Матеріал параграфа допоможе вам:
зрозуміти, що відбувається при утворенні розчину; пояснювати теплові ефекти, які спостерігаються під час розчинення речовин.
Утворення розчину. Процес утворення розчину є складним; крім фізичних явищ, він часто включає й хімічні.
Розглянемо, як відбувається розчинення у воді йонної речовини. При потраплянні
кристала речовини у воду молекули води притягуються своїми протилежно зарядженими частинами до кожного йона, розміщеного на поверхні кристала (мал. 7). Якщо сили такої взаємодії переважають над силами притягання між катіонами й аніонами в кристалі, йони поступово відокремлюються один від одного й переходять у воду. Кристал розчиняється. У розчині, що утворився, містяться йони розчиненої речовини, сполучені з молекулами води. Такі частинки називають гідра-тованими1.
Мал. 7.
Розчинення йонного кристала У воді
Зобразіть у зошиті гідратовані катіон Барію і гідроксид-іон.
Утворення гідратованих йонів зумовлює існування кристалогідратів (§ 4).
Розчинення молекулярних речовин у воді може відбуватися по-різному. Якщо, наприклад, молекули кисню, спирту, цукру, потрапляючи у воду, не зазнають змін, то молекули хлороводню, сульфатної кислоти розпадаються на йони (§ 7). Розчинення вуглекислого газу у воді супроводжується хімічною реакцією —
утворенням карбонатної кислоти. Щоправда, з водою реагує лише незначна частина кар-бон(ГУ) оксиду.
Процес утворення водного розчину можна поділити на три стадії:
1. Взаємодія частинок речовини і молекул води.
2. Відокремлення частинок речовини (молекул, йонів) одна від одної під впливом молекул води.
3. Дифузія речовини і води, тобто проникнення частинок однієї речовини між частинками іншої (мал. 8).
При розчиненні газу у воді другої стадії немає.
Для того щоб тверда речовина розчинялася швидше, її подрібнюють, збільшуючи в такий спосіб поверхню контакту частинок речовини з розчинником. Крім того, розчинення здійснюють при перемішуванні, а іноді й при нагріванні.
Тепловий ефект при розчиненні. 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 молекул або йонів
речовини (друга стадія розчинення) потребує витрати енергії; при цьому теплота поглинається. Якщо на першій стадії розчинення виділяється більше теплоти, ніж поглинається на другій стадії, то розчин розігрівається, а якщо навпаки — розчин охолоджується.
Змішавши спирт або сульфатну кислоту з водою, ми виявляємо 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.
Розбавлений розчин сульфатної кислоти готують так. Концентрований розчин кислоти доливають у воду (мал. 9), причому повільно, невеликими порціями, постійно перемішуючи й охолоджуючи посудину водопровідною водою. Якщо ж додавати воду в концентровану кислоту, то утворюваний розчин може навіть закипіти, а бризки кислоти — потрапити на шкіру й спричинити сильні опіки.
Іноді при утворенні розчину виявити тепловий ефект не вдається (наприклад, при розчиненні кухонної солі у воді). Насправді він є, але незначний.
ВИСНОВКИ
Утворення розчину — складний фізико-хіміч-ний процес. Він складається з кількох стадій, під час яких відбувається взаємодія молекул води з речовиною, відокремлення частинок речовини (молекул, йонів) одна від одної та перехід їх у розчинник.
При руйнуванні кристала речовини, яка розчиняється, теплота поглинається, а при гідратації йонів або молекул речовини теплота виділяється.
16. Опишіть явища, які відбуваються при розчиненні речовини у воді.
17. Чим різняться процеси розчинення цукру у воді та цинку в хлоридній кислоті?
18. У якому випадку при розчиненні речовини відбувається:
а) виділення теплоти;
б) поглинання теплоти?
19. Чи має залежати тепловий ефект розчинення речовини від її агрегатного стану? Відповідь аргументуйте.
20. Як можна досягти швидкого розчинення твердої речовини в рідкому розчиннику?
21. Чому, на вашу думку, під час утворення водного розчину натрій нітрату температура рідини знижується, а при розчиненні натрій гідроксиду — підвищується?
Це матеріал з підручника Хімія 9 клас Попель, Крикля