Теплові явища, що супроводжують розчинення речовин, їхня природа

 
 

§ 7. Теплові явища, що супроводжують розчинення речовин, їхня природа

Опанувавши матеріал параграфа, ви зможете:

  • пригадати, які явища дістали назву теплових;
  • описувати розчинення речовин у воді як фізико-хімічне явище;
  • з'ясувати, чому розчинення одних речовин супроводжується виділенням теплоти, а інших — поглинанням;
  • висловлювати судження про роль експерименту в науці.

Із природознавства та фізики вам відомо, що явища, пов'язані з нагріванням й охолодженням тіл, називаються тепловими й що теплота передається від більш нагрітого тіла до менш нагрітого. Досить часто тепловими явищами супроводжуються світлові, електричні, механічні, хімічні явища.

ТЕПЛОВІ ЯВИЩА ПІД ЧАС РОЗЧИНЕННЯ РЕЧОВИН У ВОДІ. Чи відбуваються теплові явища під час розчинення речовин у воді? Для відповіді на поставлене запитання виконаємо досліди.

Демонстраційний дослід 1. Зважимо 20 г кухонної солі та помістимо її в посудину для подальшого виготовлення розчину. Доллємо 100 мл води, попередньо вимірявши її температуру і встановивши, що вона дорівнює 22 °С. Вміст посудини перемішаємо скляною паличкою, щоб сіль швидше розчинилася, після чого знову виміряємо температуру (тепер це вже буде температура не розчинника, а утвореного розчину). Побачимо, що вона дещо відрізняється від температури води, взятої для виготовлення розчину, а точніше, збільшилася на 0,5 °С.

Подумайте та наведіть приклади теплових явищ.

Демонстраційний дослід 2. Проведемо розчинення у воді безводного кальцій хлориду CaCl2. У 100 г води (за температури 20 °С) розчинимо 20 г цієї солі (мал. 12). Термометр зафіксує підвищення температури суміші до 30 °С.

Мал. 13. Теплові явища під час розчинення натрій хлориду у воді

Демонстраційний дослід 3. Проведемо його, як і попередні два досліди, але розчинятимемо у 100 мл води (за температури 20 °С) сіль амоній нітрат NH43 масою 20 г. Розчинення цієї речовини супроводжується зниженням температури розчину до 10 °С.

Результати дослідів свідчать про те, що розчинення речовин у воді може супроводжуватися тепловими явищами, які мають різні наслідки.

Наслідок 1. Температура розчину й температура розчинника, взятого для його виготовлення, близькі за значенням.

Наслідок 2. Розчинення супроводжується поглинанням теплоти, і температура розчину порівняно з температурою розчинника, взятого для його виготовлення, є нижчою.

Наслідок 3. Розчинення супроводжується виділенням теплоти в навколишнє середовище, і температура розчину порівняно з температурою розчинника, взятого для його виготовлення, є вищою.

Від чого це залежить? Пояснення слід шукати у фізико-хімічній природі процесу розчинення.

ФІЗИКО-ХІМІЧНА СУТЬ ПРОЦЕСУ РОЗЧИНЕННЯ. У попередньому параграфі ми з'ясували, що під час розчинення натрій хлориду у воді спочатку дипольні молекули води руйнують кристали солі, після чого вивільнені йони в оточенні кількох полярних молекул розчинника потрапляють у розчин і вільно в ньому переміщуються (відбувається дифузія).

Пригадайте, яке явище називають дифузією.

Розчинення за енергетичними витратами умовно можна поділити на два етапи. Перший етап — це подолання притягання між структурними частинками речовини у кристалі. Він супроводжується затратами енергії та є фізичним процесом. Для другого етапу характерна взаємодія йонів розчиненої речовини з полярними молекулами розчинника. Вона завжди відбувається з виділенням теплоти та є хімічним процесом. Цей процес має назву сольватація, а якщо розчинником є вода — гідратація. Продукти гідратації називають гідратами (про одні з них — кристалогідрати — ви дізнаєтесь більше в наступному параграфі). Унаслідок дифузії гідрати рівномірно розподіляються в розчині.

Таким чином, розчинення речовин — це фізико-хімічне явище, що об'єднує два або три процеси:

  • руйнування структури (кристалічних ґраток) для твердих розчинених речовин;
  • сольватацію — взаємодію розчинника із частинками розчиненої речовини;
  • дифузію — розподіл сольватованих частинок розчиненої речовини в об'ємі розчину.

