В повседневной жизни люди редко сталкиваются с чистыми веществами. Большинство предметов представляют собой смеси веществ.
Раствор — это однородная смесь, в которой компоненты равномерно смешались. Есть несколько их видов по размеру частиц: грубодисперсные системы, молекулярные растворы и коллоидные системы, которые часто называют золи. В этой статье речь идет о молекулярных (или истинных) растворах. Растворимость веществ в воде — одно из главных условий, влияющих на образование соединений.
Растворимость веществ: что это и зачем нужно
Чтобы разобраться в этой теме, нужно знать, что такое растворы и растворимость веществ. Простым языком, это способность вещества соединяться с другим и образовывать однородную смесь.
Если подходить с научной точки зрения, можно рассмотреть более сложное определение.
Растворимость веществ — это их способность образовывать с одним или более веществами гомогенные (или гетерогенные) составы с дисперсным распределением компонентов. Существует несколько классов веществ и соединений:
- растворимые;
- малорастворимые;
- нерастворимые.
О чем говорит мера растворимости вещества
вещества в насыщенной смеси — это мера его растворимости. Как сказано выше, у всех веществ она разная. Растворимые — это те, которые могут развести более 10 г себя на 100 г воды. Вторая категория — менее 1 г при тех же условиях. Практически нерастворимые — это те, в смесь которых переходит менее 0,01 г компонента. В этом случае вещество не может передавать воде свои молекулы.
Что такое коэффициент растворимости
Коэффициент растворимости (k) — это показатель, максимальной массы вещества (г), которая может развестись в 100 г воды или другого вещества.
Растворители
В данном процессе участвуют растворитель и растворенное вещество. Первый отличается тем, что изначально он пребывает в таком же агрегатном состоянии, что и конечная смесь. Как правило, он взят в большем количестве.
Однако многие знают, что в химии вода занимает особое место. Для нее существуют отдельные правила. Раствор, в котором присутствует H2O называется водным.
Когда говорится о них, жидкость является экстрагентом и тогда, когда она в меньшем количестве. В пример можно привести 80%-ный раствор азотной кислоты в воде.
Пропорции здесь не равны Хоть доля воды меньше, чем кислоты, вещество называть 20%-ным раствором воды в азотной кислоте некорректно.Существуют смеси, в которых отсутствует H2O. Они будут носить имя неводная. Подобные растворы электролита представляют собой ионные проводники. Они содержащие один или смеси экстрагентов. В их состав входят ионы и молекулы. Они используются в таких отраслях, как медицина, производство бытовой химии, косметики и в другие направления.
Они могут сочетать в себе несколько нужных веществ с различной растворимостью. Компоненты многих средств, которые применяются наружно, являются гидрофобными. Иными словами, они плохо взаимодействуют с водой. В таких смесях растворители могут быть летучими, нелетучими и комбинированными.
Органические вещества в первом случае хорошо растворяют жиры. К летучим относятся спирты, углеводороды, альдегиды и другие. Они часто входят в состав бытовой химии. Нелетучие чаще всего применяются для изготовления мазей. Это жирные масла, жидкий парафин, глицерин и прочие.
Комбинированные — это смесь летучих и нелетучих, например, этанол с глицерином, глицерин с димексидом. Также они могут содержать воду.
Насыщенный раствор — это смесь химических веществ, содержащая максимальную концентрацию одного вещества в растворителе при определенной температуре. Дальше оно разводиться не будет.
В препарате твёрдого вещества заметно выпадение осадка, который находится в динамическом равновесии с ним.
Под этим понятием подразумевается состояние, сохраняющееся во времени вследствие его протекания одновременно в двух противоположных направлениях (прямая и обратная реакции) с одинаковой скоростью.
Если вещество при постоянной температуре все еще может разлагаться, то этот раствор — ненасыщенный. Они устойчивы. Но если в них продолжать добавлять вещество, то оно будет разводиться в воде (или другой жидкости), пока не достигнет максимальной концентрации.
Еще один вид — перенасыщенный. В нем содержится больше растворенного вещества, чем может быть при постоянной температуре. Из-за того, что они находятся в неустойчивом равновесии, при физическом воздействии на них происходит кристаллизация.
Как отличить насыщенный раствор от ненасыщенного?
Это сделать достаточно просто. Если вещество — твердое, то в насыщенном растворе можно увидеть осадок.
При этом экстрагент может загустевать, как, например, в насыщенном составе вода, в которую добавили сахар.
Но если изменить условия, повысить температуру, то он перестанет считаться насыщенным, так как при более высокой температуре максимальная концентрация этого вещества будет другой.
Теории взаимодействия компонентов растворов
Существует три теории относительно взаимодействия элементов в смеси: физическая, химическая и современная. Авторы первой — Сванте Август Аррениус и Вильгельм Фридрих Оствальд.
Они предположили, что вследствие диффузии частицы растворителя и растворённого вещества равномерно распределились по всему объему смеси, но взаимодействия между ними нет. Химическая теория, которую выдвинул Дмитрий Иванович Менделеев, ей противоположна.
Согласно ей, в результате химического взаимодействия между ними формируются неустойчивые соединения постоянного или переменного состава, которые называются сольваты.
В настоящее время используется объединенная теория Владимира Александровича Кистяковского и Ивана Алексеевича Каблукова. Она совмещает физическую и химическую. Современная теория гласит, что в растворе существуют как не взаимодействующие частицы веществ, так и продукты их взаимодействия — сольваты, существование которых доказывал Менделеев.В случае, когда экстрагент — вода, их называют гидратами. Явление, при котором образуются сольваты (гидраты) носит имя сольватация (гидратация). Она воздействует на все физико-химические процессы и меняет свойства молекул в смеси.
Сольватация происходит благодаря тому, что сольватная оболочка, состоящая из тесно связанных с ней молекул экстрагента, окружает молекулу растворенного вещества.
Факторы, влияющие на растворимость веществ
Химический состав веществ. Правило «подобное притягивает подобное» распространяется и на реагенты. Схожие по физическим и химическим свойствам вещества могут взаимно растворяться быстрее. Например, неполярные соединения хорошо взаимодействуют с неполярными.
Вещества с полярными молекулами или ионным строением разводятся в полярных, например, в воде. В ней разлагаются соли, щёлочи и другие компоненты, а неполярные — наоборот. Можно привести простой пример. Для приготовления насыщенного раствора сахара в воде потребуется большее количество вещества, чем в случае с солью.
Как это понимать? Проще говоря, вы можете развести гораздо больше сахара в воде, чем соли.
Температура. Чтобы увеличить растворимость твердых веществ в жидкостях, нужно увеличить температуру экстрагента (работает в большинстве случаев). Можно продемонстрировать такой пример. Если положить щепотку хлорида натрия (соль) в холодную воду, то данный процесс займет много времени.
Если проделать то же самое с горячей средой, то растворение будет проходить гораздо быстрее. Это объясняется тем, что вследствие повышения температуры возрастает кинетическая энергия, значительное количество которой часто тратится на разрушение связей между молекулами и ионами твёрдого вещества.
