Розчинність у воді води – хімія. Урок "розчинні та нерозчинні у воді речовини"

Якщо посудину з водою помістити кристали кухонної солі, цукру чи перманганату калію (марганцівки), ми можемо спостерігати, як кількість твердої речовини поступово зменшується. При цьому вода, в яку були додані кристали, набуває нових властивостей: у неї з'являється солоний або солодкий смак (у разі марганцівки з'являється малинове забарвлення), змінюється щільність, температура замерзання і т.д. Отримані рідини вже не можна назвати водою, навіть якщо вони не відрізняються від води на вигляд (як у випадку з сіллю і цукром). Це – розчини .

Розчини- однорідна багатокомпонентна система, що складається з розчинника, розчинених речовин та продуктів їх взаємодії.

Розчини не відстоюються і збережуться постійно однорідними. Якщо розчин профільтрувати через щільний фільтр, то ні сіль, ні цукор, ні марганцевокислий калій не вдається відокремити від води. Отже, ці речовини у воді роздроблені до найменших частинок молекул. Молекули можуть знову зібратися в кристали тільки тоді ми ми випаруємо воду. Таким чином, розчини – це молекулярнісуміші.

За агрегатним станом розчини можуть бути рідкими (морська вода) , газоподібними (повітря)або твердими (багато сплавів металів).
Розміри частинок у дійсних розчинах - менше 10 -9 м (порядку розмірів молекул).

Будь-який розчин складається з розчинникаі розчиненої речовини. У наведених прикладах розчинником є ​​вода. Але не завжди обов'язково вода є розчинником. Наприклад, можна отримати розчин води у сірчаній кислоті. Тут розчинником буде кислота. Можна приготувати розчини кислоти у воді.

З двох або декількох компонентів розчину розчинником є ​​той, який взятий у більшій кількості та має той же агрегатний стан, що й розчин загалом.

** Існують розчини не тільки рідкі, а й газові і навіть тверді. Наприклад, повітря – розчин кисню та ще кількох газів в азоті. Сплави металів є твердими розчинами металів один в одному. Гази, як ми вже знаємо, здатні розчинятися у воді.

Давайте розберемося у тому, як відбувається розчинення речовин. Для цього поспостерігаємо, як розчиняється доданий у чай цукор. Якщо холодний чай, то цукор розчиняється повільно. Навпаки, якщо гарячий чай і розмішується ложечкою, то розчинення відбувається швидко.

Потрапляючи у воду, молекули цукру, що знаходяться на поверхні кристалів цукрового піску, утворюють із молекулами води донорно-акцепторні (водневі) зв'язки. При цьому з однією молекулою цукру зв'язується декілька молекул води. Тепловий рух молекул води змушує пов'язані з ними молекули цукру відриватися від кристала та переходити в товщу молекул розчинника (рис. 7-2).

Молекули цукру, що перейшли із кристала в розчин, можуть пересуватися по всьому об'єму розчину разом із молекулами води завдяки тепловому руху. Це явище називається дифузією. Дифузія відбувається повільно, тому біля поверхні кристалів знаходиться надлишок вже відірваних від кристала, але молекул молекул цукру, що ще не дифундували в розчин.

Вони заважають новим молекулам води підійти до поверхні кристала, щоб зв'язатися з його водневими молекулами зв'язками. Якщо розчин перемішувати, дифузія відбувається інтенсивніше і розчинення цукру йде швидше. Молекули цукру розподіляються рівномірно і розчин стає однаково солодким у всьому обсязі.

Кількість молекул, здатних перейти у розчин, часто обмежена. Молекули речовини як залишають кристал, а й знову приєднуються до кристалу з розчину. Поки кристалів відносно небагато, більше молекул перетворюється на розчин, ніж повертається з нього – йде розчинення. Але якщо розчинник знаходиться в контакті з великою кількістю кристалів, то кількість молекул, що йдуть і повертаються, стає однаковим і для зовнішнього спостерігача розчинення припиняється.

Ненасичені, насичені та перенасичені розчини

Якщо молекулярні або іонні частинки, розподілені в рідкому розчині, присутні в ньому в такій кількості, що за цих умов не відбувається подальшого розчинення речовини, розчин називається насиченим. (Наприклад, якщо помістити 50 г NaCl у 100 г H 2 O, то при 20ºC розчиниться лише 36 г солі).

Насиченимназивається розчин, який знаходиться в динамічній рівновазі з надлишком розчиненої речовини.

Помістивши в 100 г води при 20 º C менше 36 г NaCl ми отримаємо ненасичений розчин .

При нагріванні суміші солі з водою до 100C відбудеться розчинення 39,8 г NaCl у 100 г води. Якщо тепер видалити з розчину сіль, що не розчинилася, а розчин обережно охолодити до 20ºC, надлишкова кількість солі не завжди випадає в осад. У цьому випадку ми маємо справу з перенасиченим розчином. Перенасичені розчини дуже нестійкі. Помішування, струшування, додавання крупинок солі може викликати кристалізацію надлишку солі та перехід у насичений стійкий стан.

