Tvari koje se ne otapaju u vodi. Lekcija „Sposobnost vode da otopi čvrste tvari (sol, šećer itd.

Amanbaeva Zhanar Zhumabekovna
Aktobe regija Shalkar
Srednja škola br.5
Predmet: Osnovna škola

Tema: Voda je otapalo. Tvari topljive i netopljive u vodi.
Ciljevi lekcije: dati ideju o vodi kao otapalu, o topivim i netopivim tvarima; uvesti pojam “filtar”, najjednostavnije metode za određivanje topljivih i netopivih tvari; pripremiti izvješće na temu “Voda je otapalo”.
Oprema i vizualna pomagala: udžbenici, čitanke, bilježnice za samostalan rad; setovi: čaše prazne i s prokuhanom vodom; kutije s kuhinjskom soli, šećerom, riječnim pijeskom, glinom; žličice za čaj, lijevci, filteri za papirnate salvete; gvaš (akvarelne boje), kistovi i listovi za refleksiju; prezentacija izrađena u Power Pointu, multimedijski projektor, platno.

TIJEKOM NASTAVE
I. Organizacijski trenutak
U. Dobro jutro svima! (Slajd 1)
Pozivam vas na treći susret školskog znanstvenog kluba „Mi i svijet oko nas“.
II. Priopćavanje teme i svrhe lekcije
Učitelj, nastavnik, profesor. Danas imamo goste, profesore iz drugih škola koji su došli na sastanak kluba. Predlažem predsjednici kluba Anastasiji Porošini da otvori sastanak.
Predsjednik. Danas smo se okupili na sastanku kluba na temu „Voda je otapalo“. Zadatak svih prisutnih je pripremiti izvješće na temu “Voda je otapalo”. U ovoj lekciji ponovno ćete postati istraživači svojstava vode. Proučavat ćete ta svojstva u svojim laboratorijima, uz pomoć "konzultanata" - Mikhail Makarenkov, Olesya Starkova i Yulia Stenina. Svaki će laboratorij morati izvršiti sljedeći zadatak: provesti pokuse i promatranja, a na kraju sastanka raspraviti plan za poruku “Voda - otapalo”.

III. Učenje novog gradiva
U. Uz dopuštenje predsjedavajućeg, želio bih dati prvu izjavu. (Slide 2) Isti sastanak na temu „Voda je otapalo“ nedavno su održali učenici iz sela Mirny. Skup je otvorio Kostya Pogodin koji je sve prisutne podsjetio na još jedno nevjerojatno svojstvo vode: mnoge tvari u vodi mogu se raspasti na nevidljive sitne čestice, odnosno otopiti. Stoga je voda dobro otapalo za mnoge tvari. Nakon toga, Masha je predložila provesti pokuse i identificirati metode pomoću kojih bi bilo moguće dobiti odgovor na pitanje otapa li se tvar u vodi ili ne.

U. Predlažem da na sastanku kluba odredite topljivost u vodi tvari kao što su kuhinjska sol, šećer, riječni pijesak i glina.
Pretpostavimo koja će se tvar, po vašem mišljenju, otopiti u vodi, a koja se neće otopiti. Izrazite svoje pretpostavke, nagađanja i nastavite s tvrdnjom: (3. slajd)

U. Razmislimo zajedno koje ćemo hipoteze potvrditi. (Slajd 3)
Pretpostavimo... (sol se otapa u vodi)
Recimo... (šećer će se otopiti u vodi)
Možda... (pijesak se ne otapa u vodi)
Što ako... (glina se ne otapa u vodi)

U. Hajde, provedimo pokuse koji će nam pomoći da to shvatimo. Prije rada voditelj će vas podsjetiti na pravila izvođenja pokusa i podijeliti kartice na kojima su ta pravila otisnuta. (Slajd 4)
P. Pogledajte zaslon na kojem su zapisana pravila.
"Pravila za provođenje pokusa"
Svim uređajima se mora pažljivo rukovati. Ne samo da se mogu slomiti, već mogu uzrokovati i ozljede.
Dok radite, možete ne samo sjediti, već i stajati.
Pokus izvodi jedan od učenika (govornik), ostali šutke promatraju ili mu, na zahtjev govornika, pomažu.
Razmjena mišljenja o rezultatima pokusa počinje tek nakon što govornik dopusti početak.
Morate razgovarati tiho, bez ometanja drugih.
Pristup stolu i mijenjanje laboratorijske opreme moguće je samo uz dopuštenje voditelja.

IV. Praktični rad
U. Predlažem da predsjedavajući izabere “konzultanta” koji će iz udžbenika naglas pročitati postupak izvođenja prvog pokusa. (Slajd 5)
1) P. Izvedite pokus s kuhinjskom soli. Provjerite otapa li se kuhinjska sol u vodi.
“Savjetnik” iz svakog laboratorija uzima jedan od pripremljenih setova i provodi pokus s kuhinjskom soli. Prokuhana voda se ulije u prozirnu čašu. Ulijte malu količinu kuhinjske soli u vodu. Skupina promatra što se događa s kristalima soli i kuša vodu.
Predsjedavajući (kao u igri KVN) čita isto pitanje svakoj grupi, a predstavnici laboratorija odgovaraju na njih.