На тепловий ефект розчинення речовин помітно впливають перші два процеси. Знаючи їх, робимо висновок про те, що від суми теплового ефекту фізичного та хімічного явищ у проведених дослідах з розчинення речовин залежав тепловий ефект розчинення цих речовин. У першому досліді кількість теплоти, що витрачалася на руйнування кристалів, і кількість теплоти, що виділялася внаслідок гідратації, були приблизно однаковими, тому температура розчину кухонної солі відрізнялася від температури води неістотно. У другому досліді відбулося сильне розігрівання розчину, оскільки енергетичні затрати на йонізацію (розрив) ковалентного полярного зв'язку Гідрогену з кислотним залишком виявилися значно меншими, аніж теплота, що виділилася внаслідок подальшої гідратації утворених йонів. В останньому досліді зниження температури розчину порівняно із чистим розчинником свідчить про переважання фізичного процесу над хімічним.

Хімія — це життя: сторінка природодослідника

Складіть план і проведіть дослідження теплових явищ, що супроводжують розчинення у воді цукру, питної соди та прального порошку. Одержані результати запишіть у зошит і поясніть їх як фізико-хімічні явища.

Стисло про основне

• Розчинення речовин у воді — фізико-хімічний процес.

• Перший (фізичний) етап цього процесу полягає в руйнуванні структури для твердої розчиненої речовини під впливом полярних молекул розчинника на окремі йони чи молекули й супроводжується поглинанням теплоти.

• Другий (хімічний) етап називають гідратацією. У процесі гідратації частинки розчиненої речовини (йони, молекули) взаємодіють з молекулами води. Гідратація супроводжується виділенням теплоти.

• Залежно від того, якою є різниця між теплотою, що поглинається на першому етапі, та теплотою, що виділяється на другому, розчинення речовин може супроводжуватися підвищенням або зниженням температури розчину.

Інформаційна сторінка

Видатний учений Дмитро Іванович Менделєєв (1834-1907) значну увагу приділяв дослідженню розчинів. Він увійшов в історію хімії не лише як відкривач періодичного закону та розробник періодичної системи хімічних елементів, а і як автор гідратної теорії. Ця теорія доводить, що утворення гідратів — важлива ознака процесу розчинення речовин у воді: «Розчини — суть хімічні сполуки, що визначаються силами, які діють між розчинником і розчиненою речовиною» (Д. І. Менделєєв). Менделєєв довів існування гідратів сульфатної кислоти та інших речовин. Свої численні досліди він описав у праці «Дослідження водних розчинів за їхньою питомою вагою», опублікованій у 1887 р.

Близько 40 років наукової діяльності Дмитро Іванович Менделєєв присвятив вивченню розчинів. Це мало вагомий результат, адже створена ним гідратна теорія залишається дотепер загальновизнаною науковцями. Розробкою хімічної теорії розчинів Дмитро Іванович поклав початок фізико-хімічному аналізу та електрохімії неводних розчинів. Тепер відомо, що в процесі сольватації (гідратації) між полярними молекулами розчинника та йонами або молекулами розчиненої речовини утворюються різноманітні хімічні зв'язки, у тому числі й водневий.

Після Д. І. Менделєєва хімічну теорію розчинів розвинули та доповнили Д. П. Коновалов, І. О. Каблуков, М. С. Курнаков.

Знаємо, розуміємо

  • 1. Чому розчинення речовин у воді називають фізико-хімічним явищем?
  • 2. Наведіть приклади зниження та підвищення температури розчину порівняно з температурою розчинника під час розчинення речовин у воді.
  • 3. Розчинення у воді калій гідроксиду є екзотермічним процесом. Поясніть його суть.
  • 4. Обґрунтуйте, чи можна вважати розчинення речовин у воді лише механічним подрібненням.
  • 5. Який внесок у науку, окрім відкриття періодичного закону та створення періодичної системи хімічних елементів, зробив Д. І. Менделєєв?

Застосовуємо

31. Зазначте речовину, яку можна використати для приготування охолоджувальної суміші з водою.

  • А калій гідроксид
  • Б сульфатна кислота
  • В кальцій хлорид
  • Г амоній нітрат

32*. Тверду кристалічну речовину синього кольору кобальт(ІІ) хлорид розчинили у воді й одержали рожевий розчин. Висловте припущення, чому так сталося.

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.