Тема 1. РОЗЧИНИ

§ 4. Будова молекули води. Розчинення речовин у воді. Кристалогідрати

Контрольні запитання (с. 30)

42. У молекулі води між атомами Оксигену й Гідрогену є ковалентний полярний зв’язок. Внаслідок цього на атомі Оксигену з’являється певний негативний електричний заряд, а на атомах Гідрогену — позитивний. Отже, молекула води з боку атома Оксигену заряджена негативно, а з боку Гідрогену - позитивно. Завдяки такому розподіленню електричних зарядів молекула води є полярною.

Диполь - частинка, в якій на різних її кінцях існують полюси зарядів.

43. У разі потрапляння кристалу солі у воду молекули води орієнтуються навколо заряджених йонів: до позитивно заряджених йонів молекули притягуються негативним полюсом, а до негативних йонів - позитивним полюсом. Молекули води починають притягувати йони до себе. Коли сила притягання йонів до молекул води стає більшою за силу, що утримує йони між собою, йон в оточенні молекул води переходить у розчин.

44. Під час утворення гідратів завдяки утворенню нових міжмолекулярних зв’язків між частинками виділяється теплота, а під час стадії руйнування кристала — поглинається: енергія витрачається на руйнування зв’язків між частинками в кристалі.

Залежно від сукупності теплових ефектів на двох стадіях процес розчинення відбуваються з поглинанням або виділенням теплоти:

- якщо під час гідратації енергії виділяється більше, ніж витрачається на руйнування кристалічних ґраток, то під час розчинення речовини теплота виділяється і розчин нагрівається;

- якщо на руйнування кристала витрачається енергії більше, ніж виділяється під час гідратації, то розчин охолоджується.

45. Процес розчинення певною мірою можна назвати і фізичним, і хімічним. З одного боку, під час розчинення речовини відбувається її подрібнення, що є ознакою фізичного процесу. З іншого боку, під час розчинення обов’язково відбувається поглинання або виділення теплоти, а в деяких випадках навіть утворюються нові речовини, що є ознакою хімічного процесу. Однак, процес розчинення не відносять ні до того, ні до іншого, а називають його фізико-хімічним процесом.

46. На швидкість розчинення впливають:

- ступінь подрібнення речовин: чим дрібніші кристали, тим більша площа зіткнення між речовиною та розчинником, і речовина розчиняється швидше;

- перемішування: процес дифузії є досить тривалим, а в разі перемішування вже гідратовані частинки не скупчуються навколо кристала, а віддаляються від нього, звільняючи місце для ще не сполучених молекул розчинника;

- температура розчину: в гарячій воді речовина розчиняється значно швидше, ніж у холодній. Це пов’язано з тим, що в гарячому розчиннику швидкість дифузії значно більша. Також при підвищенні температури молекули або йони в кристалічних ґратках коливаються швидше, і це полегшує руйнування кристалічних ґраток речовини.

47. Так, при прожарюванні: зазвичай кристалогідрати є нестійкими сполуками, що під час нагрівання легко втрачають кристалізаційну воду, перетворюючись на звичайні безводні солі.

Завдання для засвоєння матеріалу (с. 30)

48. За кольором: більшість кристалогідратів яскраво забарвлені.

49. Прожарювання глауберової солі:

Прожарювання кристалічної соди:

50. Складаємо рівняння реакції:

За рівнянням реакції з кожного 1 молю магній сульфату утворюється 1 моль осаду барій сульфату, тобто співвідношення кількості речовин складає 1 : 1. Визначаємо кількість речовини барій сульфату, знаючи масу осаду за умовою - 1,165 г та молярну масу речовини - 233 г/моль:

Отже, в реакцію вступило також 0,005 моль магній сульфату. Обчислюємо його масу в грамах, беручі до розрахунків значення його молярної маси - 120 г/моль:

Отже, інша частина маси кристалогідрату припадає на воду. Маса води складає: 1,23 г - 0,6 г = 0,63 г

Визначаємо кількість речовини води, знаючи її молярну масу — 18 г/моль:

Співвідношення кількості речовини магній сульфату і води складає 0,005 моль : 0,035 моль, або 1 : 7.

Відповідь: англійська сіль - це гептагідрат магній сульфату з формулою MgSO₄ ∙ 7H₂O.

51. Визначаємо масу натрій карбонату в кристалогідраті:

14,3 г - 9 г = 5,3 г

Обчислюємо кількість речовини натрій карбонату Na₂CO₃, знаючи його молярну масу - 106 г/моль:

Визначаємо кількість речовини води, знаючи її молярну масу — 18 г/моль:

Співвідношення кількості речовини натрій карбонату та води становить 0,05 моль : 0,5 моль, або 1 : 10.

Відповідь: формула кристалогідрату Na₂CO₃ ∙ 10H₂O.

52. Тільки якщо каміння є кристалогідратом - в цьому випадку воду можна вилучити прожарюванням.

53. В полярних розчинниках - таких, як вода - краще розчиняються речовини з йонним типом зв’язку. За розчинення таких речовин йони (катіони та аніони) взаємодіють з полярними молекулами води. За розчинення молекулярних речовин такої взаємодії не відбувається - тому вони розчиняються гірше.