Ненасичений розчин- розчин, що містить менше речовини, ніж насиченому.

Перенасичений розчин- розчин, що містить більше речовини, ніж насиченому.

Розчинення як фізико-хімічний процес

Розчини утворюються при взаємодії розчинника та розчиненої речовини. Процес взаємодії розчинника та розчиненої речовини називається сольватацією(якщо розчинником є ​​вода - гідратацією).

Розчинення протікає з утворенням різних за формою та міцністю продуктів - гідратів. У цьому беруть участь сили як фізичної, і хімічної природи. Процес розчинення внаслідок такого роду взаємодій компонентів супроводжується різними тепловими явищами.

Енергетичною характеристикою розчинення є теплота освіти розчину, Яка алгебраїчна сума теплових ефектів всіх ендо-і екзотермічних стадій процесу. Найбільш значними серед них є:

– процеси, що поглинають тепло- руйнування кристалічних ґрат, розриви хімічних зв'язків у молекулах;

– виділяють тепло процеси- утворення продуктів взаємодії розчиненої речовини з розчинником (гідрати) та ін.

Якщо енергія руйнування кристалічних ґрат менше енергії гідратації розчиненої речовини, то розчинення йде з виділенням теплоти (спостерігається розігрівання). Так, розчинення NaOH – екзотермічний процес: на руйнування кристалічних ґрат витрачається 884 кДж/моль, а при утворенні гідратованих іонів Na + та OH – виділяється відповідно 422 та 510 кДж/моль.

Якщо енергія кристалічних ґрат більше енергії гідратації, то розчинення протікає з поглинанням теплоти (при приготуванні водного розчину NH 4 NO 3 спостерігається зниження температури).

Розчинність

Ми говоримо: "цукор розчиняється у воді добре" або "крейда погано розчиняється у воді". Але можна і кількісно оцінити здатність тієї чи іншої речовини до розчинення або, іншими словами, розчинністьречовини.

Розчинність -називається здатність речовини розчинятися у тому чи іншому розчиннику. Мірою розчинності речовини за цих умов є його вміст насиченому розчині.

Якщо в 100 г води розчиняється більше 10 г речовини, то таку речовину називають добре розчинним. Якщо розчиняється менше 1 г речовини – речовина малорозчинно. Зрештою, речовину вважають практично нерозчинним, якщо розчин переходить менше 0,01 р речовини. Абсолютно нерозчинних речовин немає.

Розчинність, виражена за допомогою маси речовини, яка може розчинитися в 100 г води за даної температури, називають також коефіцієнтом розчинності.

Як приклад наведемо розчинність (у грамах речовини на 100 г води при кімнатній температурі) кількох речовин: твердих, рідких та газоподібних, серед яких багато хто має схожі хімічні формули (таблиця 7-2).

Таблиця 7- 2. Розчинність деяких речовин у воді за кімнатної температури, розчинність більшості (але не всіх!) твердих речовин зі збільшенням температури збільшується, а розчинність газів, навпаки, зменшується. Це пов'язано передусім про те, що молекули газів при тепловому русі здатні залишати розчин набагато легше, ніж молекули твердих речовин.

**Якщо вимірювати розчинність речовин за різних температур, то виявиться, що одні речовини помітно змінюють свою розчинність залежно від температури, інші – не дуже сильно (див. табл. 7-3).

Якщо отримані в дослідах значення нанести на осі координат, виходять так звані криві розчинності різних речовин (рис. 7-3). Ці криві мають практичне значення. За ними легко дізнатися, скільки речовини (наприклад, KNO 3) випаде в осад при охолодженні до 20 °C насиченого розчину, приготованого при 80 °С.

По розчинності у воді всі речовини поділяються на три групи: 1) добре розчинні, 2) малорозчинні та 3) практично нерозчинні. Останні називають також нерозчинними речовинами. Однак слід зазначити, що абсолютно нерозчинних речовин немає. Якщо опустити у воду скляну паличку або шматочок золота чи срібла, то вони в мізерно малих кількостях все ж таки розчиняються у воді. Скло, метали, деякі солі – це приклади практично нерозчинних у воді речовин (тверді речовини). До них слід також віднести гас, олію (рідкі речовини), благородні гази (газоподібні речовини).

Прикладом малорозчинних у воді речовин можуть бути гіпс, сульфат свинцю (тверді речовини), діетиловий ефір, бензол (рідкі речовини), метан, азот, кисень (газоподібні речовини).