P. (Slide 6) Je li se prozirnost vode promijenila? (Transparentnost nije promijenjena)
Je li se boja vode promijenila? (Boja nije promijenjena)
Je li se okus vode promijenio? (Voda je postala slana)
Možemo li reći da je sol nestala? (Da, rastvorila se, nestala, ne vidi se)

U. Izvedite zaključak. (Sol se otopila) (Slajd 6)
P. Molim sve da nastave s drugim pokusom za koji je potrebno koristiti filtre.
U. Što je filtar? (Uređaj, uređaj ili struktura za pročišćavanje tekućina, plinova od čvrstih čestica i nečistoća.) (Slide 7)
U. Pročitajte naglas postupak izvođenja pokusa s filtrom. (Slajd 8)
Učenici propuštaju vodu sa soli kroz filter, promatraju i kušaju vodu.

P. (Slajd 9) Je li na filteru ostalo soli? (Na filteru ne ostaje kuhinjska sol)

Jeste li uspjeli očistiti sol iz vode? (kuhinjska sol propuštena kroz filter s vodom)
U. Izvedite zaključak iz svojih opažanja. (Sol otopljena u vodi) (Slajd 9)
U. Je li vaša hipoteza potvrđena?
U. Sve je točno! Dobro napravljeno!
U. Rezultate pokusa pismeno pripremite u bilježnicu za samostalan rad (str. 30). (Slajd 10)

2) P. (Slide 11) Napravimo opet isti eksperiment, samo umjesto soli stavimo žličicu granuliranog šećera.
“Savjetnik” iz svakog laboratorija uzima drugi set i provodi pokus sa šećerom. Prokuhana voda se ulije u prozirnu čašu. Dodajte malu količinu šećera u vodu. Skupina promatra što se događa i kuša vodu.
P. (Slide 12) Je li se prozirnost vode promijenila? (Bistrina vode nije promijenjena)
Je li se boja vode promijenila? (Boja vode se nije promijenila)
Je li se okus vode promijenio? (Voda je postala slatka)
Možemo li reći da je šećer nestao? (Šećer je postao nevidljiv u vodi, voda ga je otopila)
U. Izvedite zaključak. (Šećer se otopio) (Slide 12)
U. Propustite vodu i šećer kroz papirnati filter. (Slajd 13)
Učenici propuštaju vodu sa šećerom kroz filter, promatraju i kušaju vodu.
P. (Slide 14) Je li na filtru ostalo šećera? (šećer se ne vidi na filteru)
Je li se okus vode promijenio? (Okus vode se nije promijenio)
Jeste li uspjeli ukloniti šećer iz vode? (Vodu nije bilo moguće pročistiti od šećera, prošla je kroz filter zajedno s vodom)
U. Izvedite zaključak. (Šećer otopljen u vodi) (Slajd 14)
U. Je li hipoteza potvrđena?
W. Točno. Dobro napravljeno!
U. Rezultate pokusa pismeno pripremite u svoju bilježnicu za samostalan rad. (Slajd 15)

3) P. (Slide 16) Provjerimo tvrdnje i izvedimo pokus s riječnim pijeskom.
U. Postupak izvođenja pokusa pročitajte u udžbeniku.
Provedite pokus s riječnim pijeskom. Umiješajte žličicu riječnog pijeska u čašu vode. Ostavite smjesu da se slegne. Promatrajte što se događa sa zrncima pijeska i vodom.
P. (Slide 17) Je li se prozirnost vode promijenila? (Voda je postala mutna i prljava)
Je li se boja vode promijenila? (boja vode se promijenila)
Jesu li zrnca pijeska nestala? (Teža zrnca pijeska tonu na dno, a manja plutaju u vodi i čine je mutnom)
U. Izvedite zaključak. (Pijesak se nije otopio) (Slajd 17)
U. (Slide 18) Propustite sadržaj čaše kroz papirnati filter.
Učenici propuštaju vodu sa šećerom kroz filter i promatraju.
P. (Slide 19) Što prolazi kroz filter i što ostaje na njemu? (Voda prolazi kroz filter, ali riječni pijesak ostaje na filteru i zrnca pijeska su jasno vidljiva)
Je li voda očišćena od pijeska? (Filter pomaže očistiti vodu od čestica koje se u njoj ne otapaju)
U. Izvedite zaključak. (Riječni pijesak se nije otopio u vodi) (Slajd 19)
U. Je li vaša pretpostavka o topljivosti pijeska u vodi bila točna?
U. Sjajno! Dobro napravljeno!
U. Rezultate pokusa pismeno pripremite u svoju bilježnicu za samostalan rad. (Slajd 20)

4) P. (Slide 21) Napravite isti pokus s komadom gline.
Provedite pokus s glinom. Razmutite komadić gline u čaši vode. Ostavite smjesu da se slegne. Promatrajte što se događa s glinom i vodom.
P. (Slide 22) Je li se prozirnost vode promijenila? (Voda se zamutila)
Je li se boja vode promijenila? (Da)
Jesu li čestice gline nestale? (Teže čestice tonu na dno, a manje plutaju u vodi i čine je mutnom)
U. Izvedite zaključak. (Glina se nije otopila u vodi) (Slajd 22)
U. (Slide 23) Propustite sadržaj čaše kroz papirnati filter.
P. (Slide 24) Što prolazi kroz filter i što ostaje na njemu? (Voda prolazi kroz filter, a neotopljene čestice ostaju na filteru.)
Je li voda očišćena od gline? (Filter je pomogao očistiti vodu od čestica koje se nisu otopile u vodi)
U. Izvedite zaključak. (Glina se ne otapa u vodi) (Slajd 24)
U. Je li hipoteza potvrđena?
U. Bravo! Sve je točno!
U. Zamolim jednog od članova grupe da svima prisutnima pročita zaključke zapisane u bilježnici.
U. Ima li netko kakve dodatke ili pojašnjenja?
U. Izvedimo zaključke iz pokusa. (Slajd 25)