Однако, когда повышается температура в случае с солями лития, магния, алюминия и щелочами, их растворимость понижается.
Давление. Этот фактор влияет только на газы. Их растворимость увеличивается при повышении давления. Ведь объём газов сокращается.
Изменение скорости растворения
Не стоит путать этот показатель с растворимостью. Ведь на изменение этих двух показателей влияют разные факторы.
Степень раздробленности растворяемого вещества.
Этот фактор влияет на растворимость твердых веществ в жидкостях. В цельном (кусковом) состоянии состав разводится дольше, чем тот, который разбит на мелкие куски. Приведем пример.
Цельный кусок соли будет растворяться в воде намного дольше, чем соль в виде песка.
Скорость помешивания. Как известно, этот процесс можно катализировать с помощью помешивания. Его скорость также важна, потому что чем она больше, тем быстрее растворится вещество в жидкости.
Для чего нужно знать растворимость твердых веществ в воде?
Прежде всего, подобные схемы нужны, чтобы правильно решать химические уравнения. В таблице растворимости есть заряды всех веществ. Их необходимо знать для правильной записи реагентов и составления уравнения химической реакции. Растворимость в воде показывает, может ли соль или основание диссоциировать.
Водные соединения, которые проводят ток, имеют в своем составе сильные электролиты. Есть и другой тип. Те, которые плохо проводят ток, считаются слабыми электролитами. В первом случае компоненты представляют собой вещества, полностью ионизованные в воде.
Тогда как слабые электролиты проявляют этот показатель лишь в небольшой степени.
Уравнения химической реакции
Есть несколько видов уравнений: молекулярный, полный ионный и краткий ионный. По сути последний вариант — сокращённая форма молекулярного. Это окончательный ответ. В полном уравнении записаны реагенты и продукты реакции. Теперь наступает очередь таблицы растворимости веществ.
Для начала надо проверить, является ли реакция осуществимой, то есть выполняется ли одно из условий проведения реакции. Их всего 3: образование воды, выделение газа, выпадение осадка. Если два первых условия не соблюдаются, нужно проверить последнее.
Для этого нужно посмотреть в таблицу растворимости и выяснить, есть ли в продуктах реакции нерастворимая соль или основание. Если оно есть, то это и будет осадок. Далее таблица потребуется для записи ионного уравнения.
Так как все растворимые соли и основания — сильные электролиты, то они будут распадаться на катионы и анионы. Далее сокращаются несвязанные ионы, и уравнение записывается в кратком виде. Пример:- K2SO4+BaCl2=BaSO4↓+2HCl,
- 2K+2SO4+Ba+2Cl=BaSO4↓+2K+2Cl,
- Ba+SO4=BaSO4↓.
Таким образом, таблица растворимости веществ — одно из ключевых условий решения ионных уравнений.
Подробная таблица помогает узнать, сколько компонента нужно взять для приготовления насыщенной смеси.
Таблица растворимости
Так выглядит привычная неполная таблица. Важно, что здесь указывается температура воды, так как она является одним из факторов, о которых мы уже говорили выше.
Как пользоваться таблицей растворимости веществ?
Таблица растворимости веществ в воде — один из главных помощников химика. Она показывает, как различные вещества и соединения взаимодействуют с водой. Растворимость твердых веществ в жидкости — это показатель, без которого многие химические манипуляции невозможны.
Таблица очень проста в использовании. В первой строке написаны катионы (положительно заряженные частицы), во второй — анионы (отрицательно заряженные частицы). Большую часть таблицы занимает сетка с определенными символами в каждой ячейке.
Это буквы «Р», «М», «Н» и знаки «-» и «?».
- «Р» — соединение растворяется;
- «М» — мало растворяется;
- «Н» — не растворяется;
- «-» — соединения не существует;
- «?» — сведения о существовании соединения отсутствуют.
В этой таблице есть одна пустая ячейка — это вода.
Простой пример
Теперь о том, как работать с таким материалом. Допустим, нужно узнать растворима ли в воде соль — MgSo4 (сульфат магния). Для этого необходимо найти столбик Mg2+ и спускаться по нему до строки SO42-. На их пересечении стоит буква Р, значит соединение растворимо.
Заключение
Итак, мы изучили вопрос растворимости веществ в воде и не только. Без сомнений, эти знания пригодятся при дальнейшем изучении химии. Ведь растворимость веществ играет там важную роль. Она пригодится при решении и химических уравнений, и разнообразных задач.
Растворимость различных веществ в воде
Способностьданного вещества растворяться в данномрастворителе называется растворимостью.
Сколичественной стороны растворимостьтвердого вещества характеризуеткоэффициент растворимости или просторастворимость — это максимальноеколичество вещества, которое способнораствориться в 100 г или 1000 г воды приданных условиях с образованием насыщенногораствора.
Таккак большинство твердых веществ прирастворении в воде поглощают энергию,то всоответствии с принципом Ле-Шателье,растворимость многих твердых веществувеличиваетсяс повышением температуры.
Растворимостьгазов в жидкости характеризует коэффициентабсорбции -максимальный объем газа, который можетраствориться при н.у. в одном объемерастворителя.
При растворении газоввыделяется тепло, поэтому с повышениемтемпературы растворимость их понижается(например, растворимость NH3при 0°С равна 1100 дм3/1дм3воды, а при 25°С — 700 дм3/1дм3воды).
Зависимость растворимости газовот давления подчиняется закону Генри:массарастворенного газа при неизменнойтемпературе прямо пропорциональнадавлению.
Выражение количественного состава растворов
Нарядус температурой и давлением основнымпараметром состояния раствора являетсяконцентрация в нем растворенноговещества.
Концентрациейраствора называется содержание растворенноговещества в определенной массе или вопределенном объеме раствора илирастворителя. Концентрацию раствораможно выражать по-разному. В химическойпрактике наиболее употребительныследующие способы выражения концентраций:
а)массоваядоля растворенного вещества показывает число граммов (единиц массы)растворенного вещества, содержащеесяв 100 г (единиц массы) раствора (ω, %)
б)мольно-объемнаяконцентрация, или молярность ,показывает число молей (количество)растворенноговещества, содержащихся в 1 дм3раствора (с или М, моль/дм3)
в)эквивалентнаяконцентрация, или нормальность ,показывает число эквивалентоврастворенного вещества, содержащихсяв 1 дм3раствора (сэили н, моль/дм3)
г)мольно-массоваяконцентрация, или моляльность ,показывает число молей растворенноговещества, содержащихся в 1000 г растворителя(сm,моль / 1000 г)
д)титром раствора называется число граммоврастворенного вещества в 1 см3раствора (Т, г/см3)
Крометого состав раствора выражается черезбезразмерные относительные величины-доли.