Багато речовин у воді розчиняються дуже добре. Прикладом таких речовин можуть бути цукор, мідний купорос, гідроксид натрію (тверді речовини), спирт, ацетон (рідкі речовини), хлороводень, аміак (газоподібні речовини).

З наведених прикладів випливає, що розчинність насамперед залежить від природи речовин. Крім того, вона залежить також від температури та тиску. Сам процес розчинення обумовлений взаємодією частинок розчинної речовини та розчинника; це мимовільний процес.

За співвідношенням переважання числа частинок, що переходять у розчин і видаляються з розчину, розрізняють насичені розчини, ненасичені і пересичені. З іншого боку, по відносним кількостям розчиненої речовини та розчинника розчини поділяють на розведені та концентровані.

Розчин, в якому ця речовина при даній температурі більше не розчиняється, тобто розчин, що знаходиться в рівновазі з розчиняється, називають насиченим, а розчин, в якому ще можна розчинити додаткову кількість даної речовини, - ненасиченим.

Відношення маси речовини, що утворює насичений розчин за даної температури, до маси розчинника називають розчинністю (7.3.1.) цієї речовини, або коефіцієнтом розчинності (7.3.2.):

(7.3.1), (7.3.2).

Поняття розчинності безглуздо для повністю розчинних речовин один одному (етиловий спирт – вода).

Залежність розчинності речовин від температури та природи розчинника. Розчинність речовин істотно залежить від природи речовини, що розчиняється, і розчинника, температури і тиску. Ще в середині минулого тисячоліття дослідним шляхом було встановлено правило, згідно з яким подібне розчиняється у подібному. Так, речовини з іонним (солі, луги) або ковалентно-полярним (спирти, альдегіди) типом зв'язку добре розчиняються в полярних розчинниках, насамперед у воді. І навпаки, розчинність кисню в бензолі, наприклад, набагато вище, ніж у воді, оскільки молекули О 2 і С 6 Н 6 неполярні.

Для переважної більшості твердих тіл розчинність збільшується з підвищенням температури.

Якщо розчин, насичений при нагріванні, обережно охолодити так, щоб не виділялися кристали солі, утворюється пересичений розчин. Пересиченим називають розчин, у якому при цій температурі міститься більша кількість розчиненої речовини, ніж насиченому розчині. Пересичений розчин нестійкий, і при зміні умов (при струшуванні або внесенні розчину затравки для кристалізації) випадає осад, над яким залишається насичений розчин.

На відміну від твердих тіл розчинність газів у воді з підвищенням температури зменшується, що зумовлено неміцністю зв'язку між молекулами розчиненої речовини та розчинника. Іншою важливою закономірністю, що описує розчинність газів у рідинах, є закон Генрі: Розчинність газу прямо пропорційна його тиску над рідиною.

Ціль: дізнатися досвідченим шляхом, які тверді речовини розчиняються у воді, а які не розчиняються у воді.

Освітні:

• Ознайомити учнів із поняттями: розчинні та нерозчинні речовини.
• Вчити доводити дослідним шляхом правильність припущень про розчинність (нерозчинність) твердих речовин.

Корекційні:

Вчити самостійно користуватись лабораторним обладнанням, проводити досліди.

• Розвивати мову через пояснення роботи, що проводиться.

Виховні:

Виховувати посидючість.

• Формувати вміння спілкуватися та працювати у групах.

Вигляд уроку: лабораторна робота.

Засоби навчання: підручник "Природознавство" Н.В. Корольова, Є.В. Макаревич

Обладнання для роботи: мензурки, фільтри, інструкції. Тверді речовини: сіль, цукор, сода, пісок, кава, крохмаль, земля, крейда, глина.

Хід уроку

I. Організаційний момент

У: Здрастуйте, хлопці. Вітайте один одного очима. Рада вас бачити, сідайте.

У: Повторимо те, що вже знаємо про воду:

- Що відбувається з водою під час нагрівання?
- Що відбувається з водою під час охолодження?
- Що відбувається з водою під час замерзання?
- У яких трьох станах зустрічається вода в природі?

У: Які ви молодці! Усі знаєте!

ІІІ. Вивчення нового матеріалу

(Заздалегідь з учнями погоджу групи, якими вони будуть працювати, хлопці самі обирають керівника лабораторії (на інш. лабораторному занятті може бути обрана інша дитина), яка записує показники досвіду до таблиці та дає усні коментарі при заповненні кінцевої частини таблиці – результату.)

У: Хлопці, сьогодні на лабораторній роботі ми дізнаємось, які речовини вода може розчиняти, а які – ні. Відкрийте зошит, запишіть число та тему уроку «Розчинні та нерозчинні у воді речовини». ( Прикріплюю до дошки.) Яку мету ми сьогодні поставимо на уроці?

Р: Дізнатися, які речовини розчиняються у воді, а які не розчиняються. ( Прикріплюю до дошки.)