Jesu li sve tvari topive u vodi? (Sol i granulirani šećer otopljeni u vodi, ali pijesak i glina se nisu otopili.)
Je li uvijek moguće pomoću filtra utvrditi otapa li se tvar u vodi ili ne? (Tvari otopljene u vodi prolaze kroz filter zajedno s vodom, a neotopljene čestice ostaju na filteru)
U. O topljivosti tvari u vodi pročitajte u udžbeniku (str. 87).
U. Zaključite o svojstvima vode kao otapala. (Voda je otapalo, ali se u njoj ne otapaju sve tvari) (Slajd 25)
U. Savjetujem članovima kluba da pročitaju priču u zborniku “Voda je otapalo” (str. 46). (Slajd 26)
Zašto znanstvenici još nisu uspjeli dobiti apsolutno čistu vodu? (Jer postoje stotine, a možda i tisuće različitih tvari otopljenih u vodi)

U. Kako ljudi koriste svojstvo vode da otapa određene tvari?
(Slide 27) Voda bez okusa postaje slatka ili slana zahvaljujući šećeru ili soli, jer se voda otapa i poprima njihov okus. Osoba koristi ovo svojstvo kada priprema hranu: kuhanje čaja, pravljenje kompota, juha, soljenje i konzerviranje povrća, pravljenje džema.
(Slide 28) Kada peremo ruke, peremo se ili kupamo, kada peremo odjeću, koristimo tekuću vodu i njena svojstva kao otapala.
(Slide 29) Plinovi, posebice kisik, također se otapaju u vodi. Zahvaljujući tome, ribe i druge žive u rijekama, jezerima i morima. U dodiru sa zrakom voda otapa kisik, ugljikov dioksid i druge plinove koji se u njoj nalaze. Za žive organizme koji žive u vodi, poput riba, kisik otopljen u vodi vrlo je važan. Treba im da dišu. Da se kisik ne otapa u vodi, vodene površine bile bi beživotne. Znajući to, ljudi ne zaboravljaju zasićiti vodu u akvariju u kojem žive ribe s kisikom ili izrezati rupe u ledu u rezervoarima zimi kako bi poboljšali život pod ledom.
(Slide 30) Kada slikamo vodenim bojama ili gvašem.

U. Obratite pažnju na zadatak napisan na ploči. (Slajd 31) Predlažem da se sastavi zajednički plan za prezentaciju na temu "Voda je otapalo." Raspravite o tome u svojim laboratorijima.
Slušanje planova na temu „Voda je otapalo“ koje su sastavili učenici.

U. Hajde da svi zajedno osmislimo plan za govor. (Slajd 31)
Uzorak plana za govor na temu "Voda je otapalo"
Uvod.
Otapanje tvari u vodi.
Zaključci.
Ljudi koriste svojstva vode za otapanje određenih tvari.
Izlet u izložbenu dvoranu. (Slajd 32)

U. Kada pripremate svoje izvješće, možete koristiti dodatnu literaturu koju su odabrali dečki, pomoćni govornici na temu našeg sastanka. (Skrenuti pozornost učenicima na izložbu knjiga i internet stranice)

V. Sažetak lekcije
Koje je svojstvo vode proučavano na sastanku kluba? (Svojstvo vode kao otapala)
Do kakvog smo zaključka došli nakon proučavanja ovog svojstva vode? (Voda je dobro otapalo za neke tvari.)
Mislite li da je teško biti istraživač?
Što vam se činilo najizazovnijim ili najzanimljivijim?
Hoće li vam znanje stečeno tijekom proučavanja ovog svojstva vode koristiti u kasnijem životu? (Slajd 33) (Vrlo je važno zapamtiti da je voda otapalo. Voda otapa soli, od kojih su neke i korisne i štetne za ljude. Stoga ne biste trebali piti vodu iz izvora ako ne znate je li čista. Nemojte Nije ni čudo što ljudi imaju poslovicu: "Nije svaka voda za piće.")

VI. Odraz
Kako na nastavi likovne kulture koristimo sposobnost vode da otapa određene tvari? (Kada slikamo vodenim bojama ili gvašom)
Predlažem vam da, koristeći ovo svojstvo vode, obojite vodu u čaši u boju koja najbolje odgovara vašem raspoloženju. (Slajd 34)
"Žuta boja" - radosno, vedro, dobro raspoloženje.
"Zelena boja" - mirna, uravnotežena.
"Plava boja" je tužno, melankolično, melankolično raspoloženje.
Pokažite svoje listove s obojenom vodom u čaši.

VII. Procjena
Zahvaljujem predsjedavajućem, “konzultantima” i svim sudionicima skupa na aktivnom radu.
VIII. Domaća zadaća

Svi znamo od djetinjstva da je voda izvrsno otapalo. Ali kakav se "čarobni učinak" javlja u trenutku kada se određenoj tvari doda voda? I zašto, ako se ovo otapalo smatra univerzalnim, još uvijek postoje one tvari - "bijele vrane" koje voda nikada neće moći podnijeti?

Tajna je jednostavna, ali genijalna. Sama molekula vode je električki neutralna. Međutim, električni naboj unutar molekule raspoređen je vrlo neravnomjerno. Područje vodikovih atoma ima pozitivan “karakter”, a “prebivalište” kisika poznato je po izrazitom negativnom naboju.