Объемная доля — отношение объемарастворенного вещества к объему раствора;массоваядоля — отношение массы растворенноговещества к объему раствора; мольнаядоляотношение количества растворенноговещества (число молей) к суммарномуколичеству всехкомпонентов раствора.Наиболееупотребительной величиной являетсямольная доля (N)– отношение количества растворенноговещества (ν1)к суммарному количеству всех компонентовраствора, то есть ν1 + ν2(гдеν2–количество растворителя)
Nр.в.= ν1/(ν1+ ν2)= mр.в./Мр.в./(mр.в./Мр.в+mр-ля./Мр-ля).
Разбавленные растворы неэлектролитов и их свойства
Приобразовании растворов характервзаимодействия компонентов определяетсяих химическойприродой, что затрудняет выявлениеобщих закономерностей. Поэтому удобноприбегнуть к некоторой идеализированноймодели раствора, так называемомуидеальномураствору.
Раствор, образование которогоне связано с изменением объема итепловым эффектом, называют идеальнымраствором.
Однако,большинство растворов необладает в полной мере свойствамиидеальности и общие закономерностимогут быть описаны на примерах такназываемых разбавленныхрастворов, то есть растворов, в которыхсодержаниерастворенного вещества очень мало посравнению с содержанием растворителяивзаимодействием молекул растворенноговещества с растворителем можно пренебречь. Растворы обладают коллигативнымисвойствами - этосвойства растворов, зависящие от числачастиц растворенного вещества. Кколлигативным свойствам растворовотносят:
- осмотическое давление;
- давление насыщенного пара. Закон Рауля;
- повышение температуры кипения;
- понижениетемпературы замерзания.
Осмос.Осмотическое давление.
Пустьимеется сосуд, разделенный полупроницаемойперегородкой (пунктир нарисунке) на две части, заполненные доодинакового уровня О-О. В левой частипомещаетсярастворитель, в правой — раствор
растворитель раствор
Кпонятию явления осмоса
Вследствиеразличия концентраций растворителя пообе стороны перегородки растворительсамопроизвольно (в соответствии спринципом Ле-Шателье) проникает черезполупроницаемуюперегородку в раствор, разбавляя его.
Движущей силой преимущественнойдиффузии растворителя в раствор являетсяразность свободных энергий чистогорастворителя и растворителя в растворе.При разбавлении раствора за счетсамопроизвольнойдиффузии растворителя объем раствораувеличивается и уровень перемещаетсяиз положения О в положение II.
Односторонняядиффузия определенного сорта частиц врастворе через полупроницаемуюперегородку называется осмосом.
Количественноохарактеризовать осмотические свойствараствора (по отношению к чистомурастворителю) можно, введя понятие обосмотическомдавлении .
Последнее представляет собой мерустремления растворителя к переходусквозь полупроницаемую перегородку вданный раствор.
Оно равно томудополнительному давлению, котороенеобходимо приложить к раствору, чтобыосмос прекратился (действие давлениясводится к увеличению выхода молекулрастворителя из раствора).
Растворы,характеризующиеся одинаковым осмотическимдавлением, называются изотоническими. Вбиологии растворы с осмотическимдавлением, большим, чем у внутриклеточногосодержимого, называются гипертоническими ,с меньшим – гипотоническими .Один и тот же раствор для одного типаклеток гипертонический, для другого –изотонический, для третьего –гипотонический.
Свойствамиполупроницаемости обладает большинствотканей организмов. Поэтому осмотическиеявления имеют громадное значение дляжизнедеятельности животных и растительныхорганизмов. Процессы усвоения пищи,обмена веществ и т.д.тесно связаны сразличной проницаемостью тканей дляводы и тех или иных растворенных веществ.Явления осмоса объясняют некоторыевопросы, связанные с отношением организмак среде.
Например, ими обусловлено то,что пресноводные рыбы не могут жить вморской воде, а морские в речной.
Вант-Гоффпоказал, что осмотическое давление врастворе неэлектролитапропорционально молярной концентрациирастворенного вещества
Р осм =с R Т,
гдеРосм — осмотическое давление, кПа; с — молярнаяконцентрация, моль/дм3;R- газовая постоянная,равная 8,314 Дж/моль∙К; Т — температура,К.
Этовыражение по форме аналогично уравнениюМенделеева-Клапейрона для идеальныхгазов, однако эти уравнения описываютразные процессы. Осмотическое давлениевозникает в растворе при проникновениив него дополнительного количестварастворителячерез полупроницаемую перегородку. Этодавление — сила, препятствующая дальнейшемувыравниванию концентраций.
Вант-Гоффсформулировал законосмотического давления :осмотическое давлениеравно тому давлению, которое производилобы растворенное вещество, если быоно в виде идеального газа занимало тотже объем, который занимает раствор, притой же температуре.
Давлениенасыщенного пара. Закон Рауля.
Рассмотримразбавленный раствор нелетучего(твердого) вещества А в летучемжидкомрастворителе В. При этом общее давлениенасыщенного пара над растворомопределяетсяпарциальным давлением пара растворителя,поскольку давлением парарастворенноговещества можно пренебречь.
Раульпоказал, что давление насыщенного парарастворителя над раствором Р меньше,чем над чистым растворителем Р°.Разность Р°- Р = Рназывается абсолютным понижениемдавления пара над раствором. Эта величина,отнесенная к давлению пара чистогорастворителя, то есть (Р°-Р)/Р°=Р/Р°,называетсяотносительным понижением давленияпара.Согласнозакону Рауля, относительное понижениедавления насыщенного пара растворителянад раствором равно молярной долерастворенного нелетучего вещества
(Р°-Р)/Р°= N= ν1/(ν1+ ν2)= mр.в./Мр.в./(mр.в./Мр.в+mр-ля./Мр-ля)= XA
гдеXA-мольная доля растворенного вещества.А так как ν1=mр.в./Мр.в,то используя этотзакон можно определить мольную массурастворенного вещества.
Следствиезакона Рауля. Понижениедавления пара над раствором нелетучеговещества,например в воде, можно пояснить спривлечением принципа смещения равновесияЛе-Шателье.
Действительно, при увеличении концентрациинелетучего компонента в раствореравновесие в системе вода — насыщенныйпар сдвигается в сторону конденсациичастипара (реакция системы на уменьшениеконцентрации воды при растворениивещества),что и вызывает уменьшение давленияпара.
Понижениедавления пара над раствором по сравнениюс чистым растворителем вызываетповышение температуры кипения и понижениетемпературы замерзания растворов посравнению с чистым растворителем (t).Эти величины пропорциональны моляльнойконцентрациирастворенного вещества — неэлектролита,то есть:
t = К∙с т = К∙т∙1000/М∙а,
гдесm-моляльная концентрация раствора; а -масса растворителя. КоэффициентпропорциональностиК , вслучае повышения температуры кипения,называется эбуллиоскопическойконстантой дляданного растворителя (Е ), адля понижения температурызамерзания — криоскопическойконстантой (К ).
Этиконстанты, численно различныедля одного и того же растворителя,характеризуют повышение температурыкипенияи понижение температуры замерзанияодномоляльного раствора, т.е. прирастворении1 моль нелетучего неэлектролита в 1000 грастворителя. Поэтому их часто называютмоляльным повышением температурыкипения и моляльным понижением температурызамерзания раствора.