Всі речовини в природі можна розділити на дві групи: розчинні і нерозчинні. А які речовини можна назвати розчинними? (Звіримося з підручником стор.80:2) Розчинні у воді речовини – такі, які при поміщенні їх у воду стають невидимими і не осідають на фільтрі під час фільтрації. (Прикріплюю до дошки.)

У: А які речовини можна назвати нерозчинними? (Звіримося з підручником стор.47-2) Нерозчинні у воді речовини – такі, що не розчиняються у воді та осідають на фільтрі (прикріплюю до дошки).

У: Хлопці, як вважаєте, що нам знадобиться для виконання лабораторної роботи?

Р: Вода, якісь речовини, мензурки, фільтр ( показую воду у графині; мензурки, наповнені сл. речовинами: сіллю, цукром, содою, піском, кавою, крохмалем, крейдою, глиною; порожні мензурки, фільтр).

У: Що таке фільтр?

Р: Пристрій для очищення рідин від нерозчинних у ній речовин, що осідають на ньому.

А з яких підручних засобів можна виготовити фільтр? Молодці! А ми будемо використовувати вату ( у вирву поміщаю шматочок вати).

Але перш, ніж приступити до виконання лабораторної роботи заповнимо таблицю (таблиця накреслена на дошці, використовую крейди двох кольорів, якщо учні припускають, що речовина повністю розчиняється у воді, то відзначаю «+» у другій колонці; якщо учні припускають, що речовина залишиться на фільтрі, то «+» у третій колонці, і навпаки;

А після виконання лабораторної роботи звіримо наші припущення з отриманими результатами.

У: Кожна лабораторія досліджуватиме дві тверді речовини, всі результати записуватимете у звіт «Розчинні та нерозчинні у воді речовини». Додаток 1

У: Хлопці, це перша ваша самостійна лабораторна робота і перед тим, як приступити до її виконання, послухайте порядок її проведення або інструкцію. ( Роздаю кожній лабораторії, після прочитання обговорюємо.)

Лабораторна робота

(Допомагаю, якщо є необхідність. Може виникнути труднощі з фільтрацією розчину кави, тому що фільтр пофарбується. Для полегшення заповнення звітів пропоную використовувати словосполучення, які прикріплюю на дошку. Додаток 3.)

У: А зараз перевіримо наші припущення. Керівники лабораторій, перевірте, чи підписано ваш звіт та прокоментуйте отримані дослідним шляхом результати. (Начальник лабораторії звітує, фіксую отриманий результат дрібним іншим кольором)

У: Хлопці, які речовини для дослідження виявилися розчинними? Які ні? Скільки збігів виявилося? Молодці. Майже всі наші припущення підтвердилися.

VI. Питання для закріплення

У: Хлопці, а де людина використовує розчин солі, цукру, соди, піску, кави, крохмалю, глини?

VII. Підсумок уроку

У: Яку мету ми сьогодні ставили? Виконали її? Ви молодці? Я дуже задоволена! І ставлю всім «відмінно».

VIII. Домашнє завдання

У: Прочитаєте текст для позакласного читання на стор.43, дайте відповідь на запитання.

Встаньте, будь ласка, ті хлопці, кому наш урок не сподобався. Дякую за чесність. А тепер ті, кому сподобалася наша робота. Дякую. Всім до побачення.

У повсякденному житті люди рідко стикаються із чистими речовинами. Більшість предметів є сумішшю речовин.

Розчин - це в якій компоненти поступово змішалися. Є кілька їхніх видів за розміром частинок: грубодисперсні системи, молекулярні розчини та колоїдні системи, які часто називають золі. У цій статті йдеться про молекулярні (або розчинність речовин у воді - одна з головних умов, що впливають на утворення сполук.

Розчинність речовин: що це і навіщо потрібно

Щоб розібратися в цій темі, потрібно знати і розчинність речовин. Простим мовою, це здатність речовини з'єднуватися з іншою та утворювати однорідну суміш. Якщо підходити з наукового погляду, можна розглянути складніше визначення. Розчинність речовин - це їхня здатність утворювати з однією або більше речовинами гомогенні (або гетерогенні) склади з дисперсним розподілом компонентів. Існує кілька класів речовин та сполук:

• розчинні;
• малорозчинні;
• нерозчинні.

Про що говорить міра розчинності речовини

Вміст речовини насиченої суміші - це міра його розчинності. Як сказано вище, у всіх речовин вона різна. Розчинні – це ті, які можуть розвести понад 10 г себе на 100 г води. Друга категорія - менше 1 г за тих самих умов. Практично нерозчинні - це ті, суміш яких переходить менше 0,01 г компонента. І тут речовина неспроможна передавати воді свої молекули.

Що таке коефіцієнт розчинності

Коефіцієнт розчинності (k) - це показник максимальної маси речовини (г), яка може розвестися в 100 г води або іншої речовини.

