У цьому параграфі ви дізнаєтеся:
• з яких компонентів складається розчин;
• що є основною ознакою розчинів;
• якими бувають розчини за агрегатним станом;
• про значення розчинів у природі, житті й господарській діяльності людини.
Поняття про розчини. У повсякденному житті ми щоденно стикаємося з розчинами. Серед них розчин оцтової кислоти (столовий оцет), водний розчин амоніаку (нашатирний спирт), водний розчин гідроген пероксиду (перекис водню), спиртовий розчин йоду, спиртовий розчин брильянтового зеленого (зеленка) тощо. Для консервування овочів і фруктів широко застосовують водні розчини кухонної солі та цукру.
А яке визначення цього поняття дає наука?
Розчин — це однорідна система, яка складається з двох або більше компонентів (розчинника та розчинених речовин), відносні кількості яких можуть змінюватися в широких межах.
Розчинником вважають той компонент, який у чистому вигляді існує в тому самому агрегатному стані, що й розчин. Якщо обидва компоненти перебувають в одному агрегатному стані, то розчинником умовно вважають той, який узято в більшій кількості. Воду практично завжди вважають розчинником, незалежно від її кількості в розчині.
Нагадаємо, що однорідними вважають такі системи з двох або кількох речовин, у яких неозброєним оком і навіть під мікроскопом не можна виявити їхні частинки. При цьому кожний із компонентів розподілений у масі іншого у вигляді своїх частинок — атомів, молекул або йонів.
За основною ознакою — однорідністю розчини відрізняються від механічних сумішей (склад і властивості яких непостійні) і більше нагадують хімічні сполуки (склад яких є сталим). Проте розчини не мають строго визначеного складу. У цьому полягає суттєва відмінність від хімічних сполук.
За агрегатним станом розчини бувають газоподібними, рідкими та твердими. Газоподібними розчинами є повітря та інші суміші газів. Прикладом рідких розчинів є розчини спирту та цукру у воді тощо, твердих — сплави (розчини одного або кількох металів в іншому, наприклад латунь або сталь).
Сталь (твердий розчин) — сплав заліза з вуглецем і домішками, а також легуючими металами, які надають їй певних властивостей (рис. 8).
Найпоширенішими є рідкі розчини. Вони складаються з розчинника (рідини) і розчинених речовин (газоподібних, твердих чи рідких). Розчини можуть бути як водними (розчинник — вода), так і неводними (органічні розчинники — спирт, естер, бензин та ін.). Органічними розчинниками розчиняють жири, лаки, фарби. На основі органічних розчинників виготовляють клеї. Наприклад, відомий клей БФ-2 — це розчин органічних смол у спирті, а гумовий клей — розчин каучуку в бензині.
Найпоширеніші — водні розчини, оскільки у воді розчиняється багато твердих, рідких та газоподібних речовин.
Значення розчинів у природі, житті та практичній діяльності людини. Більшість хімічних реакцій відбуваються у розчинах, через це розчини мають велике значення у житті природи. Вода морів та океанів — розчин. У морській воді зародилося життя.
Вода на Землі відіграє роль могутньої геологічної сили. Вона розчиняє та переносить величезні кількості розчинених речовин. Із природних водних розчинів утворюються осадові гірські породи, джерела мінеральних вод.
Розчинення водою, наприклад, вапняку спричиняє утворення печер, виникнення в них сталактитів і сталагмітів.
Рослини беруть усі поживні речовини з ґрунту у вигляді розчинів. Організми тварин і людина також потребують розчинів, оскільки процес травлення неможливий без перетворювання їжі на розчинні сполуки й подальшого всмоктування їх стінками шлунка й кишечника. Розчинами є найважливіші фізіологічні рідини — плазма крові, лімфа, травні соки, рідкий вміст живих клітин (цитоплазма, ядерний сік — каріоплазма) та ін. Дисперсійним середовищем крові є плазма — водний розчин неорганічних солей і білків. Багато медичних препаратів застосовують у вигляді розчинів хімічних речовин у воді або спирті.
У сільськогосподарській практиці у вигляді рідких розчинів використовують деякі добрива та засоби хімічного захисту рослин. Багато технологічних процесів у різних галузях промисловості (добування металів, виробництво добрив, фарб, паперу, харчових продуктів, зубної пасти, лаків тощо) відбуваються у розчинах.
У хімічних лабораторіях замість твердих речовин часто використовують їхні розчини. Розчинені речовини швидше взаємодіють у хімічних реакціях.
Вода сприяє перетворенню речовин одного класу на речовини іншого (наприклад, у реакціях оксидів з водою утворюються кислоти й основи). Розчини цих речовин ми вивчаємо на уроках хімії.
Основні поняття. Розчин. Розчинник. Розчинена речовина. Тверді, рідкі та газоподібні розчини.
З історії хімії
До 80-х років XIX ст. існувала фізична теорія розчинів, яку розвивали у своїх
працях голландський учений Я. Вант-Гофф, шведський — С. Арреніус та ін.
Вони розглядали розчини як механічні суміші двох або більшої кількості
речовин. Вважали, що в розчинах відсутня будь-яка взаємодія між
розчиненою речовиною та розчинником.
Вивчаючи процес розчинення, Д. І. Менделєєв звернув увагу на хімічні явища, що його супроводжували. У 1887 р. вчений запропонував хімічну (гідратну) теорію розчинів. Згідно із цією теорією, розчини — це нестійкі хімічні сполуки частинок розчиненої речовини й розчинника.
У сучасній фізико-хімічній теорії розчинів об’єднано положення хімічної та фізичної теорій. У її створенні велику роль відіграли праці багатьох учених, зокрема і нашого співвітчизника М. А. Ізмайлова.
Микола Аркадійович Ізмайлов (1907-1961)
Уродженець Кавказу, М. А. Ізмайлов майже все життя прожив у Харкові — навчався, працював, робив відкриття. З 1931 р. його діяльність пов’язана з Харківським університетом і науково-дослідним хі-міко-фармацевтичним інститутом. Результати багаторічних досліджень властивостей розчинів учений узагальнив у класичній монографії «Електрохімія розчинів».
За видатні досягнення та самовіддану працю М. А. Ізмайлова нагороджено орденами й медалями, він лауреат престижних наукових премій.
Запитання та завдання
1. Яка основна ознака характеризує розчини?
2. За якою ознакою розчини відрізняються: а) від механічних сумішей; б) від хімічних сполук?
3. Як розрізняють розчини за агрегатним станом?
4. Чи можуть розчини бути неводними? Наведіть приклади.
5. Яке значення мають водні розчини в природі, житті та практичній діяльності людини?
6. Розгляньте схему. Доповніть її прикладами застосування дисперсних систем та поширення їх у природі.
Це матеріал з підручника Хімія 9 клас Бутенко (поглиблений рівень)