Хімія 10 клас

РОЗДІЛ 1 ПОВТОРЕННЯ ТА ПОГЛИБЛЕННЯ ТЕОРЕТИЧНИХ ПИТАНЬ КУРСУ ХІМІЇ ОСНОВНОЇ ШКОЛИ


§ 11. Розчини. Процес розчинення речовин


Усвідомлення змісту цього параграфа дає змогу:

наводити означення понять «розчин» і «розчинність»;

характеризувати види розчинів і механізм їх утворення;

пояснювати зміст і значення сольватів, гідратів, кристалогідратів;

чинники, які впливають на розчинність речовин;

теплові ефекти під час розчинення різних речовин;

             розуміти суть хімічної теорії розчинів.

Ви вже знаєте, що розчинами називають однорідні системи (гомогенні суміші), які містять не менше двох речовин: одна — розчинник, інша — розчинена речовина. Розчини можуть бути в будь-якому агрегатному стані. Залежно від агрегатного стану розчинника розрізняють газуваті, рідкі й тверді розчини.

Газуватими розчинами є повітря та інші суміші газів.

До рідких розчинів належать гомогенні суміші газів, рідин і твердих речовин з рідинами.

Твердими розчинами є скло, сплави металів один з одним.

У процесі розчинення частинки розчинюваної речовини (йони, молекули) під впливом хаотичного руху частинок розчинника переходять у розчин, утворюючи в результаті якісно нову однорідну систему — розчин.




Мал. 15. Термоскоп

 

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

Утворення багатьох розчинів супроводжується тепловими ефектами.

Дослід 1. У велику хімічну склянку наливаємо воду і занурюємо в неї термоскоп (мал. 15). Фіксуємо положення рівня рідини в трубці за допомоги рухомого гумового кільця на трубці. Додаємо у воду кілька мілілітрів концентрованої сульфатної кислоти (або кілька кусочків їдкого натру) і, перемішавши рідину термоскопом, фіксуємо підвищення температури розчину (за підвищенням рівня рідини в трубці).

Дослід 2. У хімічній склянці з водою, в яку занурено термоскоп, розчиняємо амоній нітрат. Температура розчину при цьому помітно знижується.

Теплові ефекти, що спостерігалися під час розчинення речовин, пояснює хімічна, або сольватна, теорія розчинів, запропонована Д. І. Менделєєвим у 1887 р. Суть теорії полягає в тому, що між частинками розчиненої речовини і молекулами розчинника відбувається взаємодія, в результаті якої утворюються нестійкі сполуки змінного складу — сольвати або гідрати, якщо розчинником є вода. В їх утворенні головну роль відіграють неміцні міжмолекулярні сили, зокрема водневий зв’язок.

Сучасна теорія розчинів розглядає розчинення як сукупність таких процесів:

•   взаємодія розчинника з частинками розчиненої речовини — сольватація (утворюються зв’язки), що супроводжується виділенням теплоти;

•   руйнування структури розчиненої речовини і кристалічних ґраток — йонізація, що відбувається з поглинанням теплоти;

•   розподіл сольватованих (гідратованих) частинок в об’ємі розчинника — дифузія.

Залежно від співвідношення значень теплових ефектів процес розчинення речовини може бути екзо- або ендотермічним.

Підтвердженням існування процесу сольватації (гідратації) є утворення кристалогідратів:


Мал. 16. Зневоднення мідного купоросу

 

Кристалогідрати — це кристалічні речовини, до складу яких входить певне число молекул води.

Утворення кристалогідратів супроводжується виділенням теплоти, а для відщеплення води кристалогідрати потрібно нагрівати.

Дослід 3. У пробірку поміщаємо 1—2 г кристалів мідного купоросу і, закріпивши її у штативі трохи похило в бік отвору (чому?), поступово нагріваємо (мал. 16). При цьому кристалізаційна вода відщеплюється від купрум(ІІ) сульфату. Водяна пара частково конденсується в холоднішій частині пробірки, і вода стікає в інший попередньо висушений циліндр, на дно якого вміщено 2—3 кристали калій перманганату. При нагріванні мідний купорос, перетворюючись у безводний купрум(ІІ) сульфат, утрачає колір і стає білим порошком.

За розглянутим вище механізмом у воді розчиняється багато сполук з йонними і молекулярними (полярними) кристалічними ґратками. А речовини з атомними або металічними кристалічними ґратками у воді практично не розчиняються. Розчинність речовини чисельно дорівнює її концентрації у насиченому розчині за даних умов.

Розчинність речовин залежить від: а) природи речовини; б) природи розчинника; в) умов розчинення (температури, тиску).

Речовини йонної природи (солі, луги) або речовини, молекули яких є полярними (кислоти), добре розчиняються у полярних розчинниках. Речовини молекулярної, але неполярної будови добре розчиняються у неполярних або малополярних розчинниках, погано — у воді. Діє емпіричне правило: подібне розчиняється у подібному.

З підвищенням температури розчинність більшості твердих речовин збільшується, зростає і взаємна розчинність рідин. А розчинність газів, навпаки, зменшується з підвищенням температури. Це пояснюється тим, що розчинність газів — процес екзотермічний.

Тиск впливає тільки на розчинність газів: у разі підвищення тиску їх розчинність збільшується, а в разі зниження — зменшується.

Коротко про головне

Розчин — неоднорідна система змінного складу, що містить розчинювану речовину, розчинник і продукти їх взаємодії. Розчини бувають газуваті, рідкі й тверді.

Розчини посідають проміжне місце між хімічними сполуками та сумішами. З одного боку, вони так само, як і хімічні сполуки, гомогенні; утворення розчинів переважно супроводжується тепловими ефектами, що засвідчує взаємодію розчиненої речовини з розчинником. З іншого — у розчинах немає чіткого співвідношення між розчиненою речовиною і розчинником; розчин можна розділити на окремі складові — як суміш. Розчинення — складний фізико-хімічний процес, що складається із сольватації (гідратації), йонізації, дифузії.

Розчинність речовини — це її здатність переходити у розчин. Розчинність дорівнює концентрації речовини у насиченому розчині. Вона залежить від природи розчинюваної речовини і розчинника та зовнішніх чинників — температури і тиску.





Відвідайте наш новий сайт - Матеріали для Нової української школи - планування, розробки уроків, дидактичні та методичні матеріали, підручники та зошити