Крископическаяи эбуллиоскопическая постоянные независятот концентрации и природы растворенноговещества, а зависят лишь от природырастворителяи характеризуются размерностьюкг∙град/моль.
Понятие о растворах. Растворимость веществ
Растворы - гомогенные (однородные) системы переменного состава, которые содержат два или несколько компонентов.
Наиболее распространены жидкие растворы. Они состоят из растворителя (жидкости) и растворенных веществ (газообразных, жидких, твердых):
Жидкие растворы могут быть водные и неводные. Водные растворы - это растворы, в которых растворителем является вода. Неводные растворы - это растворы, в которых растворителями являются другие жидкости (бензол, спирт, эфир и т. д.). На практике чаще применяются водные растворы.
Растворение веществ
Растворение - сложный физико-химический процесс. Разрушение структуры растворяемого вещества и распределение его частиц между молекулами растворителя - это физический процесс. Одновременно происходит взаимодействие молекул растворителя с частицами растворенного вещества, т.е. химический процесс. В результате этого взаимодействия образуются сольваты.
Сольваты - продукты переменного состава, которые образуются при химическом взаимодействии частиц растворенного вещества с молекулами растворителя.
Если растворителем является вода, то образующиеся сольваты называются гидратами . Процесс образования сольватов называется сольватацией . Процесс образования гидратов называется гидратацией . Гидраты некоторых веществ можно выделить в кристаллическом виде при выпаривании растворов. Например:
Что представляет собой и как образуется кристаллическое вещество синего цвета? При растворении в воде сульфата меди (II) происходит его диссоциация на ионы:
Образующиеся ионы взаимодействуют с молекулами воды:
При выпаривании раствора образуется кристаллогидрат сульфата меди (II) - CuSО4 5Н2О.
Кристаллические вещества, содержащие молекулы воды, называются кристаллогидратами . Вода, входящая в их состав, называется кристаллизационной водой. Примеры кристаллогидратов:
Впервые идею о химическом характере процесса растворения высказал Д. И. Менделеев в разработанной им химической (гидратной) теории растворов (1887 г.). Доказательством физико-химического характера процесса растворения являются тепловые эффекты при растворении, т. е. выделение или поглощение теплоты.
Тепловой эффект растворения равен сумме тепловых эффектов физического и химического процессов. Физический процесс протекает с поглощением теплоты, химический - с выделением.
Если в результате гидратации (сольватации) выделяется больше теплоты, чем ее поглощается при разрушении структуры вещества, то растворение - экзотермический процесс. Выделение теплоты наблюдается, например, при растворении в воде таких веществ, как NaOH, AgNО3, H2SО4, ZnSО4 и др.
Если для разрушения структуры вещества необходимо больше теплоты, чем ее образуется при гидратации, то растворение - эндотермический процесс. Это происходит, например, при растворении в воде NaNО3, KCl, K2SO4, KNO2, NH4Cl и др.
Растворимость веществ
Мы знаем, что одни вещества хорошо растворяются, другие - плохо. При растворении веществ образуются насыщенные и ненасыщенные растворы.
Насыщенный раствор - это раствор, который содержит максимальное количество растворяемого вещества при данной температуре.
Ненасыщенный раствор - это раствор, который содержит меньше растворяемого вещества, чем насыщенный при данной температуре.
Количественной характеристикой растворимости является коэффициент растворимости . Коэффициент растворимости показывает, какая максимальная масса вещества может раствориться в 1000 мл растворителя при данной температуре.
Растворимость выражают в граммах на литр (г/л).
По растворимости в воде вещества делят на 3 группы:
Таблица растворимости солей, кислот и оснований в воде:
Растворимость веществ зависит от природы растворителя, от природы растворенного вещества, температуры, давления (для газов). Растворимость газов при повышении температуры уменьшается, при повышении давления - увеличивается.
Зависимость растворимости твердых веществ от температуры показывают кривые растворимости. Растворимость многих твердых веществ увеличивается при повышении температуры.По кривым растворимости можно определить: 1) коэффициент растворимости веществ при различных температурах; 2) массу растворенного вещества, которое выпадает в осадок при охлаждении раствора от t1oC до t2oC.
Процесс выделения вещества путем испарения или охлаждения его насыщенного раствора называется перекристаллизацией . Перекристаллизация используется для очистки веществ.
Раствором называется термодинамически устойчивая гомогенная (однофазная) система переменного состава, состоящая из двух или более компонентов (химических веществ). Компонентами, составляющими раствор, являются растворитель и растворенное вещество. Обычно растворителем считается тот компонент, который в чистом виде существует в таком же агрегатном состоянии, что и полученный раствор (например, в случае водного раствора соли растворителем является, конечно, вода). Если же оба компонента до растворения находились в одинаковом агрегатном состоянии (например, спирт и вода), то растворителем считается компонент, находящийся в большем количестве.
Растворы бывают жидкими, твердыми и газообразными.
Жидкие растворы – это растворы солей, сахара, спирта в воде. Жидкие растворы могут быть водными и неводными. Водные растворы – это растворы, в которых растворителем является вода. Неводные растворы – это растворы, в которых растворителями являются органические жидкости (бензол, спирт, эфир и т.д.). Твёрдые растворы – сплавы металлов. Газообразные растворы – воздух и другие смеси газов.
Процесс растворения . Растворение – это сложный физико-химический процесс. При физическом процессе происходит разрушение структуры растворяемого вещества и распределение его частиц между молекулами растворителя. Химический процесс – это взаимодействие молекул растворителя с частицами растворенного вещества. В результате этого взаимодействия образуются сольваты. Если растворителем является вода, то образующиеся сольваты называются гидратами. Процесс образования сольватов называется сольватацией, процесс образования гидратов – гидратацией. При упаривании водных растворов образуются кристаллогидраты – это кристаллические вещества, в состав которых входит определенное число молекул воды (кристаллизационная вода). Примеры кристаллогидратов: CuSO 4 . 5H 2 O – пентагидрат сульфата меди (II); FeSO 4 . 7H 2 O – гептагидрат сульфата железа (II).
Физический процесс растворения идёт с поглощением энергии, химический – с выделением . Если в результате гидратации (сольватации) выделяется больше энергии, чем ее поглощается при разрушении структуры вещества, то растворение – экзотермический процесс. Выделение энергии происходит при растворении NaOH, H 2 SO 4 , Na 2 CO 3 , ZnSO 4 и других веществ. Если для разрушения структуры вещества надо больше энергии, чем её выделяется при гидратации, то растворение – эндотермический процесс. Поглощение энергии происходит при растворении в воде NaNO 3 , KCl, NH 4 NO 3 , K 2 SO 4 , NH 4 Cl и некоторых других веществ.
Количество энергии, которое выделяется или поглощается при растворении, называется тепловым эффектом растворения .