Розчинники

У цьому процесі беруть участь розчинник та розчинена речовина. Перший відрізняється тим, що спочатку він перебуває в такому агрегатному стані, що і кінцева суміш. Як правило, він взятий у більшій кількості.

Однак багато хто знає, що в хімії вода посідає особливе місце. Для неї є окремі правила. Розчин, в якому присутній H 2 O, називається водним. Коли йдеться про них, рідина є екстрагентом і тоді, коли вона менша кількість. У приклад можна навести 80% розчин азотної кислоти у воді. Пропорції тут не рівні Хоча частка води менша, ніж кислоти, речовину називати 20% розчином води в азотній кислоті некоректно.

Існують суміші, в яких відсутня H 2 O. Вони носитимуть неводну назву. Подібні розчини електроліту є іонними провідниками. Вони містять один або суміші екстрагентів. До їх складу входять іони та молекули. Вони використовуються в таких галузях, як медицина, виробництво побутової хімії, косметики та інші напрямки. Вони можуть поєднувати кілька потрібних речовин з різною розчинністю. Компоненти багатьох засобів, які використовуються зовнішньо, є гідрофобними. Іншими словами, вони погано взаємодіють із водою. У таких можуть бути леткими, нелетючими та комбінованими. Органічні речовини у першому випадку добре розчиняють жири. До летких відносяться спирти, вуглеводні, альдегіди та інші. Вони часто входять до складу побутової хімії. Нелеткі найчастіше застосовуються виготовлення мазей. Це жирні олії, рідкий парафін, гліцерин та інші. Комбіновані - це суміш летких і нелетких, наприклад, етанол з гліцерином, гліцерин з димексидом. Також вони можуть утримувати воду.

Види розчинів за ступенем насиченості

Насичений розчин - це суміш хімічних речовин, що містить максимальну концентрацію однієї речовини в розчиннику за певної температури. Далі воно розлучатись не буде. У препараті твердої речовини помітно випадання осаду, що знаходиться в динамічній рівновазі з ним. Під цим поняттям мається на увазі стан, що зберігається в часі внаслідок його протікання одночасно у двох протилежних напрямках (пряма та зворотна реакції) з однаковою швидкістю.

Якщо речовина при постійній температурі все ще може розкладатися, цей розчин - ненасичений. Вони стійкі. Але якщо в них продовжувати додавати речовину, то вона розлучатиметься у воді (або іншій рідині), поки не досягне максимальної концентрації.

Ще один вид – перенасичений. У ньому міститься більше розчиненої речовини, ніж може бути за постійної температури. Через те, що вони перебувають у нестійкій рівновазі, при фізичному вплив на них відбувається кристалізація.

Як відрізнити насичений розчин від ненасиченого?

Це зробити досить просто. Якщо речовина - тверда, то насиченому розчині можна побачити осад. При цьому екстрагент може загусати, як, наприклад, насиченому складі вода, в яку додали цукор.
Але якщо змінити умови, підвищити температуру, то він перестане вважатися насиченим, тому що за більш високої температури максимальна концентрація цієї речовини буде іншою.

Теорії взаємодії компонентів розчинів

Існує три теорії щодо взаємодії елементів у суміші: фізична, хімічна та сучасна. Автори першої – Сванте Август Арреніус та Вільгельм Фрідріх Оствальд. Вони припустили, що внаслідок дифузії частинки розчинника та розчиненої речовини рівномірно розподілилися по всьому об'єму суміші, але взаємодії між ними немає. Хімічна теорія, яку висунув Дмитро Менделєєв, їй протилежна. Відповідно до неї, в результаті хімічної взаємодії між ними формуються нестійкі сполуки постійного або змінного складу, які називаються сольвати.

Нині використовується об'єднана теорія Володимира Олександровича Кістяковського та Івана Олексійовича Каблукова. Вона поєднує фізичну та хімічну. Сучасна теорія свідчить, що у розчині існують як взаємодіючі частки речовин, і продукти їх взаємодії - сольвати, існування яких доводив Менделєєв. У разі коли екстрагент - вода, їх називають гідратами. Явище, у якому утворюються сольвати (гідрати) носить ім'я сольватація (гідратація). Вона впливає на всі фізико-хімічні процеси та змінює властивості молекул у суміші. Сольватація відбувається завдяки тому, що сольватна оболонка, що складається із тісно пов'язаних з нею молекул екстрагента, оточує молекулу розчиненої речовини.

Чинники, що впливають на розчинність речовин

Хімічний склад речовин.Правило "подібне притягує подібне" поширюється і реагенти. Схожі за фізичними та хімічними властивостями речовини можуть взаємно розчинятися швидше. Наприклад, неполярні сполуки добре взаємодіють із неполярними. Речовини з полярними молекулами або іонною будовою розводяться у полярних, наприклад, у воді. У ній розкладаються солі, луги та інші компоненти, а неполярні – навпаки. Можна навести простий приклад. Для приготування насиченого розчину цукру у воді потрібно більше речовини, ніж у випадку з сіллю. Як це розуміти? Простіше кажучи, ви можете розвести набагато більше цукру у воді, аніж солі.

