湿 关系 - 一部分 1

无机化合物通常与水分无关，​​而有机化合物则相反。 毕竟前者是干岩，后者来自水生生物。 然而，广泛的联想与现实关系不大。 在这种情况下，情况类似：水可以从石头中挤出，有机化合物可以非常干燥。

水是地球上普遍存在的物质，它也可以在其他化合物中找到也就不足为奇了。 有时它与它们松散地连接，封闭在它们之中，以潜在的形式表现出来或公开地构建晶体结构。

第一件事。 一开始…

…水分

许多化合物往往会从其环境中吸收水分——例如，众所周知的食盐，它经常在厨房潮湿潮湿的环境中聚集在一起。 这些物质是吸湿性的，它们引起的水分 吸湿性水. 然而，食盐需要足够高的相对湿度（见方框：空气中有多少水？）以结合水蒸气。 同时，在沙漠中，也有可以从环境中吸收水分的物质。

空气中有多少水？

绝对湿度 是在给定温度下，单位体积空气中所含的水蒸气量。 例如，在 0 m 内 1°С³ 在空气中，最多可以有大约 5 克的水（因此没有冷凝），在 20°C 时 - 大约 17 克水，在 40°C 时 - 超过 50 克。在温暖的厨房或浴室，因此很湿。

相对湿度 是单位体积空气中的水蒸气量与给定温度下的最大水蒸气量之比（以百分比表示）。

下一个实验将需要 NaOH 钠或氢氧化钾 KOH。 将复方药片（如出售）放在手表玻璃上，然后在空气中放置片刻。 很快你会注意到锭剂开始被液滴覆盖，然后扩散。 这是 NaOH 或 KOH 的吸湿性的影响。 通过将样品放置在房屋的不同房间中，您可以比较这些地方的相对湿度 (1)。

1. NaOH 在表玻璃上的沉淀（左）和相同的沉淀在空气中几个小时后（右）。

2. 实验室硅胶干燥器（图片：Wikimedia/Hgrobe）

化学家，而不仅仅是他们，解决了物质的水分含量问题。 吸湿性水 它是一种令人不快的化合物污染，而且其含量不稳定。 这一事实使得难以称量反应所需的试剂量。 解决方案当然是干燥物质。 在工业规模上，这发生在加热室中，即家用烤箱的放大版本中。

在实验室中，除了电动干燥机（同样是烤箱）， 埃克西卡托里 （也用于储存已经干燥的试剂）。 这些是玻璃容器，密闭，底部有一种高度吸湿的物质 (2)。 它的工作是从干燥的化合物中吸收水分并保持干燥器内的低湿度。

干燥剂的例子：无水氯化钙盐。₂ 硫酸镁₄, 磷 (V) 氧化物 P₄O₁₀ 以及CaO钙和硅胶（silica gel）。 您还会发现后者以干燥剂袋的形式放置在工业和食品包装中 (3)。

3. 硅胶保护食品和工业产品不受潮。

如果吸水过多，许多除湿机可以再生 - 只需将它们加热即可。

还有化学污染。 瓶装水. 它在晶体快速生长过程中渗透到晶体中，并产生充满形成晶体的溶液的空间，并被固体包围。 您可以通过溶解化合物并将其重结晶来去除晶体中的液体气泡，但这一次是在减缓晶体生长的条件下进行的。 然后分子将“整齐”地沉淀在晶格中，不留空隙。

隐藏的水

在某些化合物中，水以潜在形式存在，但化学家能够从中提取出来。 可以假设在适当的条件下，您将从任何氧-氢化合物中释放水。 您将通过加热或另一种强烈吸水的物质的作用使其放弃水分。 水在这样的关系 宪法水. 尝试两种化学脱水方法。

4. 化学品脱水时，水蒸气在试管中凝结。

在试管中倒入少许小苏打，即碳酸氢钠NaHCO。₃. 你可以在杂货店买到它，例如在厨房里使用。 作为烘焙的膨松剂（但也有许多其他用途）。

将试管以大约 45° 角放入燃烧器的火焰中，出口开口朝向您。 这是实验室卫生和安全的原则之一——这是在试管中突然释放加热物质时保护自己的方法。

加热不一定强烈，反应会在60°C开始（甲基化酒精燃烧器甚至蜡烛就足够了）。 留意容器的顶部。 如果管子足够长，液滴将开始在出口 (4) 处收集。 如果看不到它们，请将一块冷的表玻璃放在试管出口上方 - 小苏打分解过程中释放的水蒸气会凝结在上面（箭头上方的符号 D 表示物质正在加热）：

5. 黑色软管从杯子里出来。

可以使用石灰水检测第二种气态产物二氧化碳，即饱和溶液 氢氧化钙 萨（开）₂. 由碳酸钙沉淀引起的混浊表明存在 CO₂. 在长棍面包上滴一滴溶液并将其放在试管的末端就足够了。 如果您没有氢氧化钙，请在任何水溶性钙盐溶液中加入 NaOH 溶液来制成石灰水。

在接下来的实验中，您将使用下一个厨房试剂——普通糖，即蔗糖 C。₁₂H2₂O₁₁. 您还需要浓硫酸 H 溶液₂SO₄.

