за увеличения ее температуры. Однако, при охлаждении до комнатной температуры раствор может расслоиться на две фазы. Такого варианта можно избежать и получить более точный состав растворителя, если отдельно отмерить точные объемы каждого из компонентов подвижной фазы (количества должны быть ниже предельной растворимости), добавить их друг к другу, дать установиться равновесию и использовать полученный раствор.

Дмитриевский химический завод — это ведущий производитель растворителей в России. Производство многокомпонентных растворителей, бутилацетата и уксусной кислоты реализуется уже более чем 100 лет. Поставляем растворители на ведущие автоконцерны России. Есть опция изготовления растворителя по рецептуре заказчика. Растворитель 646 от Дмитриевского химического завода — это продукт эталонного качества по доступной цене.

Источник

Подобное растворяется в подобном

Вещество лучше растворяется в жидкости, если оно обладает той же полярностью и сходными прочими характеристиками.

Всем известно, что масло и вода не смешиваются: если мы добавим каплю масла в стакан с водой, с этой каплей ничего не произойдет, она не растворится. С другой стороны, если в воду капнуть спирт (или этанол, как говорят химики), капля сразу исчезнет, потому что она растворилась. Это можно проверить, добавив каплю красного вина в стакан с водой. Химики объясняют такое поведение веществ эмпирическим правилом «подобное растворяется в подобном».

Дело в том, что вода — полярная молекула. Электроны в молекуле воды большую часть времени проводят около кислорода, и, хотя суммарный электрический заряд всей молекулы равен нулю, молекула воды со стороны водорода становится положительно заряженной. Молекула этанола также полярная, и поэтому между молекулами воды и этанола могут образовываться водородные связи (см. Химические связи). В каком-то смысле вода и этанол «хватаются» друг за друга. При перемешивании этих двух веществ их молекулы взаимодействуют, и этанол быстро растворяется.

С другой стороны, масло состоит из неполярных молекул, поэтому между ними и молекулами воды нет связей. И вода не может «схватиться» за углеводородные молекулы масла. В свою очередь, масло не может присоединиться достаточно прочно к какой-либо молекуле воды, чтобы оттолкнуть другие молекулы воды, как происходило бы при растворении. Масло не «подобно» воде и не растворяется в ней.

В обычной жизни мы часто используем правило «подобное растворяется в подобном», хотя, наверное, не отдаем себе в этом отчет. Мы применяем моющие вещества — молекулы с особой структурой. У них длинный углеводородный хвост (неполярный, как и у масла) присоединен к сильно полярной головке. И, когда такая молекула встречается со слоем жира на поверхности, которую мы моем, хвост проникает внутрь этого слоя, а полярные головки торчат наружу. Эти головки затем связываются с полярными молекулами воды, и жир удаляется с поверхности. Вот за счет чего моющие средства отстирывают одежду и моют посуду.

Источник