Температура.Щоб збільшити розчинність твердих речовин у рідинах, потрібно збільшити температуру екстрагента (працює здебільшого). Можна продемонструвати такий приклад. Якщо покласти щіпку хлориду натрію (сіль) у холодну воду, цей процес займе багато часу. Якщо виконати те саме з гарячим середовищем, то розчинення буде проходити набагато швидше. Це пояснюється тим, що внаслідок підвищення температури зростає кінетична енергія, значна кількість якої часто витрачається на руйнування зв'язків між молекулами та іонами твердої речовини. Однак, коли підвищується температура у випадку із солями літію, магнію, алюмінію та лугами, їх розчинність знижується.

Тиск.Цей фактор впливає лише на гази. Їхня розчинність збільшується при підвищенні тиску. Адже обсяг газів скорочується.

Зміна швидкості розчинення

Не варто плутати цей показник із розчинністю. Адже зміну цих двох показників впливають різні чинники.

Ступінь роздробленості речовини, що розчиняється.Цей фактор впливає на розчинність твердих речовин у рідинах. У цілісному (кусковому) стані склад розлучається довше, ніж той, який розбитий на дрібні шматки. Наведемо приклад. Цілісний шматок солі буде розчинятися у воді набагато довше, ніж сіль у вигляді піску.

Швидкість помішування.Як відомо, цей процес можна каталізувати за допомогою помішування. Його швидкість також важлива, тому що чим вона більша, тим швидше розчиниться речовина в рідині.

Навіщо треба знати розчинність твердих речовин, у воді?

Насамперед, подібні схеми потрібні, щоб правильно вирішувати хімічні рівняння. У таблиці розчинності є заряди всіх речовин. Їх необхідно знати для правильного запису реагентів та складання рівняння хімічної реакції. Розчинність у воді показує, чи може сіль чи основа дисоціювати. Водні сполуки, що проводять струм, мають у своєму складі сильні електроліти. Є й інший тип. Ті, що погано проводять струм, вважаються слабкими електролітами. У першому випадку компоненти є речовини, повністю іонізовані у воді. Тоді як слабкі електроліти виявляють цей показник лише невеликою мірою.

Рівняння хімічної реакції

Є кілька видів рівнянь: молекулярний, повний іонний та короткий іонний. Насправді останній варіант - скорочена форма молекулярного. Це остаточна відповідь. У повному рівнянні записані реагенти та продукти реакції. Тепер настає черга таблиці розчинності речовин. Спочатку треба перевірити, чи є реакція здійсненною, тобто чи виконується одна з умов проведення реакції. Їх лише 3: утворення води, виділення газу, випадання осаду. Якщо дві перші умови не дотримуються, потрібно перевірити останнє. Для цього потрібно подивитися в таблицю розчинності та з'ясувати, чи є в продуктах реакції нерозчинна сіль або основа. Якщо воно є, то це буде осад. Далі таблиця знадобиться для запису іонного рівняння. Так як всі розчинні солі та основи - сильні електроліти, то вони будуть розпадатися на катіони та аніони. Далі скорочуються незв'язані іони і рівняння записується в короткому вигляді. Приклад:

1. K 2 SO 4 +BaCl 2 =BaSO 4 ↓+2HCl,
2. 2K+2SO 4 +Ba+2Cl=BaSO 4 ↓+2K+2Cl,
3. Ba+SO4=BaSO 4 ↓.

Таким чином, таблиця розчинності речовин - одна з ключових умов розв'язання іонних рівнянь.

Детальна таблиця допомагає дізнатися скільки компонента потрібно взяти для приготування насиченої суміші.

Таблиця розчинності

Такий вигляд має звична неповна таблиця. Важливо, що тут вказується температура води, оскільки вона є одним із факторів, про які ми вже говорили вище.

Як користуватись таблицею розчинності речовин?

Таблиця розчинності речовин у воді – один із головних помічників хіміка. Вона показує, як різні речовини та сполуки взаємодіють з водою. Розчинність твердих речовин у рідині – це показник, без якого багато хімічних маніпуляцій неможливі.

Таблиця дуже проста у використанні. У першому рядку написані катіони (позитивно заряджені частинки), у другому - аніони (негативно заряджені частинки). Більшість таблиці займає сітка з певними символами у кожному осередку. Це букви "Р", "М", "Н" та знаки "-" та "?".

• "Р" - з'єднання розчиняється;
• "М" – мало розчиняється;
• "Н" - не розчиняється;
• "-" - з'єднання немає;
• "?" - Відомості про існування сполуки відсутні.

