Хімія. Повторне видання. 9 клас. Попель

Цей підручник можна завантажити у PDF форматі на сайті тут.

§ 3. Утворення розчину

Матеріал параграфа допоможе вам:

  • зрозуміти, що відбувається під час утворення розчину;
  • пояснювати тепловий ефект розчинення речовини.

Утворення розчину. Процес утворення розчину є складним; крім фізичних явищ, він часто охоплює й хімічні.

Розглянемо, як відбувається розчинення у воді йонної речовини. Зануримо її кристал у воду. Молекули води одразу притягуються до кожного йона, розміщеного на поверхні кристала, своїми протилежно зарядженими частинами (мал. 7). Якщо сили такої взаємодії переважають над силами притягання між катіонами й аніонами в кристалі, то йони поступово відокремлюються один від одного і переходять у воду. Кристал розчиняється. У розчині, що утворюється, містяться йони розчиненої речовини, сполучені з молекулами води. Такі частинки називають гідратованими1.

1 Розчинення натрій хлориду у воді можна проілюструвати схемою NaCl + (m + n)H2O → Na+ • mH2O + Сl- • nН2О.

Мал. 7. Розчинення йонного кристала уводі

Зобразіть у зошиті гідратовані катіон Барію і гідроксид-іон.

Розчинення молекулярних речовин у воді може відбуватися по-різному. Якщо молекули кисню, спирту чи цукру, потрапляючи у воду, не зазнають змін, то молекули хлороводню, сульфатної кислоти розпадаються на йони (§ 7). Розчинення у воді вуглекислого газу супроводжується хімічною реакцією — утворенням карбонатної кислоти. Щоправда, з водою реагує лише незначна частина карбон(ІV) оксиду.

Процес утворення водного розчину, який не супроводжується хімічною реакцією, можна поділити на три стадії:

1. Взаємодія частинок речовини і молекул води завдяки наявності в них електричних зарядів.

2. Руйнування хімічних зв’язків у речовині, відокремлення її частинок одна від одної під впливом молекул води.

3. Дифузія речовини і води, тобто проникнення частинок однієї речовини між частинками іншої (мал. 8).

Мал. 8. Дифузія забарвлених йонів МnО4- у воді під час розчинення калій перманганату

Якщо у воді розчиняється газ, другої стадії в цьому процесі немає.

Для того щоб тверда речовина розчинялася швидше, її подрібнюють, збільшуючи в такий спосіб поверхню контакту частинок речовини з розчинником. Крім того, розчинення здійснюють, перемішуючи, а іноді й нагріваючи суміш речовини і розчинника.

Тепловий ефект розчинення. Утворення розчину супроводжується виділенням або поглинанням теплоти.

Виникнення теплового ефекту під час розчинення можна пояснити так. Взаємодія частинок речовини і молекул води (перша стадія розчинення) відбувається з виділенням теплоти. Роз’єднання йонів або молекул речовини (друга стадія розчинення) потребує витрати енергії; у цьому разі теплота поглинається. Якщо на першій стадії розчинення виділяється більше теплоти, ніж поглинається на другій стадії, то розчин розігрівається, а якщо навпаки — розчин охолоджується.

Змішуючи етиловий спирт або сульфатну кислоту з водою, виявимо розігрівання розчину (у другому випадку — досить сильне). Причина полягає в тому, що на другій стадії розчинення цих речовин поглинається мало теплоти, оскільки молекули спирту або кислоти притягуються одна до одної дуже слабо.

Готуючи розбавлений розчин сульфатної кислоти, концентрований розчин кислоти наливають у воду, а не навпаки. Додають його повільно, невеликими порціями, постійно перемішуючи й охолоджуючи посудину проточною водою (мал. 9). Якщо ж наливати воду в концентровану кислоту, то утворюваний розчин може навіть закипіти, а бризки кислоти — потрапити на шкіру й спричинити сильні хімічні опіки.

Мал. 9. Приготування розбавленого розчину сульфатної кислоти

Іноді виявити тепловий ефект розчинення не вдається (наприклад, коли розчиняємо кухонну сіль у воді). Насправді він є, але незначний.

З метою зменшення відчуття болю в разі травми практикують охолодження частини тіла. Для цього часто використовують кріопакети. Це пакет із полімерною оболонкою, поділений на дві частини. В одній із них міститься амоній нітрат ΝΗ4ΝΟ3, а в другій — вода. Маса солі перевищує масу води. Щоб охолоджувальний засіб «запрацював», відкривають перетинку між його частинами. Сіль змішується з водою і починає розчинятися. Це супроводжується істотним зниженням температури (навіть трохи нижче за 0 °С).

ВИСНОВКИ

Утворення розчину — складний фізико-хімічний процес. Під час розчинення речовини відбувається електростатична взаємодія її молекул або йонів із молекулами води, відокремлення частинок речовини одна від одної та перехід їх у розчинник.

Роз’єднання молекул, йонів речовини супроводжується поглинанням теплоти, а в разі гідратації цих частинок теплота виділяється.

17. Опишіть явища, які відбуваються під час розчинення речовини у воді.

18. Чим різняться процеси розчинення цукру у воді та магнію в хлоридній кислоті?

19. Як можна досягти швидкого розчинення твердої речовини в рідкому розчиннику?

20. У якому випадку розчинення речовини відбувається:

  • а) з виділенням теплоти;
  • б) з поглинанням теплоти?

21. Чи залежить тепловий ефект розчинення речовини від її агрегатного стану? Відповідь аргументуйте.

22. Чому, на вашу думку, під час утворення водного розчину натрій нітрату температура рідини знижується, а в разі розчинення нітратної кислоти у воді — підвищується?


buymeacoffee