Ako energija privlačenja molekula vode prema molekulama tvari prevladava u odnosu na energiju privlačenja između molekula vode, tada se tvar otapa. Ako ovaj uvjet nije ispunjen, tada se "čudo" također ne događa.

Glavni “semafor” s crvenim svjetlom za vodu su masnoće. Zato, ako svoju odjeću iznenada “nagradimo” izrazitom masnom mrljom, fraza “Samo dodaj vode” neće biti spasonosna u ovoj situaciji.

Iako smo podsvjesno navikli da vodu doživljavamo kao univerzalno otapalo, koje može riješiti gotovo svaki problem, često problem ipak pokušavamo riješiti uz pomoć vode. A kad ne uspijemo, onda se najčešće ljutimo, a zapravo bismo trebali... biti sretni. Da, samo se radujte!

Dapače, iz razloga što je voda lišena sposobnosti otapanja masti, mi možemo... živjeti.Jer upravo zbog činjenice da su masti uvrštene na “crnu listu” za vodu koju mi ​​sami ne otapamo.

Ali soli, lužine i kiseline za vodu prava su "poslastica". Usput, takva kemijska svojstva opet dobro dođu ljudima. Uostalom, da to nije tako, tada bi produkti raspadanja stvorili pravo odlagalište u tijelu, a krv bi se automatski zgusnula. Dakle, ako je osoba lišena vode, ona umire već 5. dan. Osim toga, naravno, ako ne dobivate redovito potrebnu količinu ("prosječna" norma je 2-3 litre dnevno), neotopljene soli značajno povećavaju rizik od kamenaca u bubrezima i mjehuru.

No, naravno, upravo zato što voda otapa, na primjer, iste soli, nema potrebe pretvarati se u nekontroliranog "vodopija", postavljajući smione "rekorde", samo zato što ga neki spor na to obvezuje. Uostalom, to može uvelike poremetiti mineralnu ravnotežu tijela.

Usput, prolazeći kroz sebe (iu doslovnom i u prenesenom smislu) i razumijevajući fizikalnu i kemijsku bit ovog fenomena, lako je razumjeti ulogu vode kao otapala u mnogim drugim područjima, kako domaćim tako i industrijskim .

Riješenje je termodinamički stabilan homogeni (jednofazni) sustav promjenjivog sastava, koji se sastoji od dvije ili više komponenti (kemikalija). Komponente koje čine otopinu su otapalo i otopljena tvar. Obično se otapalo smatra komponentom koja, u svom čistom obliku, postoji u istom agregatnom stanju kao i nastala otopina (na primjer, u slučaju vodene otopine soli, otapalo je, naravno, voda ). Ako su obje komponente bile u istom agregatnom stanju prije otapanja (npr. alkohol i voda), tada se komponenta koja je u većoj količini smatra otapalom.

Otopine su tekuće, čvrste i plinovite.

Tekuće otopine su otopine soli, šećera, alkohola u vodi. Tekuće otopine mogu biti vodene i nevodene. Vodene otopine su otopine u kojima je otapalo voda. Nevodene otopine su otopine u kojima su otapala organske tekućine (benzen, alkohol, eter itd.). Čvrste otopine su metalne legure. Plinske otopine - zrak i druge mješavine plinova.

Proces otapanja. Otapanje je složen fizikalno-kemijski proces. Tijekom fizičkog procesa struktura otopljene tvari se uništava i njezine čestice se raspoređuju između molekula otapala. Kemijski proces je interakcija molekula otapala s česticama otopljene tvari. Kao rezultat ove interakcije, solvati. Ako je otapalo voda, nastali solvati nazivaju se hidratizira. Proces nastanka solvata naziva se solvatacija, a proces nastanka hidrata naziva se hidratacija. Isparavanjem vodenih otopina nastaju kristalni hidrati – to su kristalne tvari koje sadrže određeni broj molekula vode (kristalna voda). Primjeri kristalnih hidrata: CuSO 4 . 5H 2 O – bakrov (II) sulfat pentahidrat; FeSO4 . 7H 2 O – željezov (II) sulfat heptahidrat.

Fizički proces otapanja događa se s apsorpcija energija, kemijska - sa isticanje. Ako se kao rezultat hidratacije (solvatacije) oslobađa više energije nego što se apsorbira tijekom razaranja strukture tvari, tada je otapanje egzotermna postupak. Energija se oslobađa otapanjem NaOH, H 2 SO 4, Na 2 CO 3, ZnSO 4 i drugih tvari. Ako je za uništavanje strukture tvari potrebno više energije nego što se oslobađa tijekom hidratacije, tada je otapanje endotermički postupak. Apsorpcija energije nastaje kada se u vodi otope NaNO 3, KCl, NH 4 NO 3, K 2 SO 4, NH 4 Cl i neke druge tvari.

Količina energije koja se oslobađa ili apsorbira tijekom otapanja naziva se toplinski učinak otapanja.

Topljivost tvar je njezina sposobnost da se raspodijeli u drugoj tvari u obliku atoma, iona ili molekula kako bi tvorila termodinamički stabilan sustav promjenjivog sastava. Kvantitativna karakteristika topljivosti je koeficijent topljivosti, koji pokazuje koja se najveća masa tvari može otopiti u 1000 ili 100 g vode pri određenoj temperaturi. Topljivost tvari ovisi o prirodi otapala i tvari, o temperaturi i tlaku (za plinove). Topljivost krutih tvari općenito raste s porastom temperature. Topljivost plinova opada s porastom temperature, ali raste s porastom tlaka.