У цій таблиці є один порожній осередок - це вода.

Простий приклад

Тепер про те, як працювати з таким матеріалом. Припустимо, потрібно дізнатися чи розчинна у воді сіль - MgSo 4 (сульфат магнію). Для цього необхідно знайти стовпчик Mg 2+ і спускатися ним до рядка SO 4 2- . На їх перетині стоїть буква Р, отже з'єднання розчинне.

Висновок

Отже, ми вивчили питання розчинності речовин у воді і не лише. Без сумніву, ці знання стануть у нагоді при подальшому вивченні хімії. Адже розчинність речовин відіграє важливу роль. Вона стане в нагоді при вирішенні і хімічних рівнянь, і різноманітних завдань.

Розчинення- це мимовільний оборотний фізико-хімічний процес, що включає три основні стадії.

Стадія атомізації - руйнування кристалічної решітки розчиняється речовини; процес ендотермічний (D ат Н>О).

2) Стадія сольватації (гідратації) – утворення сольватних (гідратних) оболонок навколо частинок розчиненої речовини; процес екзотермічний, (D сол Н<О).

3) Стадія дифузії - рівномірний розподіл розчиненої речовини по всьому об'єму розчину, (D диф Н ≈ О).

Таким чином, теплота розчинення (D р Н) є інтегральною величиною:

D p H = D ат Н + D сол Н + D диф Н

Теплота розчинення– це тепловий ефект розчинення 1 моль речовини у нескінченно великому обсязі розчинника.

Розчинення більшості твердих речовин у воді - ендотермічний процес (D p H > 0), т.к. теплота, що поглинається на стадії атомізації, не компенсується теплотою, що виділяється на стадії сольватації. При розчиненні газів теплота виділяється (D p H< 0), т.к. их растворение не включает стадию атомизация (газообразные вещества не образуют кристаллических решеток). Растворение жидкостей друг в друге протекает без заметного теплового эффекта (D p H ≈ 0), т.к. главной стадией их растворения является диффузия.

Як будь-який оборотний процес, розчинення доходить до рівноваги. Розчин, що знаходиться в рівновазі з надлишком речовини, що розчиняється, називається насиченим.У стані рівноваги швидкість розчинення дорівнює швидкості кристалізації.

За ступенем насичення розчини бувають:

ненасичені: містять менше розчиненої речовини, ніж насичені,

насичені,

пересичені: містять більше розчиненої речовини, ніж насичені (вони нестійкі).

4.3. Розчинність газів, рідин та твердих речовин у воді

Розчинність (S) - це здатність речовини розчинятися у цьому розчиннику. Вона дорівнює вмісту розчиненої речовини в його насиченому розчині за даної температури.

Розчинність залежить від природи речовин та термодинамічних параметрів системи. Вплив природи речовин на розчинність описується правилом: Подібне розчиняється в подібному». Іншими словами, полярні речовини добре розчиняються в полярних розчинниках, а неполярні – у неполярних. Наприклад: кухонна сіль NaCl добре розчинна у воді і погано в бензолі; I 2 добре розчинний у бензолі та погано у воді.

Розчинення газів у воді можна уявити схемою:

А(газ) + Н 2 ОА(розчин), D р Н<О

Відповідно до принципу Ле Шательє у разі підвищення температури рівновагу зміщується вліво, тобто. розчинність зменшується, а при зниженні температури - праворуч, розчинність збільшується (таблиця 3).

Таблиця 3 – Розчинність газів (л/1л Н 2 О) при р = 1 атм.

Відповідно до принципу Ле Шательє зі збільшенням тиску рівновагу зміщується праворуч, тобто. Розчинність газів зростає. Кількісна залежність розчинності газу від тиску описується рівнянням Генрі (1803):

де k - константа Генрі,

p - тиск газу над розчином

Закон Генрі дозволяє розкрити причини виникнення кесонної хвороби. Вона виникає у водолазів, льотчиків та представників інших професій, які за родом діяльності швидко переходять із середовища з високим тиском у середовище з низьким тиском.

У період перебування людини в середовищі з високим тиском її кров та тканини насичуються азотом (N 2) та частково вуглекислим газом (СО 2). Накопичення кисню немає, оскільки він витрачається на фізіологічні процеси у організмі. При швидкому переході людини у середу з низьким тиском відбувається виділення надлишкових кількостей розчинених газів, які не встигають дифундувати через легені та утворюють газові пробки у тканинах та кровоносних судинах. Це призводить до закупорки та розриву кровоносних капілярів, накопичення бульбашок газу в підшкірній жировій клітковині, у суглобах, у кістковому мозку. Симптомами кесонної хвороби є запаморочення, свербіж, м'язові та загрудинні болі, порушення дихання, параліч та смерть.