Растворимостью вещества называется его способность распределяться в другом веществе в виде атомов, ионов или молекул с образованием термодинамически устойчивой системы переменного состава. Количественной характеристикой растворимости является коэффициент растворимости , который показывает, какая максимальная масса вещества может раствориться в 1000 или 100 г воды при данной температуре. Растворимость вещества зависит от природы растворителя и вещества, от температуры и давления (для газов). Растворимость твердых веществ в основном увеличивается при повышении температуры. Растворимость газов с повышением температуры уменьшается, но при повышении давления увеличивается.
По растворимости в воде вещества делят на три группы:
1. Хорошо растворимые (р.). Растворимость веществ больше 10 г в 1000г воды. Например, 2000 г сахара растворяется в 1000 г воды, или в 1 л воды.
2. Малорастворимые (м.). Растворимость веществ от 0,01 г до 10 г в 1000 г воды. Например, 2 г гипса (CaSO 4 . 2 H 2 O) растворяется в 1000 г воды.
3. Практически нерастворимые (н.). Растворимость веществ меньше 0,01 г в 1000 г воды. Например, в 1000 г воды растворяется 1,5 . 10 -3 г AgCl.
При растворении веществ могут образоваться насыщенные, ненасыщенные и пересыщенные растворы.
Насыщенный раствор – это раствор, который содержит максимальное количество растворяемого вещества при данных условиях. При добавлении вещества в такой раствор вещество больше не растворяется.
Ненасыщенный раствор – это раствор, который содержит меньше растворяемого вещества, чем насыщенный при данных условиях. При добавлении вещества в такой раствор вещество еще растворяется.
Иногда удается получить раствор, в котором растворенного вещества содержится больше, чем в насыщенном растворе при данной температуре. Такой раствор называется пересыщенным. Этот раствор получают при осторожном охлаждении насыщенного раствора до комнатной температуры. Пересыщенные растворы очень неустойчивы. Кристаллизацию вещества в таком растворе можно вызвать путем потирания стеклянной палочкой стенок сосуда, в котором находится данный раствор. Этот способ применяется при выполнении некоторых качественных реакций.
Растворимость вещества может выражаться и молярной концентрацией его насыщенного раствора (п.2.2).
Константа растворимости. Рассмотрим процессы, возникающие при взаимодействии малорастворимого, но сильного электролита сульфата бария BaSO 4 с водой. Под действием диполей воды ионы Ba 2+ и SO 4 2 - из кристаллической решетки BaSO 4 будут переходить в жидкую фазу. Одновременно с этим процессом под влиянием электростатического поля кристаллической решетки часть ионов Ba 2+ и SO 4 2 - вновь будет осаждаться (рис.3). При данной температуре в гетерогенной системе, наконец, установится равновесие: скорость процесса растворения (V 1) будет равна скорости процесса осаждения (V 2), т.е.
BaSO 4 ⇄ Ba 2+ + SO 4 2 -
твёрдая раствор
Рис. 3. Насыщенный раствор сульфата бария
Раствор, находящийся в равновесии с твердой фазой BaSO 4 , называется насыщенным относительно сульфата бария.
Насыщенный раствор представляет собой равновесную гетерогенную систему, которая характеризуется константой химического равновесия:
, (1)
где a (Ba 2+) – активность ионов бария; a(SO 4 2-) – активность сульфат-ионов;
a (BaSO 4) – активность молекул сульфата бария.
Знаменатель этой дроби – активность кристаллического BaSO 4 – является постоянной величиной, равной единице. Произведение двух констант дает новую постоянную величину, которую называют термодинамической константой растворимости и обозначают К s °:
К s ° = a(Ba 2+) . a(SO 4 2-). (2)
Эту величину раньше называли произведением растворимости и обозначали ПР.
Таким образом, в насыщенном растворе малорастворимого сильного электролита произведение равновесных активностей его ионов есть величина постоянная при данной температуре.
Если принять, что в насыщенном растворе малорастворимого электролита коэффициент активности f ~1, то активность ионов в таком случае можно заменить их концентрациями, так как а(X ) = f (X ) . С(X ). Термодинамическая константа растворимости К s ° перейдет в концентрационную константу растворимости К s:
К s = С(Ba 2+) . С(SO 4 2-), (3)
где С(Ba 2+) и С(SO 4 2 -) – равновесные концентрации ионов Ba 2+ и SO 4 2 - (моль/л) в насыщенном растворе сульфата бария.
Для упрощения расчётов обычно пользуются концентрационной константой растворимости К s , принимая f (Х ) = 1 (приложение 2).
Если малорастворимый сильный электролит образует при диссоциации несколько ионов, то в выражение К s (или К s °) входят соответствующие степени, равные стехиометрическим коэффициентам:
PbCl 2 ⇄ Pb 2+ + 2 Cl - ; K s = С (Pb 2+) . С 2 (Cl -);
Ag 3 PO 4 ⇄ 3 Ag + + PO 4 3 - ; K s = С 3 (Ag +) . С (PO 4 3 -).
В общем виде выражение концентрационной константы растворимости для электролита A m B n ⇄ m A n+ + n B m - имеет вид
K s = С m (A n+) . С n (B m -),
где С - концентрации ионов A n+ и B m - в насыщенном растворе электролита в моль/л.
Величиной K s принято пользоваться только в отношении электролитов, растворимость которых в воде не превышает 0,01 моль/л.
Условия образования осадков
Предположим, с - фактическая концентрация ионов трудно растворимого электролита в растворе.
Если С m (A n +) . С n (B m -) > K s , то произойдет образование осадка, т.к. раствор становится пересыщенным.
Если С m (A n +) . С n (B m -) < K s , то раствор является ненасыщенным и осадок не образуется.
Свойства растворов . Ниже рассмотрим свойства растворов неэлектролитов. В случае электролитов в приведённые формулы вводится поправочный изотонический коэффициент.
Если в жидкости растворено нелетучее вещество, то давление насыщенного пара над раствором меньше давления насыщенного пара над чистым растворителем. Одновременно с понижением давления пара над раствором наблюдается изменение его температуры кипения и замерзания; температуры кипения растворов повышаются, а температуры замерзания понижаются по сравнению с температурами, характеризующими чистые растворители.
Относительное понижение температуры замерзания или относительное повышение температуры кипения раствора пропорционально его концентрации:
∆t = K С m ,
где К – константа (криоскопическая или эбулиоскопическая);
С m – моляльная концентрация раствора, моль/1000 г растворителя.
Так как С m = m/M, где m – масса вещества (г) в 1000 г растворителя,
М – молярная масса, приведенное уравнение можно представить:
; .
Таким образом, зная для каждого растворителя величину К, задав m и экспериментально определив ∆t в приборе, находят М растворенного вещества.
Молярная масса растворенного вещества может быть определена путём измерения осмотического давления раствора (π) и рассчитана по уравнению Вант – Гоффа:
; .
Лабораторная работа
РАСТВОРЕНИЕ.
РАСТВОРИМОСТЬ ВЕЩЕСТВ В ВОДЕ.