S obzirom na topljivost u vodi tvari se dijele u tri skupine:

1. Dobro topljiv (r.). Topljivost tvari je veća od 10 g u 1000 g vode. Na primjer, 2000 g šećera otopi se u 1000 g vode, odnosno u 1 litri vode.

2. Slabo topljiv (m.). Topljivost tvari je od 0,01 g do 10 g u 1000 g vode. Na primjer, 2 g gipsa (CaSO4 . 2 H 2 O) otapa se u 1000 g vode.

3. Praktički netopljiv (n.). Topljivost tvari je manja od 0,01 g u 1000 g vode. Na primjer, 1,5 se otapa u 1000 g vode . 10 -3 g AgCl.

Pri otapanju tvari mogu nastati zasićene, nezasićene i prezasićene otopine.

Zasićena otopina je otopina koja sadrži najveću količinu otopljene tvari pod danim uvjetima. Kada se u takvu otopinu doda tvar, tvar se više ne otapa.

Nezasićena otopina- otopina koja u danim uvjetima sadrži manje otopljene tvari od zasićene otopine. Kada se u takvu otopinu doda tvar, tvar se i dalje otapa.

Ponekad je moguće dobiti otopinu koja sadrži više otopljene tvari nego zasićena otopina pri određenoj temperaturi. Takva otopina naziva se prezasićena. Ova se otopina priprema pažljivim hlađenjem zasićene otopine na sobnu temperaturu. Prezasićene otopine su vrlo nestabilne. Kristalizacija tvari u takvoj otopini može se izazvati trljanjem staklenim štapićem po stjenkama posude u kojoj se otopina nalazi. Ova se metoda koristi pri izvođenju nekih kvalitativnih reakcija.

Topivost tvari također se može izraziti molarnom koncentracijom njezine zasićene otopine (odjeljak 2.2).

Konstanta topljivosti. Razmotrimo procese koji nastaju tijekom interakcije slabo topljivog, ali jakog elektrolita barijevog sulfata BaSO 4 s vodom. Pod utjecajem vodenih dipola ioni Ba 2+ i SO 4 2 - iz kristalne rešetke BaSO 4 prijeći će u tekuću fazu. Istodobno s tim procesom, pod utjecajem elektrostatskog polja kristalne rešetke, dio iona Ba 2+ i SO 4 2 - će se ponovno taložiti (slika 3). Pri određenoj temperaturi konačno će se uspostaviti ravnoteža u heterogenom sustavu: brzina procesa otapanja (V 1) bit će jednaka brzini procesa taloženja (V 2), tj.

BaSO 4 ⇄ Ba 2+ + SO 4 2 -

čvrsta otopina

Riža. 3. Zasićena otopina barijevog sulfata

Otopina u ravnoteži s čvrstom fazom BaSO 4 naziva se bogati u odnosu na barijev sulfat.

Zasićena otopina je ravnotežni heterogeni sustav koji karakterizira konstanta kemijske ravnoteže:

, (1)

gdje je a (Ba 2+) aktivnost barijevih iona; a(SO 4 2-) – aktivnost sulfatnih iona;

a (BaSO 4) – aktivnost molekula barijevog sulfata.

Nazivnik ove frakcije - aktivnost kristalnog BaSO 4 - je konstantna vrijednost jednaka jedinici. Umnožak dviju konstanti daje novu konstantu tzv termodinamička konstanta topljivosti i označavaju K s °:

K s° = a(Ba 2+) . a(SO42-). (2)

Ta se količina prije nazivala proizvodom topljivosti i označavala PR.

Dakle, u zasićenoj otopini teško topljivog jakog elektrolita, umnožak ravnotežnih aktivnosti njegovih iona konstantna je vrijednost na danoj temperaturi.

Ako pretpostavimo da u zasićenoj otopini teško topljivog elektrolita koeficijent aktivnosti f~1, tada se aktivnost iona u ovom slučaju može zamijeniti njihovim koncentracijama, jer a( x) = f (x) . S( x). Termodinamička konstanta topljivosti K s ° pretvorit će se u koncentracijsku konstantu topljivosti K s:

K s = C(Ba 2+) . C(SO 4 2-), (3)

gdje su C(Ba 2+) i C(SO 4 2 -) ravnotežne koncentracije Ba 2+ i SO 4 2 - iona (mol/l) u zasićenoj otopini barijevog sulfata.

Radi pojednostavljenja izračuna, obično se koristi koncentracijska konstanta topljivosti K s, uzimajući f(x) = 1 (Dodatak 2).

Ako slabo topljivi jaki elektrolit disocijacijom stvara nekoliko iona, tada izraz K s (ili K s °) uključuje odgovarajuće snage jednake stehiometrijskim koeficijentima:

PbCl 2 ⇄ Pb 2+ + 2 Cl-; K s = C (Pb 2+) . C2(Cl-);

Ag 3 PO 4 ⇄ 3 Ag + + PO 4 3 - ; K s = C 3 (Ag +) . C (PO43-).

Općenito, izraz za konstantu topljivosti koncentracije za elektrolit je A m B n ⇄ m A n+ + n B m - ima oblik

K s = S m (A n+) . C n (B m -),

gdje je C koncentracija iona A n+ i B m u zasićenoj otopini elektrolita u mol/l.

Vrijednost K s obično se koristi samo za elektrolite čija topljivost u vodi ne prelazi 0,01 mol/l.

Uvjeti za stvaranje oborina

Uzmimo da je c stvarna koncentracija iona teško topljivog elektrolita u otopini.