我立即提醒您使用这种危险试剂的规则：需要橡胶手套和护目镜，并且在塑料托盘或塑料包装上进行实验。

将糖倒入一个小烧杯中，量为容器装满量的一半。 现在倒入相当于倒入糖一半的硫酸溶液。 用玻璃棒搅拌内容物，使酸在整个体积中均匀分布。 有一段时间什么都没有发生，但突然糖开始变黑，然后变黑，最后开始“离开”容器。

一个多孔的黑色物质，不再看起来像白糖，从玻璃杯中爬出，就像一条蛇从骗子的篮子里爬出来。 整个东西变热了，水汽云是可见的，甚至可以听到嘶嘶声（这也是从裂缝中逸出的水汽）。

从所谓的类别来看，这种体验很有吸引力。 化学软管 (5)。 H 浓溶液的吸湿性是观察到效果的原因。₂SO₄. 它是如此之大，以至于水从其他物质进入溶液，在这种情况下是蔗糖：

糖脱水的残留物被水蒸气饱和（记住，当混合浓 H₂SO₄ 大量的热量随水释放），这会导致它们的体积显着增加，并产生从玻璃中提升质量的效果。

困在水晶里

6. 在试管中加热结晶硫酸铜 (II)。 化合物的部分脱水是可见的。

还有一种化学物质中含有的水。 这一次它是明确出现的（不像自然水），并且它的数量是严格定义的（而不是任意的，就像吸湿的水一样）。 这 结晶水是什么赋予了晶体颜色 - 当它们被移除时，它们会分解成无定形粉末（您将通过实验看到它，就像化学家一样）。

储备水合硫酸铜 (II) CuSO的蓝色晶体₄× 5ч₂哦，最受欢迎的实验室试剂之一。 将少量小晶体倒入试管或蒸发器中（第二种方法比较好，但化合物量少的情况下，也可以用试管，一个月后再用）。 轻轻地开始在燃烧器火焰上加热（变性酒精灯就足够了）。

经常摇动管子远离您，或在放置在三脚架手柄的蒸发器中搅拌法式长棍面包（不要靠在玻璃器皿上）。 随着温度的升高，盐的颜色开始褪色，直到最后几乎变成白色。 在这种情况下，液滴会聚集在试管的上部。 这是从盐晶体中去除的水（在蒸发器中加热它们会通过在容器上放置一个冷的表玻璃来露出水），同时它已经分解成粉末（6）。 化合物的脱水分阶段进行：

温度进一步升高到 650°C 以上会导致无水盐分解。 白色粉末无水硫酸铜₄ 存放在一个拧紧的容器中（你可以在里面放一个吸湿袋）。

你可能会问：我们怎么知道脱水发生在方程式中？ 或者为什么关系遵循这种模式？ 您将在下个月确定这种盐中的水量，现在我将回答第一个问题。 观察物质质量随温度升高而变化的方法称为 热重分析. 将测试物质放在托盘上，即所谓的热平衡，并加热，读取重量变化。

当然，今天的热天平自己记录数据，同时绘制相应的图表 (7)。 曲线的形状显示在什么温度下会发生“某些事情”，例如，挥发性物质从化合物中释放出来（重量减轻）或与空气中的气体结合（然后质量增加）。 质量的变化使您可以确定减少或增加的数量和数量。

7.结晶硫酸铜(II)的热重曲线图。

水合硫酸铜₄ 它的颜色与其水溶液几乎相同。 这不是巧合。 溶液中的铜离子₂+ 被六个水分子包围，在晶体中 - 被四个水分子包围，位于正方形的角落，它是正方形的中心。 金属离子上方和下方是硫酸根阴离子，每个阴离子“服务”两个相邻的阳离子（因此化学计量是正确的）。 但是第五个水分子在哪里呢？ 它位于硫酸根离子之一和围绕铜 (II) 离子的带中的水分子之间。

再一次，好奇的读者会问：你怎么知道的？ 这次是通过用 X 射线照射晶体获得的晶体图像。 然而，解释为什么无水化合物是白色的而水合化合物是蓝色的却是先进的化学。 是她学习的时候了。

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