I РАСТВОРЕНИЕ И РАСТВОРЫ.
РАСТВОРЕНИЕ. РАСТВОРЫ.
Физическая теория (Вант – Гофф,
Оствальд, Аррениус).
Растворение – это процесс диффузии ,
а растворы – это однородные смеси.
Химическая теория (Менделеев,
Каблуков, Кистяковский).
Растворение – это процесс химического
взаимодействия растворяемого вещества
с водой, - процесс гидратации,
а растворы – это соединения – гидраты.
Современная теория.
Растворение – это физико - химический процесс, протекающий между растворителем и частицами растворенного вещества и сопровождающийся процессом диффузии.
Растворы – это однородные (гомогенные) системы, состоящие из частиц растворенного вещества, растворителя и продуктов их взаимодействия – гидратов.
II ПРИЗНАКИ ХИМИЧЕСКОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ПРИ РАСТВОРЕНИИ.
1. Тепловые явления.
ü Экзотермические – это явления, сопровождающиеся выделением теплоты /растворение в воде концентрированной серной кислоты H2SO4/.
ü Эндотермические – это явления, сопровождающиеся поглощением теплоты /растворение в воде кристаллов нитрата аммония NH4NO3/.
2. Изменение цвета.
CuSO4 + 5H2O → CuSO4∙ 5H2O
белые голубые кристаллы
кристаллы
3. Изменение объема.
III ЗАВИСИМОСТЬ ТВЕРДЫХ ВЕЩЕСТВ ОТ РАСТВОРЕНИЯ.
1. От природы веществ:
ü хорошо растворимые в воде /более 10г вещества на 100г воды/;
ü малоратсворимые в воде /менее 1г/;
ü практически нерастворимые в воде /меньше 0,01г/.
2. От температуры.
IV ТИПЫ РАСТВОРОВ ПО РАСТВОРИМОСТИ.
Ø По степени растворимости:
ü Ненасыщенный раствор – раствор, в котором при данной температуре и давлении возможно дальнейшее растворение уже содержащегося в нем вещества.
ü Насыщенный раствор – раствор, находящейся в фазовом равновесии с растворяемым веществом.
ü Перенасыщенный раствор – неустойчивый раствор, в котором содержание растворенного вещества больше, чем в насыщенном растворе этого же вещества при тех значениях температуры и давлении.
Ø По степени соотношения растворимого вещества к растворителю:
ü концентрированные;
ü разбавленные.
ТЕОРИЯ ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКОЙ ДИССОЦИАЦИИ (ТЭД).
I. Теория электролитической диссоциации (ТЭД) была предложена шведским ученым Сванте Аррениус в 1887г.
Позднее ТЭД развивалась и совершенствовалась. Современная теория водных растворов электролитов помимо теории электролитической диссоциации С. Аррениуса включает в себя представления о гидратации ионов (,), теорию сильных электролитов (, 1923г.).
II. ВЕЩЕСТВА
Электролиты – вещества, растворы
или расплавы которых проводят
электрический ток.
/кислоты, соли, основания/
Неэлектролиты – вещества, растворы или расплавы которых не проводят электрический ток.
/простые вещества/
ИОНЫ – заряженные частицы.
ü катионы /kat+/– положительно заряженные частицы.
ü анионы /an-/– отрицательно заряженные частицы
III. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ТЭД:
ü Самопроизвольный процесс распада электролита на ионы в растворе или в расплаве носит название электролитической диссоциации .
ü В водных растворах ионы находятся не в свободном, а в гидратированном состоянии, т. е. окруженные диполями воды и химически с ними связанными. Ионы в гидратированном состоянии отличаются по свойствам от ионов в газообразном состоянии вещества.
ü Для одного и того же растворенного вещества степень диссоциации увеличивается по мере разбавления раствора.
ü В растворах или расплавах электролитов ионы движутся хаотично, но при пропускании через раствор или расплав электролита электрического тока, ионы движутся направленно: катионы – к катоду, анионы – к аноду .
МЕХАНИЗМ ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКОЙ ДИССОЦИАЦИИ
1. ЭД ионных веществ:
ü Ориентация диполей воды относительно ионов кристалла.
ü Распад кристалла на ионы (собственно диссоциация).
ü Гидратация ионов.
2. ЭД веществ с ковалентным полярным типом химической связи.
ü Разрушение водородных связей между молекулами воды, образование диполей воды.
ü Ориентация диполей воды относительно диполей полярной молекулы.
ü Сильная поляризация связи, в результате которой общая электронная пара полностью смещается к атомной частице более электроотрицательного элемента.
ü Распад вещества на ионы (собственно диссоциация).
ü Гидратация ионов.
СТЕПЕНЬ ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКОЙ ДИССОЦИАЦИИ /α/
1. Степень ЭД – это отношение числа распавшихся молекул к общему числу частиц в растворе.
α = ─ ∙ 100%
N общ.
2. По величине степени ЭД вещества делятся:
ü сильные электролиты /HCl; H2SO4; NaOH; Na2CO3/
ü электролиты средней силы /H3PO4/
ü слабые электролиты /H2CO3; H2SO3/.
ХИМИЧЕСКИЙ ДИКТАНТ
ПО ТЕМЕ: «ЭЛЕТРОЛИТИЧЕСКАЯ ДИССОЦИАЦИЯ»
1. Все растворимые в воде основания – сильные электролиты.
2. Гидролизу подвергаются только растворимые в воде соли.
3. Диссоциация – это обратимый процесс.
4. Сутью реакции нейтрализации, СН3СООН + КОН → СН3СООК + Н2О , отраженной в виде краткого ионного уравнения химической реакции является: Н++ ОН- → Н2О .
5. BaSO 4 ; AgCl – это нерастворимые в воде соли, поэтому они не диссоциируют на ионы.
6. Правильно ли составлено уравнение диссоциации следующих солей:
ü Na2SO4 → 2Na+ + SO42-
ü KCl → K+ + Cl-
7. Уравнение диссоциации сернистой кислоты имеет следующий вид: H 2 SO 3 → 2 H + + SO 3 2- .
8. Истинная степень диссоциации сильного электролита менее 100%.
9. В результате реакции нейтрализации всегда образуется соль и вода.
10. Только растворимые в воде основания – щелочи, являются электролитами.
11. Представленные ниже уравнения химических реакций являются реакциями ионного обмена:
ü 2KOH + SiO2 → K2SiO3 + H2O
ü Al2O3 + 2NaOH → 2NaAlO2 + H2O
ü CuO + 2HCl → CuCl2 + H2O
12. Сернистая кислота является слабой кислотой, поэтому она распадается на воду (Н2О) и сернистый газ (SO2).
H2SO3 → H2O + SO2 .
КОД
1. Нет /исключение NH3∙H2O/
2. Нет: Al2S3 + 2H2O → 2AlOHS + H2S
3. Нет. /Диссоциация только слабых электролитов является обратимым процессом, сильные электролиты диссоциируют необратимо/.
4. Нет: CH3COOH + OH - → CH3COO= + H2O.
