Сущность процесса растворения.
Практическое занятие № 23
Основные понятия о растворах и растворимости.
Вопросы:
1. Виды дисперсных систем.
2. Сущность процесса растворения.
3. Выражение концентрации растворов.
Виды дисперсных систем.
Мы будем заниматься в основном жидкими дисперсными системами. Дисперсионной средой в таких системах могут быть вода, спирт, керосин, бензол и другие жидкости. Дисперсной фазой могут быть как твердые вещества, так и жидкости и газы.
Суспензии получаются, если дисперсная фаза твердая, а эмульсии — если она жидкая. Например, если взболтать в воде глину или сильно измельченный мел, то получается мутная смесь, которая очень медленно отстаивается. Это и есть суспензия.
Примером эмульсии может служить молоко, где дисперсной фазой являются капельки жира. Следует заметить, что образование эмульсии имеет определенное физиологическое значение, так как жир в виде эмульсии легче усваивается организмом. Этим объясняется эмульгирующая функция желчи, выделяемой печенью.
Грубодисперсные системы не пропускают лучи света, частицы их достаточно крупны, их можно увидеть в микроскоп. Суспензии можно фильтровать через бумажный фильтр.
Как суспензии, так и эмульсии обычно более или менее быстро расслаиваются при хранении. В отличие от них коллоидные растворы значительно более устойчивы. В них размер частиц дисперсной фазы колеблется в пределах от 1 до 10 нм.
Наиболее устойчивыми среди дисперсных систем являются так называемые истинные, или молекулярные, растворы, в которых размер частиц дисперсной фазы не превышает 1 нм. Как правило, в таких растворах дисперсная фаза раздроблена до молекул или до ионов.
Сущность процесса растворения.
Обязательными компонентами любого раствора являются растворитель и растворенное вещество. Растворителем обычно называют компонент, агрегатное состояние которого такое же, как у раствора в целом. В практике чаще пользуются растворами, в которых растворителя гораздо больше, чем растворенного вещества. Растворенные вещества могут быть взяты в любом агрегатном состоянии. Кроме того, в одном растворе может быть растворено несколько веществ. Типичным примером такого раствора служит морская вода. В настоящем курсе рассматриваются только такие растворы, в которых растворителем является вода.
Если поваренную соль, сахар или перманганат калия поместить в воду, то мы заметим, как количество твердой соли (или другого вещества) постепенно уменьшается — идет растворение; при этом вода, в которой растворилось вещество, изменяет свои свойства: она приобретает вкус, окраску, изменяются температура ее кипения, замерзания, плотность, электрическая проводимость и т. д. Изменяют свойства и растворяемые вещества. Они уже не твердые. Сухая поваренная соль не проводит
электрический ток, дистиллированная вода гоже не проводит ток, а водный раствор поваренной соли электропроводен. При растворении очень часто наблюдается выделение или поглощение теплоты. Причиной этого являются различные физические и химические процессы, происходящие при растворении. Однако если выпарить из раствора воду, то можно опять получить поваренную соль, причем в том же количестве, что и до растворения.
Возникает вопрос: можно ли рассматривать растворы как механические смеси? В механических смесях каждый компонент сохраняет свои свойства, а в растворах свойства компонентов меняются. Исходя из этого, а также из того, что в растворе могут происходить химические реакции, Д. И. Менделеев предложил рассматривать растворы «. как жидкие, непрочные, определенные химические соединения в состоянии диссоциации».Вместе с тем растворы нельзя считать химическими соединениями в полном смысле этого слова, так как раствор одного и того же вещества может иметь разный количественный состав, а у химического соединения состав постоянный. Другими словами, количества растворенного вещества и растворителя в растворе могут быть различными.Таким образом, растворами можно назвать физико-химические дисперсные системы, состоящие из двух или нескольких веществ и их непрочных химических соединений.
