Поняття про істинні розчини

 
 

§ 6. Поняття про істинні розчини

Опанувавши зміст параграфа, ви будете

  • мати уявлення про значення істинних розчинів та кристалогідрати;
  • розуміти суть понять «розчин», «розчинник», «гідратація»;
  • уміти пояснювати хімізм процесу розчинення.

Значення розчинів. У природі хімічні сполуки в індивідуальному стані практично не існують. Вони перебувають у вигляді сумішей одна з одною. І в побуті нас оточують переважно суміші речовин, зокрема й у вигляді водних розчинів.

Процеси розчинення і самі розчини мають величезне значення в органічному й неорганічному (мінеральному) житті Землі, науці й техніці. Вода, що так широко поширена в природі, — моря, океани, річки, озера, ґрунтові води — завжди містить розчинені речовини.

У первісному океані (під час виникнення життя на Землі) масова частка розчинених солей становила майже 1 %. «Саме в такому розчині вперше розвинулися живі організми, і з цього розчину вони одержали йони й молекули, необхідні для їхнього зростання і життя. Із часом живі організми еволюціонували, що дало їм змогу покинути водне середовище і перейти на суходіл або піднятись у повітря. Вони набули цієї здатності завдяки збереженню у своїх організмах водного розчину у вигляді рідкої складової тканин, плазми крові та міжклітинної рідини, які містять необхідний запас йонів і молекул», — так оцінював значення розчинів американський хімік Лайнус Полінг.

І справді, всередині нас у кожній клітинці є «спомин» про первісний океан, в якому зародилося життя, — розчин, масова частка солей в якому становить майже 0,9 %, як і в первісному океані. Це наша кров, лімфа та інші життєво важливі фізіологічні рідини організму.

Мал. 9. Монету виготовлено зі сплаву металів, що є твердим розчином

Розчини супроводжують нас усюди. Повітря — це розчин газів один в одному; матеріал монети — твердий розчин міді, нікелю, алюмінію (мал. 9). Проте найпоширенішими є водні розчини. Засвоєння їжі пов'язане з розчиненням поживних речовин. Рослини також засвоюють необхідні для їхнього росту і розвитку речовини лише у вигляді розчинів (мал. 10). Сік рослин — це також розчин. Напій «Живчик» — суміш води, фруктового соку та інших речовин — це водний розчин (мал. 11). Звичайна питна вода є розчином як твердих солей, так і газів. Кава (водний розчин) — суміш води, кофеїну та інших речовин.

Мал. 10. Рослини засвоюють поживні речовини у вигляді розчинів

Розчини відіграють важливу роль у багатьох галузях промисловості. Складно назвати таку галузь, де не використовувалися б розчини. У текстильній промисловості застосовують розчини солей, кислот, барвників; у металообробній — розчини кислот (для зняття з поверхні металів ожарини та іржі). У фармацевтичній промисловості розчинами є багато ліків. Використання неводних розчинів пов'язане із застосуванням полімерів, лаків, барвників тощо. Уся промисловість синтетичного волокна і пластмас пов'язана з використанням розчинів. Практично жоден із процесів хімічної технології не відбувається без участі розчинів. Хімічні, біологічні й фізичні дослідження часто проводять із застосуванням розчинів. Що ж таке розчин?

Мал. 11. Напій «Живчик» — водний розчин фруктового соку

Розчин. Почнемо з демонстрації дослідів.

На дно хімічного стакана з водою опускаємо кристали мідного купоросу CuSO4 · 5H2O синього кольору (мал. 12). Дуже швидко поблизу купки кристалів рідина набуває блакитного кольору — утворюється розчин мідного купоросу у воді. Завдяки дифузії забарвлення поступово поширюється на всю рідину. Цей процес відбувається повільно, оскільки швидкість дифузії невелика.

Мал. 12. Розчинення мідного купоросу

Утворення однорідного розчину можливо й прискорити, наприклад, перемішуванням. Пригадайте, як ви перемішуєте у склянці чай після того, як в нього добавили цукор.

Отже, якщо частинки однієї речовини дуже малих розмірів розподіляються між частинками іншої речовини, то утворюється однорідна система — розчин. Мінеральні води: миргородська, трускавецька, нафтуся, свалява, нарзан, єсентуки, боржомі та інші — це розчини солей у воді. Характерною ознакою розчинів є їхня однорідність.

Розчини бувають безбарвні та забарвлені, але окремих частинок розчиненої речовини в них не видно, бо вони дуже малі (менш ніж 10-9 м). Це означає, що в розчинах речовини дуже подрібнені, аж до молекул, атомів або йонів.

Розчин містить не менш ніж два компоненти, один з яких — розчинена речовина, а інший — розчинник.

Розчинник — це компонент розчину, який перебуває в тому самому агрегатному стані, що й розчин.

Наприклад, змішали цукор (тверду речовину) і воду (рідину), утворюється рідкий розчин, у якому вода — розчинник, а цукор — розчинювана речовина. Якщо речовини перебувають в однакових агрегатних станах, як, скажімо, спирт (рідина) і вода (рідина), то розчинником вважається той компонент, якого в системі більше.