5. Нет. /Данные соли нерастворимы по отношению к воде, но они способны диссоциировать/.
6. Нет. /Данные соли являются сильными электролитами, поэтому диссоциируют необратимо/.
7. Нет. /Многоосновные кислоты диссоциируют ступенчато/.
8. Нет. /Истинная степень диссоциации равна 100%/.
9. Нет: NH3(г.) + HCl(г.) → NH4Cl, под вопросом остается образование воды.
10. Нет. /Все основания электролиты/.
11. Нет. /Это реакции обмена, но ионного/.
12. Нет. /Распад сернистой кислоты происходит так как это непрочная кислота/.
ПРАВИЛА
СОСТАВЛЕНИЯ ИОННЫХ УРАВНЕНИЙ ХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ.
1. Простые вещества, оксиды, а также нерастворимые кислоты, соли и основания на ионы не раскладывают.
2. Для реакции ионного обмена используются растворы, поэтому даже малорастворимые вещества находятся в растворах в виде ионов. /Если малорастворимое вещество является исходным соединением, то на ионы его раскладывают при составление ионных уравнений химических реакций/.
3. Если малорастворимое образуется в результате реакции, то при записи ионного уравнения его считают нерастворимым.
4. Сумма электрических зарядов в левой части уравнения должна быть равна сумме электрических зарядов в правой чести.
УСЛОВИЯ
ПРОТЕКАНИЯ РЕАКЦИЙ ИОННОГО ОБМЕНА
1. Образование малодиссоциирующего вещества воды – Н2О:
ü HCl + NaOH → NaCl + H2O
H+ + Cl - + Na+ + OH- → Na+ + Cl - + H2O
H+ + OH - → H2O
ü Cu(OH)2 + H2SO4 → CuSO4 + 2H2O
Cu(OH)2 + 2H+ + SO42- → Cu2+ + SO42- + 2H2O
Cu(OH)2 + 2H+ → Cu2+ + 2H2O
2. Выпадение осадка:
ü FeCl3 + 3NaOH → Fe(OH)3↓ + 3NaCl
Fe3++ 3Cl - + 3Na+ + 3OH- → Fe(OH)3↓ + 3Na++ 3Cl-
Fe3++ 3OH - → Fe(OH)3↓
ü BaCl2 + H2SO4 → BaSO4↓ + 2HCl
Ba2++ 2Cl - + 2H++ SO42- → BaSO4↓ + 2H++ 2Cl-
Ba2++ SO42- → BaSO4↓
ü AgNO3 + KBr → AgBr↓ + KNO3
Ag+ + NO3- + K++ Br - → AgBr↓ + K++ NO3-
Ag+ + Br - → AgBr↓
3. Выделение газа:
ü Na2CO3 + 2HCl → 2NaCl + H2O + CO2
2Na++ CO32-+ 2H++ 2Cl- → 2Na++ 2Cl - + H2O + CO2
CO32-+ 2H+ → H2O + CO2
ü FeS + H2SO4 → FeSO4 + H2S
FeS + 2H++ SO42-→ Fe2++ SO42-+ H2S
FeS + 2H+→ Fe2++ H2S
ü K2SO3 + 2HNO3 → 2KNO3 + H2O + SO2
2K++ SO32-+ 2H++ 2NO3- → 2K++ 2NO3- + H2O + SO2
Раствор – это гомогенная система, состоящая из двух или более веществ, содержание которых можно изменять в определенных пределах без нарушения однородности.
Водные растворы состоят из воды (растворителя) и растворенного вещества. Состояние веществ в водном растворе при необходимости обозначается нижним индексом (р), например, KNO 3 в растворе – KNO 3(p) .
Растворы, которые содержат малое количество растворенного вещества, часто называют разбавленными, а растворы с высоким содержанием растворенного вещества – концентрированными. Раствор, в котором возможно дальнейшее растворение вещества, называется ненасыщенным, а раствор, в котором вещество перестает растворяться при данных условиях, – насыщенным. Последний раствор всегда находится в контакте (в гетерогенном равновесии) с нерастворившимся веществом (один кристалл или более).
В особых условиях, например при осторожном (без перемешивания) охлаждении горячего ненасыщенного раствора твердого вещества, может образоваться пересыщенный раствор. При введении кристалла вещества такой раствор разделяется на насыщенный раствор и осадок вещества.
В соответствии с химической теорией растворов Д. И. Менделеева растворение вещества в воде сопровождается, во‑первых, разрушением химических связей между молекулами (межмолекулярные связи в ковалентных веществах) или между ионами (в ионных веществах), и, таким образом, частицы вещества смешиваются с водой (в которой также разрушается часть водородных связей между молекулами). Разрыв химических связей совершается за счет тепловой энергии движения молекул воды, при этом происходит затрата энергии в форме теплоты.
Во‑вторых, попав в воду, частицы (молекулы или ионы) вещества подвергаются гидратации. В результате образуются гидраты – соединения неопределенного состава между частицами вещества и молекулами воды (внутренний состав самих частиц вещества при растворении не изменяется). Такой процесс сопровождается выделением энергии в форме теплоты за счет образования новых химических связей в гидратах.
В целом раствор либо охлаждается (если затрата теплоты превосходит ее выделение), либо нагревается (в противном случае); иногда – при равенстве затраты теплоты и ее выделения – температура раствора остается неизменной.
Многие гидраты оказываются настолько устойчивыми, что не разрушаются и при полном выпаривании раствора. Так, известны твердые кристаллогидраты солей CuSO 4 5Н 2 O, Na 2 CO 3 10Н 2 O, KAl(SO 4) 2 12Н 2 O и др.
Содержание вещества в насыщенном растворе при Т = const количественно характеризует растворимость этого вещества. Обычно растворимость выражается массой растворенного вещества, приходящейся на 100 г воды, например 65,2 г КBr/100 г Н 2 O при 20 °C. Следовательно, если 70 г твердого бромида калия ввести в 100 г воды при 20 °C, то 65,2 г соли перейдет в раствор (который будет насыщенным), а 4,8 г твердого КBr (избыток) останется на дне стакана.
Следует запомнить, что содержание растворенного вещества в насыщенном растворе равно , в ненасыщенном растворе меньше и в пересыщенном растворе больше его растворимости при данной температуре. Так, раствор, приготовленный при 20 °C из 100 г воды и сульфата натрия Na 2 SO 4 (растворимость 19,2 г/100 г Н 2 O), при содержании
15,7 г соли – ненасыщенный;
19.2 г соли – насыщенный;
2O.3 г соли – пересыщенный.
Растворимость твердых веществ (табл. 14) обычно увеличивается с ростом температуры (КBr, NaCl), и лишь для некоторых веществ (CaSO 4 , Li 2 CO 3) наблюдается обратное.
Растворимость газов при повышении температуры падает, а при повышении давления растет; например, при давлении 1 атм растворимость аммиака составляет 52,6 (20 °C) и 15,4 г/100 г Н 2 O (80 °C), а при 20 °C и 9 атм она равна 93,5 г/100 г Н 2 O.
