Hogyan tudom eldönteni indikátor nélkül, képletből egy vegyület vizes oldatának kémhatását, valamint azt, hogy egyáltalán oldódik-e vízben?

Szerintem itt nagyon összekeversz valamit. A kálium nitrit egy ionos vegyület, amiknél polárisabb dolgot nem nagyon találsz. (megjegyezném a hogy a KNO2 az egyik leg vízoldhatóbb vegyület 413 g/100 mL (100 °C))

Az oldhatóság mint már írták főleg az anyag polaritásától függ. Az ionos vagy erősen poláris vegyületek oldódni fognak poláris oldószerbe. Az apoláris anyagok pedig apoláris oldószerben. Elemeknél kicsit más a helyzet a legtöbb elem apoláris, nem oldódik vízben. Ez alól kivétel néhány elem ami vagy reagál vízzel és egy oldható formát alkot vagy olyan nagy és laza az elektron felhője, hogy elég nagy a dipólus momentuma ahhoz hogy beoldódjon. Az utóbbira jó példa a jód ami habár csak mérsékelten de oldódik vízben.

Egy anyag polaritását a következő módon állapíthatod meg: Ionos? Ha igen akkor erősen poláris. Ha nem ionos akkor meg kell nézned a molekulát alkotó elemek elektronvozásának a különbségét. Ha nagy a különbség akkor az egyik elem elszívja az elektronokat így poláris lesz.

A ph egy kicsit bonyolultabb, de ha csak középiskolás szinten akarjuk tárgyalni, akkor a nagy része elhagyható. Egy só pH-a megállapítható az azt alkotó sav és bázis erősségéből. Egy erős sav és gyenge bázis sója savas kémhatású, egy erős sav és bázis sója semleges, és egy gyenge sav és erős bázis sója lúgos. Ami bonyolultabba teszi az különböző oxidok. Ehhez elég azt megjegyezni hogy az 1-2 főcsoport oxidjai lúgosak, 3-7 főcsoport oxidjai meg álltalában savasak. (bár ez nem univerzális szabály.)

Az oldódás esetében megkülönböztethetünk fizikai és kémiai oldódást. Fizikai oldódás, amikor az oldódó anyagot alkotó molekulák vagy ionok alapvetően nem változnak meg, csak eloszlanak az oldószer részecskéi között. Kémiai oldódás esetén az oldódó anyag és az oldószer között kémiai reakció játszódik le. (Zcom09 utalt ilyenre.)

A vízben való fizikai oldódás alapvetően tényleg a részecskék polaritásától függ, ahogy előttem már leírták. Az ionvegyületek alapvetően jól oldódnak vízben. (Bár itt is vannak kivételek. Egyes ionosnak tekintett vegyületekben már valójában nem teljesen ionos kötés van, ezért nem is oldódnak olyan jól. Egy klasszikus példa a mészkő (CaCO3).) A fémek általában nem oldódnak jól vízben (kivéve, hogyha reakcióba lépnek vele, azaz kémiailag oldódnak). Az atomrácsos anyagok (pl. gyémánt) szintén nem oldódnak vízben. A molekulákból álló anyagoknál pedig leginkább a molekula polaritásának erőssége határozza meg, mennyire oldódnak fizikailag vízben.

A kémiai oldódás meg nyilván attól függ, mennyire hajlamos az anyag vízzel reagálni. Ilyenek az alkálifémek, valamivel kisebb mértékben az alkáli földfémek is, de például oldódik kémiailag (is) a széndioxid is.

Még egy megjegyzés: jó tudni, hogy amikor egy anyagról azt mondják, hogy nem oldódik vízben, valójában akkor is oldódik, csak nagyon kis mértékben. (Olyan kis mértékben, ami legtöbbször elhanyagolható, ezért is mondhatják rá jó közelítéssel, hogy nem oldódik.)

A kémhatás kicsit trükkösebb. Vannak persze általános (és abban a formában csak többé-kevésbé igaz) szabályok, például amiket Zcom09 felsorolt. De ezt szerintem sajnos leginkább be kell seggelni ezen a szinten. Persze ahol van szabályszerűség, ott mindenképp azt alkalmazd.

#1

"van-e a molekulának könnyen leadható hidrogén atomja, vagy olyan helye, ahova hidrogén atom könnyen tudna kötődni."

Inkább hidrogéniont mondanék hidrogénatom helyett.

#4

"vagy olyan nagy és laza az elektron felhője, hogy elég nagy a dipólus momentuma ahhoz hogy beoldódjon. Az utóbbira jó példa a jód ami habár csak mérsékelten de oldódik vízben."

Ez az elektronfelhős dolog biztosan így van? A jód azért nem túl nagy mértékben oldódik vízben (bár tény, hogy számos anyagnál még mindig sokkal jobban). Valamint én azt találtam, hogy a halogének közül a jód oldódik legkevésbé vízben. (Persze ez a kémiai oldódás eltérő mértéke miatt is lehet.)