Ako je C m (A n +) . Uz n (B m -) > K s, tada će doći do stvaranja taloga, jer otopina postaje prezasićena.

Ako je C m (A n +) . C n (B m -)< K s , то раствор является ненасыщенным и осадок не образуется.

Svojstva otopina. U nastavku ćemo razmotriti svojstva neelektrolitskih otopina. Kod elektrolita se u date formule uvodi izotonični faktor korekcije.

Ako je nehlapljiva tvar otopljena u tekućini, tada je tlak zasićene pare iznad otopine manji od tlaka zasićene pare iznad čistog otapala. Istodobno sa smanjenjem tlaka pare iznad otopine, uočava se promjena njezinih vrelišta i ledišta; Vrelišta otopina se povećavaju, a temperature ledišta snižavaju u usporedbi s temperaturama koje karakteriziraju čista otapala.

Relativno smanjenje ledišta ili relativno povećanje vrelišta otopine proporcionalno je njezinoj koncentraciji.

Pojam topljivosti koristi se u kemiji za opisivanje svojstava čvrste tvari koja se miješa s tekućinom i otapa u njoj. Potpuno su topljivi samo ionski (nabijeni) spojevi. Za praktične potrebe dovoljno je upamtiti nekoliko pravila ili ih znati pronaći kako bi ih povremeno upotrijebili i saznali hoće li se određene ionske tvari otopiti ili ne u vodi. Zapravo, neki broj atoma se u svakom slučaju otopi, čak i ako promjene nisu primjetne, pa je za izvođenje točnih pokusa ponekad potrebno izračunati taj broj.

Koraci

Korištenje jednostavnih pravila

1. Saznajte više o ionskim spojevima. U normalnom stanju svaki atom ima određeni broj elektrona, ali ponekad može uhvatiti dodatni elektron ili ga izgubiti. Kao rezultat, i on, koji ima električni naboj. Ako ion s negativnim nabojem (dodatni elektron) naiđe na ion s pozitivnim nabojem (bez elektrona), oni se vežu zajedno, poput suprotnih polova dvaju magneta. Kao rezultat toga nastaje ionski spoj.

   • Ioni s negativnim nabojem nazivaju se anioni, i ioni s pozitivnim nabojem - kationi.
   • U normalnom stanju, broj elektrona u atomu jednak je broju protona, što atom čini električki neutralnim.

2. Saznajte više o topljivosti. Molekule vode (H 2 O) imaju osebujnu strukturu, što ih čini sličnim magnetima: na jednom kraju imaju pozitivan, a na drugom negativan naboj. Kada se ionski spoj stavi u vodu, ovi vodeni "magneti" okupljaju se oko njegovih molekula i nastoje povući pozitivne i negativne ione jedan od drugoga. Molekule nekih ionskih spojeva nisu jako jake, a takve tvari topljiv u vodi, jer molekule vode odvlače ione jedne od drugih i otapaju ih. U drugim spojevima ioni su čvršće vezani i oni netopljiv, budući da molekule vode ne mogu razdvojiti ione.

   • U molekulama nekih spojeva unutarnje su veze po snazi ​​usporedive s djelovanjem molekula vode. Takve veze nazivaju se slabo topljiv, budući da značajan dio njihovih molekula disocira, iako ostale ostaju neotopljene.

3. Naučite pravila topljivosti. Budući da je interakcija između atoma opisana prilično složenim zakonima, nije uvijek moguće odmah reći koje se tvari otapaju, a koje ne. Pronađite jedan od složenih iona u donjem opisu kako se različite tvari tipično ponašaju. Zatim pogledajte drugi ion i vidite je li iznimka zbog neobičnih ionskih interakcija.

   • Recimo da imate posla sa stroncijevim kloridom (SrCl 2). Pronađite ione Sr i Cl u koracima u nastavku (podebljani su). Cl "obično topljiv"; nakon toga pogledajte iznimke u nastavku. Sr ioni se tamo ne spominju, tako da spoj SrCl mora biti topiv u vodi.
   • Ispod relevantnih pravila navedene su najčešće iznimke. Postoje i druge iznimke, ali s njima se vjerojatno nećete susresti na satu kemije ili u laboratoriju.

4. Spojevi su topljivi ako sadrže ione alkalijskih metala, odnosno Li +, Na +, K +, Rb + i Cs +. To su elementi IA skupine periodnog sustava: litij, natrij, kalij, rubidij i cezij. Gotovo svi jednostavni spojevi ovih elemenata su topljivi.

   • Iznimka: spoj Li 3 PO 4 je netopljiv.

5. Ionski spojevi NO 3 -, C 2 H 3 O 2 -, NO 2 -, ClO 3 - i ClO 4 - su topljivi. Nazivaju se nitrat, acetat, nitrit, klorat i perklorat ioni. Acetatni ion se često označava skraćenicom OAc.

   • Iznimke: Ag(OAc) (srebrov acetat) i Hg(OAc) 2 (živin acetat) su netopljivi.
   • AgNO 2 - i KClO 4 - samo su "slabo topljivi".

6. Spojevi iona Cl - , Br - i I - obično su topljivi. Ioni klora, broma i joda tvore kloride, boride i jodide, koji se nazivaju halogene soli. Ove soli su gotovo uvijek topljive.

   • Iznimka: ako je drugi ion u paru ion srebra Ag +, žive Hg 2 2+ ili olova Pb 2+, sol je netopljiva. Isto vrijedi i za manje uobičajene halogene s bakrenim ionima Cu + i talijem Tl +.