В соответствии со значениями растворимости различают вещества:
– хорошо растворимые, масса которых в насыщенном растворе соизмерима с массой воды (например, КBr – при 20 °C растворимость 65,2 г/100 г Н 2 O; 4,6М раствор), они образуют насыщенные растворы с молярностью более чем 0,1М;
– малорастворимые, масса которых в насыщенном растворе значительно меньше массы воды (например, CaSO 4 – при 20 °C растворимость 0,206 г/100 г Н 2 O; 0,015М раствор), они образуют насыщенные растворы с молярностью 0,1–0,001М;
– практически нерастворимые, масса которых в насыщенном растворе пренебрежимо мала по сравнению с массой растворителя (например, AgCl – при 20 °C растворимость 0,00019 г на 100 г Н 2 O; 0,0000134М раствор), они образуют насыщенные растворы с молярностью менее чем 0,001М.
По справочным данным составлена таблица растворимости распространенных кислот, оснований и солей (табл. 15), в которой указан тип растворимости, отмечены вещества, не известные науке (не полученные) или полностью разлагающиеся водой.
Урок химии в 8 классе. «____»_____________ 20___ г.
Растворение. Растворимость веществ в воде.
Цель. Расширить и углубить представление учащихся о растворах и процессах растворения.
Образовательные задачи: определить, что такое раствор, рассмотреть процесс растворения - как физико - химический процесс; расширить представление о строении веществ и химических процессах, происходящих в растворах; рассмотреть основные виды растворов.
Развивающие задачи:Продолжать развитие речевых навыков, наблюдательности и умение делать выводы на основе лабораторной работы.
Воспитательные задачи: воспитывать мировоззрение у обучающихся через изучение процессов растворимости, так как растворимость веществ важная характеристика для приготовления растворов в быту, медицине и других важных отраслях промышленности и жизни человека.
Ход урока.
Что такое раствор? Как приготовить раствор?
Опыт №1. В стакан с водой поместить кристалл перманганата калия. Что наблюдаем? К какому явлению относится процесс растворения?
Опыт №2.Налить в пробирку 5 мл воды. Затем добавить 15 капель концентрированной серной кислоты (H2SO4конц.). Что наблюдаем? (Ответ: пробирка нагрелась, протекает экзотермическая реакция, значит, растворение химический процесс).
Опыт №3. В пробирку с нитратом натрия добавляем 5 мл воды. Что наблюдаем? (Ответ: пробирка стала холоднее, протекает эндотермическая реакция, значит растворение химический процесс).
Процесс растворения рассматривают как физико-химический процесс.
Стр. 211 заполнить таблицу.
| Признаки сравнения | Физическая теория | Химическая теория. |
| Сторонники теории | Вант -Гофф, Аррениус, Оствальд | Менделеев. |
| Определение растворения | Процесс растворения является результатом диффузии, т.е. проникновения растворенного вещества в промежутки между молекулами воды | Химическое взаимодействие растворенного вещества с молекулами воды |
| Определение раствора | Однородные смеси, состоящие из двух или более однородных частей. | Однородная система, состоящая из частиц растворенного вещества, растворителя и продуктов их взаимодействия. |
Растворимость твердых веществ в воде зависит:
Задание: наблюдение влияния температуры на растворимость веществ.
Порядок выполнения:
В пробирки №1 и №2 с сульфатом никеля прилейте воды (1/3 объема).
Пробирку с №1 нагрейте, соблюдая технику безопасности.
В какой из предложенных пробирок №1 или №2 процесс растворения протекает быстрее?
Сделайте вывод о влиянии температуры на растворимость веществ.
Рис.126 стр. 213
А) растворимость хлорида калия при 30 0С составляет 40 г
при 65 0 С составляет 50 г.
Б) растворимость сульфата калия при 40 0С составляет 10 г
при 800С составляет 20 г.
В) растворимость хлорида бария при 90 0С составляет 60 г
при 0 0 С составляет 30 г.
Задание: наблюдение влияния природы растворенного вещества на процесс растворения.
Порядок выполнения:
В 3 пробирки с веществами: хлорид кальция, гидроксид кальция, карбонат кальция, прилейте по 5 мл воды, закройте пробкой и хорошо встряхните для лучшего растворения вещества.
Какое из предложенных веществ хорошо растворяется в воде? Какое не растворяется?
таким образом, процесс растворения зависит от природы растворенного вещества:
Хорошо растворимые: (по три примера)
Малорастворимые:
Практически нерастворимые:
3) Задание: наблюдение влияния природы растворителя на процесс растворения веществ.
Порядок выполнения:
В 2 пробирки с медным купоросом прилейте в 5 мл спирта (№1) и 5 мл воды (№2),
закройте пробкой и хорошо встряхните для лучшего растворения вещества.
Какой из предложенных растворителей хорошо растворяет медный купорос?
Сделайте вывод о влиянии природы растворителя на процесс растворения и
способности веществ растворяться в разных растворителях.
Виды растворов:
Насыщенный раствор - это раствор, в котором приданной температуре вещество больше не растворяется.
Ненасыщенный - это раствор, в котором при данной температуре вещество может еще растворяться.
Пересыщенный - это раствор, в котором вещество может еще растворяться только при повышении температуры.
Как-то утром я проспал.
В школу быстро собирался:
Чай холодный наливал,
Сахар всыпал, помешал,
Но не сладким он остался.
Я ещё досыпал ложку,
Стал послаще он немножко.
Чай допил я до остатка,
А в остатке стало сладко,
Сахар ждал меня на дне!
Стал прикидывать в уме -
Отчего судьбы немилость?
Виновата - растворимость.
Выделите виды растворов в стихотворении. Что необходимо сделать, чтобы сахар полностью растворился в чае.
Физико - химическая теория растворов.
Растворенное вещество при растворении с водой образует гидраты.
Гидраты-это непрочные соединения веществ с водой, существующие в растворе.
При растворении происходит поглощение или выделение теплоты.
При повышении температуры растворимость веществ увеличивается.
Состав гидратов непостоянен в растворах и постоянен в кристаллогидратах.
Кристаллогидраты - соли, в состав которых входит вода.
Медный купорос CuSO4∙ 5H2O
Сода Na2CO3∙ 10H2O
Гипс CaSO4∙ 2H2O
Растворимость хлорида калия в воде при 60 0С равна 50г. Определите массовую долю соли в растворе, насыщенном при указанной температуре.
Определите растворимость сульфата калия при 80 0С. Определите массовую долю соли в растворе, насыщенном при указанной температуре.
161 г глауберовой соли растворили в 180 л воды. Определите массовую долю соли в полученном растворе.
Домашнее задание. Параграф 35
Сообщения.
Удивительные свойства воды;
Вода - самое ценное соединение;
Использование воды в промышленности;
Искусственное получение пресной воды;
Борьба за чистоту воды.
Презентация «Кристаллогидраты», «Растворы - свойства, применение».