Emellett ez: "hogy elég nagy a dipólus momentuma ahhoz hogy beoldódjon" általános esetben biztosan nem igaz. A dipólusmomentum a molekula polaritásának mértéke, itt pedig apoláris molekuláról beszélünk. Maximum a pillanatnyi dipólusmomentuma lehet nagyobb. (A polarizálhatósága legalábbis biztosan nagyobb, annak lehet, hogy van hatása az oldódásra.)

"Ha nagy a különbség akkor az egyik elem elszívja az elektronokat így poláris lesz."

Ez csak szükséges, de nem elégséges feltétele annak, hogy a molekula poláris legyen. Ez önmagában azt eredményezi, hogy a molekula kötései lesznek polárisak. De a molekula maga csak akkor lesz poláris, hogyha a kötések polaritásvektorainak összege nem 0 (azaz a kötések polaritásai nem egyenlítik ki egymást). Például a CF4 vagy a CO2 esetében az atomok elektronegativitása között elég nagy a különbség, a kötések polárisak, de a molekulák apolárisak.

@sadam87

"Ez az elektronfelhős dolog biztosan így van? A jód azért nem túl nagy mértékben oldódik vízben (bár tény, hogy számos anyagnál még mindig sokkal jobban). Valamint én azt találtam, hogy a halogének közül a jód oldódik legkevésbé vízben."

Ez a hatás eléggé gyenge, és ritkán lehet tiszta formájában megfigyelni mert sok más hatás elfedi. De ha megnézzük a nemesgázok oldhatóságát vízben, akkor azt tapasztaljuk hogy minél nagyobb az elektron felhő annál jobban oldódik (persze ettől függetlenül nagyon alacsony az oldhatóságuk).

A halogének oldhatóságánál ez a hatást elrejti a halogének vegyi oldódása.

A másik dolognál amit kiemeltél igazad van, összemostam két dolgot. A jód-víz elegyeb permanens dipól-indukált dipól kölcsönhatás lép fel.

@6

Az ólom oxid egy poláris anyag, igen. De figyelni kell hogy mennyire. Ezt már érintettem korábban de kicsit jobban kifejtem. Ugye vízben egy poláris oldószerben ionos vagy erősen poláris anyagok oldódnak (persze ez nem ilyen egyszerű, más faktorok is vannak, de egyenlőre csak a polaritást nézzük és csak fizikai oldódást). Egy kötés természetét a két kötő anyag elektronegativitásának (EN) a különbsége fogja befolyásolni. Ez egy átmenet nincs konkrét pont ahol egy kötés hirtelen ionos lesz, vagy kovalens. De az egyszerűség kedvéért azt szokták mondani hogy ha az EN különbség nagyobb mint 2,1 akkor a kötés ionos ha kisebb akkor kovalens. Az ionos és kovalens kötés között ebből a szempontból a legnagyobb különbség az hogy az ionos vegyületekben az atomok között nincs közvetlen kötés csak az elektromágneses vonzás tartja össze őket, míg a kovalens vegyületekben az atomokat összetartja a közös elektron pályájuk.

Ha egy vízoldható ionos anyag elkezd oldódni, a víz molekulák hozzáragadnak az ionokhoz és egy burkot alkotnak körülötte. Így egyesével kioldják az ionokat az ion rácsból. Ez azért történik meg mert az ionoknak nagyon erős a töltésük. Viszont egy kovalens anyagnál a kötő atomok nem választhatók el egymástól túl könnyen, így a víznek nem erősen töltött ionokat kéne kioldani a molekularácsból hanem részlegesen töltött molekulákat.

A PbO esetében az EN különbség 1,11 ami egy erős viszonylag enyhén polarizált kovalenskötés. Így a molekula egyszerűen nem elég polarizált ahhoz hogy elég erős kölcsönhatást tudjon kialakítani a vízmolekulákkal hogy megtörjék a rácsenergiáját, így nem fog beoldódni.

A legtöbb fém oxid nem oldódik vízbe. Legalábbis nem fizikai oldódással. Sok fém oxid reagál vízzel álltalában hidroxidokat vagy hidratált oxidokat képezve. Viszont a legtöbb esetben ezek sem vízoldhatóak. Ez alól kivételek az alkálifémek (meg még pár egyéb elem). Itt megint figyelembe kell venni az EN különbségeket, ami például a Na2O-ál 2,51 így ionos jellegű, így oldódni kezd. De az O^-2 nem stabil így reagálni fog a vízzel, így egy kémia oldódást kapunk.

Ha nagyon leakarjuk egyszerűsíteni a dolgokat és csak szervetlen vegyületekről beszélünk. Akkor mondhatjuk az hogy csak az ionos anyagok fognak fizkai oldódással oldódni vízben. Ez persze egy nagyon nagy egyszerűsítés de ha csak annyit akarsz megtippelni hogy ez oldódik-e vagy nem arra a legtöbb esetben elég. (kivéve ha Ca vegyületekről van szó)

Ha kicsit univerzálisabb módszert akarsz ahhoz először lekell fektetni olyan alap fogalmakat mint, rácsenergia, hidratációs energia, hidrogén kötés, meg egy csomó mintareakciót és anyagi alaptulajdonságokat.

Amit elírtam egy nagyon leegyszerűsített szemlélet mód volt, nem teljesen fedi a valóságot.