Solutions are HOMOGENEOUS mixtures and can be gases ...

10
UNIT 4 Solutions and Solubility Chapter 8 Solutions and Concentration Types of Solutions The simplest solutions contain 2 substances: 1. SOLVENT o any substance that has another substance dissolved in it. o The substance present in the largest amount (by volume, mass, or moles) 2. SOLUTE o The substance dissolved in the solvent. When solute dissolves in a solvent, it is a physical interaction and the substances can be separated by physical means (melting or boiling points). Solutions are HOMOGENEOUS mixtures and can be gases, liquids, or solids. Steel Carbon + Iron Koolaid Sugar + Water Air Nitrogen + Oxygen + Carbon Dioxide Most common solutions are liquid The most common of these are AQUEOUS SOLUTIONS where WATER is the SOLVENT. Many substances dissolve easily in any proportion. These substances are said to be MISCIBLE with each other. Ex. Water and Ethanol

Transcript of Solutions are HOMOGENEOUS mixtures and can be gases ...

UntitledUNIT 4 ­ Solutions and Solubility Chapter 8 Solutions and Concentration
Types of Solutions The simplest solutions contain 2 substances: 1. SOLVENT o any substance that has another substance 
dissolved in it. o The substance present in the largest 
amount (by volume, mass, or moles) 2. SOLUTE o The substance dissolved in the solvent.
When solute dissolves in a solvent, it is a physical  interaction and the substances can be separated  by physical means (melting or boiling points).
Solutions are HOMOGENEOUS mixtures  and can be gases, liquids, or solids.
Steel ­ Carbon + Iron Kool­aid ­ Sugar + Water Air ­ Nitrogen + Oxygen + Carbon Dioxide
Most common solutions are liquid The most common of these are AQUEOUS  SOLUTIONS where WATER is the  SOLVENT.
Many substances dissolve easily in any  proportion.  These substances are said to be  MISCIBLE with each other. Ex. Water and Ethanol
Some substances do not dissolve in each other.   These are said to be IMMISCIBLE.  Ex. Water  and Oil
SOLUBILITY is a measurement of the amount  of solute that dissolves in a given amount of  solvent, at a certain temperature.  Ex. The  solubility of NaCl in H2O at 20oC is 36g per  100mL.
A SATURATED SOLUTION is a solution that  can not dissolve any more solute.  If we try to  add more than 36g of NaCl to 100mL of H2O, it  will not dissolve.
If you try to add 40 g ...
An UNSATURATED SOLUTION is a solution that  has less than the maximum amount of solute  dissolved in the solvent.
Solutes described as SOLUBLE have a  solubility of greater than 1g/100mL
Solutes described as INSOLUBLE have a  solubility of less than 0.1g/100mL
Solutes described as SPARINGLY or  SLIGHTLY SOLUBLE have a solubility of  between 0.1g ­ 1g / 100mL
Factors Affecting Rate of Dissolving
The RATE OF DISSOLVING measures  how fast a solute dissolves.  This rate is  dependent on many factors.
1. TEMPERATURE a. Solid solutes dissolve faster at    Temp. b.    temp means     kinetic energy,       collisions between molecules of  solute and solvent.
2. Agitation a. Stirring or shaking increases  the rate of dissolving b. Helps bring undissolved solute  in contact with solvent
3. Surface Area a.  surface area,   rate of  dissolving.
b.  surface area,   # of  collisions  between solute and    solvent.
The reason that one substance dissolves in another  is because of THE FORCES OF ATTRACTION  BETWEEN SOLVENT AND SOLUTE  PARTICLES.
The intermolecular forces include the attraction  between: 1. SOLUTE and SOLUTE particles 2. SOLVENT and SOLVENT particles 3. SOLUTE and SOLVENT particles
When the force of attraction between  DIFFERENT particles is GREATER  THAN the attraction between LIKE  particles a solution is formed. The STRENGTH of attraction between  particles determines solubility
Recall the Thought Lab on pg. 288:
Iodine was insoluble in water.  This means that  the attraction between the non­polar iodine and  the polar water was weak.  Also the force of  attraction between water and water  (intermolecular forces) are strong.
Iodine was soluble in kerosene.  The force of  attraction between non­polar iodine and non­ polar kerosene is stronger than the attraction  between iodine and iodine as well as  between kerosene and kerosene.
INTERMOLECULAR FORCES
In Unit 1 you learned the difference between  polar and non­polar molecules.
Recall water:
Water is polar because it appears to  other molecules to have 2 oppositely  charge ends or “poles”.  Molecules  like this are said to have a permanent  DIPOLE.
A DIPOLE consists of 2 opposite charges separated  by a short distance.
Remember how water “sticks” to water? This is a result of the interactions between opposite  charges on different polar molecules.  These are  called DIPOLE­DIPOLE ATTRACTIONS.
This is a type of INTERMOLECULAR FORCE.   They act between molecules.  These forces are  about 1% as strong as an ionic or covalent bond  (Intramolecular Force)
A special type of dipole­dipole attraction  happens when hydrogen is chemically bonded  to O, N, or F.  Because these atoms are so  electronegative, H gets a positive charge that  is extra strong.  This leads to HYDROGEN  BONDING.
When IONIC substances are dissolved in a  polar solvent the cation and anions of the  ionic compound are attracted to different  ends of the polar compound.  This is known  as ION­DIPOLE ATTRACTION.  
In an aqueous solution each cation and  anion will be surrounded by water  molecules.  Each ion is said to be  HYDRATED and hydrated ions can move  freely in the solution making it an  ELECTROLYTE (soln with the ability to  conduct electricity).
Most ionic compounds are soluble but NOT ALL. To predict solubility compare electronegativity:
Large difference ­ Polar/Ionic Bonds ­ Should  dissolve
Small difference ­ Covalent Bond ­ Should be  insoluble 
When covalent compounds are mixed  with water, most are insoluble.  This  is because many are non­polar.   Exceptions are alcohols and sugars.   Both of these form H­bonds with  water.
However, non­polar covalent  compounds are soluble in non­polar  solvents.
In general LIKE dissolve LIKE.
­ Ionic and polar covalent solutes dissolve  in polar solvents.
­ Non­polar solutes dissolve in non­polar  solvents.
Some substances behave as both polar and non­ polar substances.  Acetic acid, small alcohols, and  soap are examples
Factors Affecting Solubility
(Don’t these get confused with rate of dissolving)
1. Molecule Size ­ Small molecules are more soluble than large. ­ Think of different alcohols
2. Temperature ­ Solubility varies with temperature ­ When a solid dissolves energy is required to  break bonds between particles. ­ At increased Temp, more energy  available,solubility increases. ­ This is true for solids. ­ For liquids energy is not required so temp has  little effect on solubility. ­ When gases dissolve in liquids they actually  lose energy, so     Temp adds  energy back and   solubility.
3. Pressure ­ Changes in pressure have little/no 
effect on solid and liquid solubility ­ The solubility of a gas is directly 
proportional to the pressure of the  gas above the liquid.
­ For example in a 2L pop bottle the  pressure of CO2 is high (400 kPa).   Solubility of CO2 in the liquid is  high.  When you open the bottle, the  pressure of CO2 above the liquid  drops to 0.03 kPa, solubility ↓ and  CO2 gas comes out of solution!
Attachments