При растворении частицы растворяемого вещества со всех сторон окружаются молекулами растворителя и начинают активно действовать силы межмолекулярного притяжения, которые в конце концов преодолевают силы сцепления между частицами растворяемого вещества и отрывают их друг от друга. Вследствие диффузии частицы растворяемого вещества постепенно равномерно распределяются по всему объему раствора. Такова сущность процесса растворения в простейшем случае, если бы между растворителем и растворенным веществом не происходило химических процессов.
При растворении твердых веществ разрушение кристаллической решетки растворяемого вещества и распределение его частиц в большом объеме всегда сопровождаются поглощением теплоты и влекут за собой охлаждение раствора. Если, например, поместить в стакан с водой кристаллы нитрата аммония NH4NO3 и поставить стакан на кусочек влажного картона, то картон примерзнет к стакану, так как температура раствора падает ниже 0°С.
С другой стороны, при растворении в воде серной кислоты или щелочи раствор очень сильно разогревается и может далее закипеть. Выделение теплоты нельзя объяснить, если рассматривать растворение как простое смешивание. Объяснение этому явлению дает гидратная теория растворов Д. И.Менделеева.
Объясняя это явление, Д. И. Менделеев предположил, что в растворе
между молекулами растворяемого вещества и растворителя возникают силы
межмолекулярного притяжения, в результате чего происходит растворение
и молекулы растворенного вещества оказываются окруженными
оболочкой из молекул растворителя. Такая оболочка называется
сольватной. Если растворителем является вода, то оболочка
Большая Энциклопедия Нефти и Газа
Сущность процесса растворения состоит в отделении молекул от поверхности твердого вещества под влиянием их собственного колебательного движения, а также притяжения со стороны молекул растворителя. [1]
Для того чтобы иметь ясное представление о термическом способе удаления растворенных в воде газов, необходимо вспомнить о сущности процесса растворения газов в воде. [5]
Взаимодействие окиси магния с водой приводит [51] к образованию гидроокиси, в этом случае скорость реакции возрастает при увеличении активности окиси и температуры гидратации. Сущность процесса растворения окиси магния в водяном паре окончательно не выяснена. [7]
Если к части полученного осадка прилить хлороводородной кислоты, то он легко переходит в раствор. При добавлении к другой части осадка гидроксида магния небольшого количества хлорида аммония осадок также растворяется. Сущность процессов растворения объясняют с помощью правила произведения растворимости. [9]
Если к части полученного осадка прилить соляной кислоты, то он легко переходит в раствор. При добавлении к другой части осадка гидроокиси магния небольшого количества хлорида аммония осадок также растворяется. Наконец, если к раствору хлорида магния сначала прибавить хлорид аммония, а затем едкое кали, то осадок гидроокиси магния вовсе не выпадет. Сущность процессов растворения объясняют с помощью правила произведения растворимости. [10]
Если к части полученного осадка прилить НС1, то он легко переходит в раствор. При добавлении к другой части Mg ( OH2 небольшого количества NH4CI осадок также растворяется. Сущность процессов растворения успешно объясняют с помощью правила произведения растворимости. [11]
Растворение как физико-химический процесс. Растворимость. Типы растворов
Урок 33. Химия 8 класс
В данный момент вы не можете посмотреть или раздать видеоурок ученикам
Чтобы получить доступ к этому и другим видеоурокам комплекта, вам нужно добавить его в личный кабинет, приобрев в каталоге.
Получите невероятные возможности
Конспект урока «Растворение как физико-химический процесс. Растворимость. Типы растворов»
Растворы играют огромную роль в природе, науке и технике. Природная вода также являются раствором, ведь в ней содержатся растворенные вещества. В пресной воде солей мало, а в морской их содержится около 3,5 %. В первичном океане, из которого зародилась жизнь на Земле, содержание солей составляло около 1%. Как писал американский химик Лайнус Полинг: «Именно в этом растворе впервые развились живые организмы, и из этого раствора они получили ионы и молекулы, необходимые для их роста и жизни… С течением времени живые организмы изменялись и развивались, что позволило им покинуть водную среду и перейти на сушу и затем подняться в воздух. Они приобрели эту способность, сохранив в своих организмах водный раствор в виде жидкостей, содержащий необходимый запас ионов и молекул».