Розчинювана речовина може бути в будь-якому стані. У воді можна розчинити сіль, а можна — й вуглекислий газ. В обох випадках утворяться однорідні системи — розчини. Крім того, в розчині може бути не одна розчинювана речовина, а кілька. Типовим прикладом такого розчину є морська вода. Отже,

розчин — це однорідна система змінного складу, що містить два або кілька компонентів.

Суть процесу розчинення. Ви вже знаєте, якщо кухонну сіль або цукор помістити у воду, то легко помітити, як маса твердої речовини поступово зменшується — відбувається її розчинення, в процесі якого молекули води руйнують кристали розчинюваної речовини. Руйнування відбувається на поверхні стикання кристала з водою. Чим більша площа цієї поверхні, тим швидше руйнується кристал. Відбувається самочинний розподіл частинок однієї речовини між частинками іншої речовини внаслідок дифузії, що й веде до утворення розчину (фізична теорія розчинів). Для поліпшення контакту речовини з розчинником збільшують площу поверхні їх стикання. Для цього речовини подрібнюють і переміщують.

Однак розчин не можна розглядати лише з погляду фізичної теорії. Ще Д. І. Менделєєв довів, що під час розчинення речовин відбуваються також і хімічні процеси (хімічна теорія розчинів). Це засвідчує той факт, що об'єм розчину здебільшого не дорівнює сумі об'ємів розчинника і розчинюваної речовини. Є й інші факти, що засвідчують те саме. Звернімося до дослідів.

У колбу з холодною водою поміщаємо кристали амонійної селітри NH4NO3 і ставимо склянку на вологу дощечку або картон. Він примерзає до склянки, оскільки температура розчину стає нижче від 0 °С (мал. 13). Отже, розчинення селітри супроводжується вбиранням теплоти.

Мал. 13. Вбирання теплоти під час розчинення NH4NO3 у воді

У склянці з водою розчинимо кальцій хлорид CaCl2 й зануримо в розчин термометр. Переконаємося, що розчинення у воді кальцій хлориду супроводжується виділенням теплоти (мал. 14).

Мал. 14. Виділення теплоти під час розчинення CaCl2 у воді

Теплові явища, що спостерігаються під час цих дослідів, також засвідчують, що в процесі розчинення речовин відбуваються не тільки фізичні, а й хімічні процеси. У чому ж полягають ці хімічні процеси?

Поняття про кристалогідрати. Розчинення більшості кристалічних речовин супроводжується вбиранням теплоти. Це пояснюється затрачанням значної кількості енергії на руйнування кристалічних ґраток речовин. Але водночас відбувається інший процес — хімічна взаємодія розчинюваної речовини з водою, так звана гідратація, внаслідок чого утворюються нові сполуки — гідрати. При цьому теплота вивільнюється. Залежно від того, який із цих процесів домінує, таким і буде тепловий ефект розчинення.

Гідрати — дуже нестійкі сполуки, вони існують лише в розчині. Якщо з розчину випарити воду, то гідрати легко руйнуються. Проте є такі гідрати, що можуть утримувати воду навіть у твердому стані. Вони називаються кристалогідратами. Наприклад, CuSO4 · 5H2O — мідний купорос, FeSO4 · 7Н2О — залізний купорос, Na2SO4 · 10Н2О — глауберова сіль та ін. Отже,

розчинення — це складний фізико-хімічний процес, під час якого відбувається взаємодія між частинками розчинюваної речовини і розчинника.

Тепер можна уточнити й означення розчину.

Розчин — це однорідна (гомогенна) система змінного складу, яка містить розчинювану речовину, розчинник та продукти їхньої взаємодії.

скачать dle 11.0фильмы бесплатно

Популярне з Хімії за 9 клас

Добавити коментар

Автору дуже потрібно знати, чи Вам допоміг даний матеріал?!

    • bowtiesmilelaughingblushsmileyrelaxedsmirk
      heart_eyeskissing_heartkissing_closed_eyesflushedrelievedsatisfiedgrin
      winkstuck_out_tongue_winking_eyestuck_out_tongue_closed_eyesgrinningkissingstuck_out_tonguesleeping
      worriedfrowninganguishedopen_mouthgrimacingconfusedhushed
      expressionlessunamusedsweat_smilesweatdisappointed_relievedwearypensive
      disappointedconfoundedfearfulcold_sweatperseverecrysob
      joyastonishedscreamtired_faceangryragetriumph
      sleepyyummasksunglassesdizzy_faceimpsmiling_imp
      neutral_faceno_mouthinnocent
оновити, якщо не видно коду

Коментарів 0


Ми створили сайт TEXTBOOKS з метою розміщення матеріалів (шкільних підручників) Міністерства Освіти України, для покращення освітнього процесу учнів у школах та вузах України.
Онлайн перегляд шкільного матеріалу допоможе Вам знайти якісну відповідь на поставлені питання вчителя.
Використовуйте Наш ресур для підготовки до ЗНО 2021, адже у нас присутні підготовчі курси з математики, української мови та літератури, англіської мови та історії України.