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これは、さまざまなレベルの化学の学生が尋ねる非常に一般的な質問であり、テイスティング タイプのプロセスの最も重要な特徴のいくつかを強調し、どのタイプの変化を決定するために判断と批判的思考を使用する必要があるためです。
答えを見つけるには、化学的および物理的プロセスとは何か、それらをどのように認識するか、そして塩を水に溶かすと正確に何が起こるかを明確にする必要があります.
物理変化と化学変化
物理的変化は、物質の外観または凝集状態を変えることができるが、その化学的性質を変えないものとして定義されます。これは、固体から液体、または液体から気体など、ある相から別の相に物質が移動する変化ですが、それらの組成は同じままであることを意味します。
たとえば、水分子 (H 2 O) で構成されている氷が溶けると、液体の水になりますが、これも明らかに同じ分子で構成されています。物性や見た目は大きく変わりましたが、成分は同じです。
この場合、氷の一部である分子の性質を変えるような化学反応は起こらなかった。
一方、化学変換は、物質の構造や化学的性質を変化させる化学反応の発生によって特徴付けられます。物理的な外観の変化に加えて、元の化学物質とは異なる外観が観察されます。
たとえば、水の電気分解では、分子がバラバラになって水素分子と酸素分子になるので、これが化学変化です。
2つを区別する方法は?
物理的プロセスと化学的プロセスを認識して区別するための鍵は、前者を反応物と生成物が異なる化学物質である化学式で表すことができることです。
一方、物理的プロセスは物質の性質を変えるものではないため、蒸発、蒸留、凝固などの他の物理的プロセスを経て、物質をそのまま回収することができます。
ただし、蒸発などのプロセスが元の化学物質を再生する逆化学プロセスの発生につながる可能性があるため、この分析には注意が必要です。ポイントは、いくつかのプロセスは他のプロセスよりも区別が難しいということです。そのため、それぞれの仮説を裏付ける追加の証拠を探す必要があります。
水に塩を溶かすとどうなる?
一般的な食卓塩または NaCl は、室温で固体のイオン化合物であり、ナトリウムイオンと塩化物イオンの結晶ネットワークによって形成されます。水に溶解すると、この溶媒はイオンを分離し、水分子のケージのようなものに閉じ込めて、溶媒和イオンを形成します。このプロセスは、次の化学式で表すことができます。
水に強い電解質を溶かすときはいつでも、同様のプロセスが起こります。肉眼で見えるのは、塩の結晶 (固体の NaCl) が徐々に溶けて消えることだけです。しかし、上記の式で表される化学変化が実際に起こったことを示唆する証拠はたくさんあります。
主な証拠は、イオンが結晶構造に閉じ込められているため、固体の塩化ナトリウムには電気を通す能力がないという事実にあります. ただし、水に溶解すると、結果として得られる溶液は電気を伝導します。
これが起こるためには、反対に帯電したイオンが2つの反対側の電極に独立して移動することが可能でなければなりません.これは、ナトリウムイオンと塩化物イオンが効果的に分離されている場合にのみ起こります. NaClのようにそれらが一緒にとどまると、粒子は両方の電極に均等に引き付けられるように感じるため、移動せず、移動しないことで電気の伝導はありません.
簡単に言えば、NaCl の溶解中に、化合物の粒子を一緒に保持しているイオン結合が切断され、化学結合の切断が化学変化の特徴です。
評決: 水への塩の溶解は、なぜ化学プロセスなのでしょうか?
先ほど述べたことから、Na + (aq)および Cl – (aq)イオンが NaCl (s)とは異なる化学種であることは明らかです。このため、溶解プロセスは塩の化学的性質の変化を伴い、それが化学プロセスとして分類される理由です.
別の見方をすれば、解離プロセスは明らかに化学プロセスであり、水への塩の溶解には化合物の構成イオンへの解離が含まれるため、それらは必然的に化学プロセスです。
塩の溶解を物理的なプロセスと考える人がいるのはなぜですか?
少し前のように見ると、すべてがかなり明確に見えます。では、なぜ疑問が生じるのでしょうか。その理由は、これまで見てきたように、すべてが白黒であるわけではないからです。プロセスが純粋に物理的であり、化学的ではないことを支持する他の議論もあることが判明しました.
まず、ナトリウム陽イオンも塩化物陰イオンも、溶解中に原子価殻の電子構造が変化しないという事実があります。多くの人は、これを化学変化がないものと解釈しています。これは重要なポイントですが、イオン結合はイオン間の共有電子を伴わないため、このタイプの結合を切断してもイオンの電子分布には影響しないことを覚えておく必要があります。
一方、塩は水を蒸発させることで簡単に回収できるという議論も多く使われていますが、これは完全に真実です. ただし、プロセスが可逆的であるということは、それが必ずしも物理的であることを意味するものではありません。実際、解離反応を含む非常に多くの化学プロセスが可逆プロセスです。一方で、すべての物理的プロセスが元に戻せるわけではありません。
ディスカッションの最後に一言
賛否両論のおかげで、塩の溶解過程の性質についての議論は続いており、化学の学生が視点から証拠を考え、分析するようになるので、それは良いことです.意見。
非常に多くの混乱を引き起こす問題は、実際にはそうではない場合でも、共有結合化合物と同じようにイオン化合物を考える傾向があることです。
どちらも化学結合ですが、イオン結合の切断について話すことは、共有結合の切断について話すこととは異なります.
分子化合物の場合、共有結合は各分子を構成する原子のみを保持します。固体と液体の状態で分子を一緒に保持する凝集力は、分子間力です。これらは、物理的なプロセスで壊れたり再生されたりする相互作用です。
一方、イオン性化合物では、分子が存在しないため、分子内力も分子間力もありません。イオン結合は、結晶格子内ですべてのイオンを一緒に保持する唯一の凝集力を表すため、塩を溶解するときにこれらの力を壊すことは、分子固体を融解または蒸発させるときに分子間力を壊すときに起こることとよく似ています.プロセス)。
したがって、私たちは灰色の領域について話している. 最終的に重要なのは、このプロセスが物理的か化学的か、または議論に勝つかどうかではありません。ここで重要なことは、議論が生まれ、生徒が自分の視点を守り、他の人の視点を理解することを学ぶことです.
その他の溶解プロセスに関する注意事項
塩溶解プロセスが化学的プロセスであるという事実は、必ずしもすべての溶解プロセスも化学的であることを意味しないことに注意する必要があります。解離プロセスは化学変化であるため、これは溶液中で解離する電解質にのみ当てはまります。
一方、水に砂糖を溶かしたり、ベンゼンにオクタンを溶かしたりするときなど、イオン化しない分子溶質を溶かすと、溶質分子はそれらを構成する原子間の化学結合を壊したり形成したりしません。このため、これらの溶解プロセスは物理的なプロセスです。
参考文献
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