7. Spojevi SO 4 2- iona (sulfati) obično su topljivi. Općenito, sulfati su topljivi u vodi, ali postoji nekoliko iznimaka.

   • Iznimke: netopljivi su sulfati sljedećih iona: stroncija Sr 2+, barija Ba 2+, olova Pb 2+, srebra Ag +, kalcija Ca 2+, radija Ra 2+ i dvovalentnog srebra Hg 2 2+. Imajte na umu da se srebrni sulfat i kalcijev sulfat malo otapaju u vodi i ponekad se smatraju slabo topljivim tvarima.

8. Spojevi OH - i S 2- su netopljivi u vodi. To su hidroksidni, odnosno sulfidni ioni.

   • Iznimke: sjećate se alkalnih metala (skupina IA) i činjenice da su gotovo svi njihovi spojevi topljivi? Dakle, ioni Li +, Na +, K +, Rb + i Cs + tvore topljive hidrokside i sulfide. Osim toga, topljive su kalcijeve soli Ca 2+, stroncijeve Sr 2+ i barijeve soli Ba 2+ (skupina IIA). Imajte na umu da se značajan dio molekula hidroksida ovih elemenata još uvijek ne otapa, pa se ponekad smatraju "slabo topljivima".

9. Spojevi CO 3 2- i PO 4 3- iona su netopljivi. Ovi ioni tvore karbonate i fosfate, koji su obično netopljivi u vodi.

   • Iznimke: ti ioni tvore topive spojeve s ionima alkalijskih metala: Li +, Na +, K +, Rb + i Cs +, kao i s amonijem NH 4 +.

   Korištenjem produkta topljivosti K sp

   1. Pronađite produkt topljivosti K sp (ovo je konstanta). Svaki spoj ima svoju konstantu Ksp. Njegove vrijednosti za različite tvari dane su u referentnim knjigama i na web stranici (na engleskom). Vrijednosti za produkt topljivosti određuju se eksperimentalno i mogu se značajno razlikovati jedna od druge u različitim izvorima, stoga je bolje koristiti tablicu za K sp u svom udžbeniku kemije, ako je takva tablica dostupna. Osim ako nije drugačije navedeno, većina tablica daje produkt topljivosti na 25ºC.

      • Na primjer, ako otopite olovni jodid PbI 2, pronađite produkt topljivosti za njega. Web stranica bilbo.chm.uri.edu daje vrijednost od 7,1×10 –9.

   2. Napiši kemijsku jednadžbu. Najprije odredite na koje će se ione molekula tvari raspasti kada se otopi. Zatim napišite jednadžbu s K sp s jedne strane i odgovarajućim ionima s druge strane.

      • U našem primjeru, molekula PbI 2 je podijeljena na ion Pb 2+ i dva I - iona. U ovom slučaju dovoljno je utvrditi naboj samo jednog iona, jer će cjelokupna otopina biti neutralna.
      • Zapišite jednadžbu: 7,1×10 –9 = 2.

   3. Preuredite jednadžbu da biste je riješili. Prepišite jednadžbu u jednostavnom algebarskom obliku. Iskoristite ono što znate o broju molekula i iona. Zamijenite nepoznatu količinu x s ​​brojem atoma topljivog spoja i izrazite broj iona preko x.

      • U našem primjeru potrebno je prepisati sljedeću jednadžbu: 7,1 × 10 –9 = 2.
      • Budući da spoj sadrži samo jedan atom olova (Pb), broj otopljenih molekula bit će jednak broju slobodnih iona olova. Dakle, možemo izjednačiti i x.
      • Budući da za svaki ion olova postoje dva iona joda (I), broj atoma joda trebao bi biti jednak 2x.
      • Rezultirajuća jednadžba je 7,1×10 –9 = (x)(2x) 2 .

   4. Razmotrite zajedničke ione ako je potrebno. Preskočite ovaj korak ako je tvar topiva u čistoj vodi. Međutim, ako koristite otopinu koja već sadrži jedan ili više iona od interesa ("ukupni ioni"), topljivost može biti značajno smanjena. Učinak uobičajenih iona posebno je uočljiv kod slabo topljivih tvari, te se u takvim slučajevima može pretpostaviti da je velika većina otopljenih iona već bila prisutna u otopini prethodno. Prepišite jednadžbu tako da uključuje poznate molarne koncentracije (molovi po litri ili M) već otopljenih iona. Podesite nepoznate x vrijednosti za ove ione.

      • Na primjer, ako je olovni jodid već prisutan u otopini u koncentraciji od 0,2 M, jednadžbu treba prepisati na sljedeći način: 7,1×10 –9 = (0,2M+x)(2x) 2 . Budući da je 0,2M puno veće od x, jednadžbu možemo napisati kao 7,1×10 –9 = (0,2M)(2x) 2 .

   5. Riješite jednadžbu. Pronađite vrijednost x da biste saznali koliko je dati spoj topiv. Zbog definicije produkta topljivosti, odgovor će biti izražen u molovima otopljene tvari po litri vode. Možda će vam trebati kalkulator za izračun konačnog rezultata.

      • Za otapanje u čistoj vodi, to jest u nedostatku zajedničkih iona, nalazimo:
      • 7,1×10 –9 = (x)(2x) 2
      • 7,1×10 –9 = (x)(4x 2)
      • 7,1×10 –9 = 4x 3
      • (7,1×10 –9)/4 = x 3
      • x = ∛((7,1×10 –9)/4)
      • x = 1,2 x 10 -3 mola po litri vode. To je vrlo mala količina, tako da je ova tvar praktički netopljiva.