На розчинність газів впливає присутність електролітів у розчині. Ця залежність описується рівнянням Сєченова (1859):

де S і S o - розчинність газу в розчині електроліту та чистій воді,

с - концентрація електроліту,

k – константа Сєченова.

З рівняння Сєченова випливає, що чим вища концентрація електроліту в розчині, тим нижча розчинність газів. Ось чому розчинність газів у воді більша, ніж у плазмі (таблиця 4).

Таблиця 4 - Розчинність газів у чистій воді та плазмі крові при 38ºС

Розчинення рідини у воді можна подати схемою:

А(ж) + Н 2 ОА (розчин)

Основною стадією розчинення рідини рідини є дифузія, швидкість якої зростає зі збільшенням температури. Відповідно, взаємна розчинність рідин посилюється зі зростанням температури.

Розрізняють три типи рідин:

а) необмежено розчинні один в одному: Н 2 SO 4 / Н 2 О, С 2 Н 5 ВІН / Н 2 О;

б) обмежено розчинні: С6Н6/Н2О

в) абсолютно нерозчинні: Hg/H2O.

Якщо в систему з двох рідин, що не змішуються, додати третій компонент, то відношення його концентрацій у кожній рідині є величина постійна при даній температурі (закон розподілу Нернста-Шилова) (рисунок 6).

Малюнок6 - Закон розподілу Нернста-Шилова

Закон Нернста-Шилова - теоретична основа екстракції, одного із способів поділу сумішей.

Розчинення твердих речовин у воді описується схемою:

А (к) + Н 2 ОА (розчин), Dр Н > О

Якщо розчиняється важкорозчинний електроліт (сіль, основа або кислота), то гетерогенна рівновага між твердою речовиною та її іонами в насиченому розчині можна представити схемою:

A n B m (к) nA m+ (aq) + mB n-(aq).

Дана рівновага характеризується за допомогою константи розчинності K s є константою гетерогенної рівноваги:

K s = n · m

Для бінарних електролітів n = m= 1, отже

K s = · .

Відповідно S 2 =К s і S =

Наприклад, при розчиненні важкорозчинної солі BaSO 4 у воді встановлюється гетерогенна рівновага між кристалами речовини та її іонами в насиченому розчині:

BaSO 4 (к) Ba 2+ (aq) + SO 4 2- (aq)

Відповідно до закону діючих мас, K S = = 1,1 · 10 -10 .

Звідси S =
.

Чим менше K s тим нижче розчинність речовини і легше формується осад труднорастворимого електроліту.

Умову утворення осаду важкорозчинного електроліту можна сформулювати так:осад випадає з насичених та пересичених розчинів. У насиченому розчині · = K s , а в пересиченому розчині · > K s

Одним із найважливіших гетерогенних процесів in vivo є утворення кісткової тканини. Основним мінеральним компонентом кісткової тканини є гідроксофосфат кальцій (гідроксоаппатит) Са 5 (РВ 4 ) 3 ВІН.

Процес формування кісткової тканини можна так. У крові при рН = 7,4 у приблизно рівних кількостях знаходяться аніони НРО 4 2- і Н 2 РО 4 - , а також катіони Са 2+. Після порівняння констант розчинності СаНРО 4 (К S = 2,7∙10 –7) і Cа(Н 2 РО 4) 2 (К S = 1∙10 –3) стає очевидним, що менш розчинною є сіль СаНРО 4 . Внаслідок цього саме СаНРО 4 утворюється на першій стадії формування кісткової тканини:

Са 2+ + НРО 4 2-Санро 4 .

Подальше формування гідроксоаппатиту протікає відповідно до рівнянь:

3 СаНРО 4 + Са 2+ + 2 ВІН – Са 4 Н(РО 4) 3 + 2 Н 2 О,

Са 4 Н(РО 4) 3 + Са 2+ + 2 ВІН - Са 5 (РО 4) 3 ВІН + Н 2 О.

Константа розчинності гідроксоапатиту дуже мала (К S = 10 -58), що свідчить про високу стійкість кісткової тканини.

При надлишку іонів Са 2+ у крові рівновага зрушується вправо, що призводить до звапніння кісток. При нестачі Са 2+ рівновага зсувається вліво; відбувається руйнація кісткової тканини. У дітей це призводить до рахіту,у дорослих розвивається остеопороз.

При нестачі кальцію в кістковій тканині його місце можуть зайняти найближчі електронні аналоги: берилій та стронцій. Їхнє накопичення викликає відповідно берилієвий та стронцієвий рахіт(Підвищена ламкість і крихкість кісток). При інкорпорації радіоізотопу Sr-90 в кісткову тканину відбувається опромінення кісткового мозку, що може призвести до лейкозу та інших онкологічних захворювань. Кальцій блокує накопичення організмом радіоактивного стронцію.