В каждой нашей клеточке напоминание о зарождении жизни. По нашим сосудам: артериям, венам и капиллярам тоже течет раствор, где содержание солей около 0,9%. Плазма крови, желудочный сок тоже являются растворами. Все физико-химические процессы, происходящие в живых организмах, протекают тоже в растворах. Природные водные растворы участвуют в почвообразовании и снабжают растения питательными веществами. Многие технологические процессы также протекают в растворах (получение бумаги, красок, металлов, удобрений, продуктов питания).
Растворы в организме человека
Растворы в промышленности
Растворы – это однородные смеси, состоящие из двух и более компонентов.
По агрегатному состоянию растворы делят на: твердые (например, сплавы металлов), жидкие (раствор сахара), газообразные (смесь газов – воздух). Наиболее распространены жидкие растворы.
Растворы состоят из растворителя и растворенного вещества (твердого, жидкого или газообразного). Растворителем может быть вода, тогда раствор является водным, а также бензин, эфир, спирт.
Как происходит растворение веществ?
Сторонники физической теории растворов, как Вант-Гофф, Аррениус, Оствальд, считали, что процесс растворения является результатом диффузии, т.е. проникновения молекул растворенного вещества между молекулами воды.
Сторонники химической теории растворов, одним из которых был Д. И. Менделеев, считали, что растворение является химическим взаимодействием растворенного вещества и воды.
В настоящее время принята физико-химическая теория растворов, которую ещё в 1906 г. предсказывал Д. И. Менделеев. Поэтому растворение является физико-химическим процессом.
Физическая сторона процесса заключается в разрушении кристаллической решетки вещества и равномерном распределении, по принципу диффузии, частиц растворенного вещества среди молекул растворителя. Химическая сторона процесса проявляется во взаимодействии частиц растворенного вещества с молекулами растворителя.
В результате взаимодействия растворенного вещества и воды образуются гидраты. Растворение сопровождается тепловыми эффектами: при растворении серной кислоты воду добавляют к кислоте, из-за сильного разогревания раствора, т.е. теплота выделяется, а при растворении нитрата аммония, хлорида натрия, теплота, наоборот, поглощается.
Кроме гидратов есть еще кристаллогидраты, т.е. это кристаллические вещества, содержащие молекулы воды. Вода, входящая в их состав – кристаллизационная. Примером кристаллогидратов служит медный купорос – CuSO4 · 5H2O. Медный купорос является веществом голубого цвета, а безводный сульфат меди (II) – белый, при растворении в воде, раствор становится голубого цвета.
Растворимость веществ в воде зависит от температуры. Растворимость в воде твердых веществ при повышении температуры увеличивается, а газов, наоборот, уменьшается.
Если растворить в воде хлорид калия, то при комнатной температуре может раствориться только 34,4 г в 100 г воды. Если добавить больше соли, то сколько бы мы не перемешивали, соль не раствориться в воде, т.е. этот раствор уже насыщенный. Раствор, в котором при данной температуре вещество больше не растворяется является насыщенным. Если растворить не 34,4 г соли, а меньше, то раствор будет ненасыщенным. Т.е. раствор, в котором при данной температуре вещество ещё может раствориться, называют ненасыщенным.
При охлаждении насыщенного раствора возникает избыток растворенного вещества, если оно не выпадает в осадок, то образуется перенасыщенный раствор. Перенасыщенным называют такой раствор, в котором при данной температуре находится в растворенном состоянии больше вещества, чем в его насыщенном растворе при тех же условиях.
Перенасыщенный раствор можно легко приготовить. Для этого нужно приготовить насыщенный раствор соли при высокой температуре, затем избыток соли отфильтровать, накрыть сосуд и охладить при комнатной температуре. Этот раствор может храниться довольно долго, но если в него внести стеклянную палочку, на которой будет несколько крупинок этой соли, то начнется ее кристаллизация из раствора. В мертвом море концентрация соли так велика, что помещенные сюда предметы, начинают покрываться кристаллами.
По растворимости вещества делятся на хорошо растворимые, если при комнатной температуре в 100 г воды растворяется более 1 г вещества, если меньше 1 г вещества, то такие вещества являются малорастворимыми, и если вещества растворяется меньше 0,01 г на 100 г воды, то такие вещества относятся к практически нерастворимым. Совершенно нерастворимых веществ нет. Даже атомы серебра чуть-чуть переходят в раствор из изделий, помещенных в воду.
Сущность процесса растворения. Термодинамика процесса растворения.
Растворение веществ часто происходит с выделением или поглощением теплоты, иногда с изменением объема. Основоположником теории растворов является Д.И. Менделеев. Сущность процесса растворения сводится к следующему:
· В растворах между компонентами раствора имеется взаимодействие, что приводит к образованию нестойких соединений переменного состава. Эти соединения растворенного вещества и растворителя называется сольватами, если растворитель – вода, то их называют гидратами.
· Раствор является динамической системой, в котором распадающиеся соединения находятся в подвижном равновесии с продуктами распада в соответствии с законом действующих масс.
Процесс растворения можно выразить схемой:
Тепловой эффект, сопровождающий процесс растворения, относящийся к 1 молю растворенного вещества называется молярной теплотой растворения ∆ Н раств.
∆Н раств. = ∆Н 1 + ∆Н 2
∆Н 1> 0 — количество теплоты, затраченной на распределение частиц растворяемого вещества среди молекул растворителя (процесс эндотермический).
∆Н 2 0 —энергия необходимая для разрушения кристаллической решетки и энергия необходимая для разрыва связей между молекулами растворителя (процесс эндотермический).
В зависимоссти от того преобладает первая или вторая составляющие, процесс растворения может быть экзотермический или эндотермический:
если │ ∆Н2 │> │∆ Н1│, процесс экзотермический и ∆Н 0.
Растворение как физико-химический процесс. Растворимость. Типы растворов
Урок 33. Химия 8 класс
В данный момент вы не можете посмотреть или раздать видеоурок ученикам
Чтобы получить доступ к этому и другим видеоурокам комплекта, вам нужно добавить его в личный кабинет, приобрев в каталоге.
Получите невероятные возможности
Конспект урока «Растворение как физико-химический процесс. Растворимость. Типы растворов»
Растворы играют огромную роль в природе, науке и технике. Природная вода также являются раствором, ведь в ней содержатся растворенные вещества. В пресной воде солей мало, а в морской их содержится около 3,5 %. В первичном океане, из которого зародилась жизнь на Земле, содержание солей составляло около 1%. Как писал американский химик Лайнус Полинг: «Именно в этом растворе впервые развились живые организмы, и из этого раствора они получили ионы и молекулы, необходимые для их роста и жизни… С течением времени живые организмы изменялись и развивались, что позволило им покинуть водную среду и перейти на сушу и затем подняться в воздух. Они приобрели эту способность, сохранив в своих организмах водный раствор в виде жидкостей, содержащий необходимый запас ионов и молекул».
В каждой нашей клеточке напоминание о зарождении жизни. По нашим сосудам: артериям, венам и капиллярам тоже течет раствор, где содержание солей около 0,9%. Плазма крови, желудочный сок тоже являются растворами. Все физико-химические процессы, происходящие в живых организмах, протекают тоже в растворах. Природные водные растворы участвуют в почвообразовании и снабжают растения питательными веществами. Многие технологические процессы также протекают в растворах (получение бумаги, красок, металлов, удобрений, продуктов питания).
Растворы в организме человека
Растворы в промышленности
Растворы – это однородные смеси, состоящие из двух и более компонентов.
По агрегатному состоянию растворы делят на: твердые (например, сплавы металлов), жидкие (раствор сахара), газообразные (смесь газов – воздух). Наиболее распространены жидкие растворы.
Растворы состоят из растворителя и растворенного вещества (твердого, жидкого или газообразного). Растворителем может быть вода, тогда раствор является водным, а также бензин, эфир, спирт.
Как происходит растворение веществ?
Сторонники физической теории растворов, как Вант-Гофф, Аррениус, Оствальд, считали, что процесс растворения является результатом диффузии, т.е. проникновения молекул растворенного вещества между молекулами воды.
Сторонники химической теории растворов, одним из которых был Д. И. Менделеев, считали, что растворение является химическим взаимодействием растворенного вещества и воды.
В настоящее время принята физико-химическая теория растворов, которую ещё в 1906 г. предсказывал Д. И. Менделеев. Поэтому растворение является физико-химическим процессом.
Физическая сторона процесса заключается в разрушении кристаллической решетки вещества и равномерном распределении, по принципу диффузии, частиц растворенного вещества среди молекул растворителя. Химическая сторона процесса проявляется во взаимодействии частиц растворенного вещества с молекулами растворителя.
В результате взаимодействия растворенного вещества и воды образуются гидраты. Растворение сопровождается тепловыми эффектами: при растворении серной кислоты воду добавляют к кислоте, из-за сильного разогревания раствора, т.е. теплота выделяется, а при растворении нитрата аммония, хлорида натрия, теплота, наоборот, поглощается.
Кроме гидратов есть еще кристаллогидраты, т.е. это кристаллические вещества, содержащие молекулы воды. Вода, входящая в их состав – кристаллизационная. Примером кристаллогидратов служит медный купорос – CuSO4 · 5H2O. Медный купорос является веществом голубого цвета, а безводный сульфат меди (II) – белый, при растворении в воде, раствор становится голубого цвета.
Растворимость веществ в воде зависит от температуры. Растворимость в воде твердых веществ при повышении температуры увеличивается, а газов, наоборот, уменьшается.
Если растворить в воде хлорид калия, то при комнатной температуре может раствориться только 34,4 г в 100 г воды. Если добавить больше соли, то сколько бы мы не перемешивали, соль не раствориться в воде, т.е. этот раствор уже насыщенный. Раствор, в котором при данной температуре вещество больше не растворяется является насыщенным. Если растворить не 34,4 г соли, а меньше, то раствор будет ненасыщенным. Т.е. раствор, в котором при данной температуре вещество ещё может раствориться, называют ненасыщенным.
При охлаждении насыщенного раствора возникает избыток растворенного вещества, если оно не выпадает в осадок, то образуется перенасыщенный раствор. Перенасыщенным называют такой раствор, в котором при данной температуре находится в растворенном состоянии больше вещества, чем в его насыщенном растворе при тех же условиях.
Перенасыщенный раствор можно легко приготовить. Для этого нужно приготовить насыщенный раствор соли при высокой температуре, затем избыток соли отфильтровать, накрыть сосуд и охладить при комнатной температуре. Этот раствор может храниться довольно долго, но если в него внести стеклянную палочку, на которой будет несколько крупинок этой соли, то начнется ее кристаллизация из раствора. В мертвом море концентрация соли так велика, что помещенные сюда предметы, начинают покрываться кристаллами.
По растворимости вещества делятся на хорошо растворимые, если при комнатной температуре в 100 г воды растворяется более 1 г вещества, если меньше 1 г вещества, то такие вещества являются малорастворимыми, и если вещества растворяется меньше 0,01 г на 100 г воды, то такие вещества относятся к практически нерастворимым. Совершенно нерастворимых веществ нет. Даже атомы серебра чуть-чуть переходят в раствор из изделий, помещенных в воду.