Svrha: eksperimentalno utvrditi koje se krute tvari otapaju u vodi, a koje se u vodi ne otapaju.

Obrazovni:

• Upoznati učenike s pojmovima: topljive i netopljive tvari.
• Naučiti eksperimentalno dokazati ispravnost pretpostavki o topljivosti (netopljivosti) krutih tvari.

Korektivni:

Naučiti samostalno koristiti laboratorijsku opremu i izvoditi pokuse.

• Razvijati govor kroz objašnjenje posla koji se radi.

Obrazovni:

Gajite ustrajnost.

• Razvijati sposobnost komunikacije i rada u grupi.

Vrsta sata: laboratorijski rad.

Nastavna sredstva i pomagala: udžbenik “Prirodne znanosti” N.V. Koroleva, E.V. Makarevič

Pribor za laboratorijski rad: čaše, filtri, upute. Krute tvari: sol, šećer, soda, pijesak, kava, škrob, zemlja, kreda, glina.

Tijekom nastave

I. Organizacijski trenutak

W: Pozdrav, dečki. Pozdravite se očima. Drago mi je što te vidim, sjedni.

. Ponavljanje obrađenog

U: Ponovimo ono što već znamo o vodi:

– što se događa s vodom kada se zagrije?
– što se događa s vodom kada se ohladi?
– što se događa s vodom kad se smrzne?
– U koja se tri stanja voda javlja u prirodi?

W: Kako ste vi sjajni momci! Ti znaš sve!

III. Učenje novog gradiva

(Unaprijed s učenicima dogovaram skupine u kojima će raditi; djeca sama biraju voditelja laboratorija (može se izabrati i drugo dijete na drugom laboratorijskom satu), koji pokazatelje iskustva upisuje u tablicu i daje verbalni komentari prilikom popunjavanja završnog dijela tablice – rezultat.)

T: Dečki, danas ćemo u laboratoriju naučiti koje tvari voda može otopiti, a koje ne. Otvorite svoju bilježnicu, zapišite datum i temu lekcije “Tvari topive i netopljive u vodi.” ( Pričvrstim ga na ploču.) Koji cilj ćemo postaviti za današnju lekciju?

R: Otkrijte koje se tvari otapaju u vodi, a koje se ne otapaju. ( Pričvrstim ga na ploču.)

U: Sve tvari u prirodi možemo podijeliti u dvije skupine: topive i netopljive. Koje se tvari mogu imenovati topljiv? (Provjerimo udžbenik str.80:2) Tvari topive u vodi su one koje kada se stave u vodu postaju nevidljive i ne talože se na filtru tijekom filtracije.. (Pričvrstim ga na ploču.)

U: Koje se tvari mogu imenovati netopljiv? (provjeriti udžbenik str. 47-2) Tvari netopljive u vodi su one koje se ne otapaju u vodi i talože se na filteru. (pričvršćena na ploču).

T: Dečki, što mislite što će nam trebati da završimo laboratorijski rad?

R: Voda, neke tvari, čaše, filter ( pokazivanje vode u posudi; čaše ispunjene sl. tvari: sol, šećer, soda, pijesak, kava, škrob, kreda, glina; prazne čaše, filter).

T: Što je filter?

R: Uređaj za pročišćavanje tekućina od netopivih tvari koje se na njemu talože.

U: Koji se materijali mogu koristiti za izradu filtera? Dobro napravljeno! I koristit ćemo vatu ( U lijevak sam stavio komad vate).

U: Ali prije nego počnemo s laboratorijskim radom, popunimo tablicu (tablica je nacrtana na ploči, ja koristim bojice u dvije boje, ako učenici pretpostave da je tvar potpuno otopljena u vodi, onda označavam “+” u drugi stupac; ako učenici pretpostave da tvar ostaje na filtru, zatim “+” u treći stupac i obrnuto; kredom u boji bilježim očekivani rezultat u četvrti stupac - P (topivo) ili H ( netopljiv))

	Naše pretpostavke		Proizlaziti
	Topljivost	Filtriranje
1. Voda + pijesak	–	+	N
2. Voda + glina
3. Voda + kava
4. Voda + škrob
5. Voda + soda
6. Voda + zemlja
7. Voda + šećer
8. Voda + kreda

U: A nakon završetka laboratorijskog rada, usporedit ćemo svoje pretpostavke s dobivenim rezultatima.

T: Svaki laboratorij će ispitati dvije krute tvari, a svi rezultati će biti zabilježeni u izvješću “Tvari topljive i netopljive u vodi”. Prilog 1

T: Dečki, ovo vam je prvi samostalni laboratorijski rad i prije nego ga počnete raditi poslušajte proceduru odnosno upute. ( Dajem ga svakom laboratoriju, a nakon čitanja razgovaramo o tome..)

Laboratorijski rad

(Pomoći ću ako bude potrebno. Možda će biti teško filtrirati otopinu kave jer će filtar postati obojen. Za lakše ispunjavanje izvješća predlažem korištenje fraza koje prilažem na ploču. Dodatak 3.)

W: Sada provjerimo naše pretpostavke. Voditelji laboratorija, provjerite je li vaše izvješće potpisano i komentirajte rezultate pokusa. (Voditelj laboratorija izvještava, bilježim dobiveni rezultat kredom druge boje)

T: Ljudi, koje su se tvari za istraživanje pokazale topljivima? Koje nisu? Koliko je bilo utakmica? Dobro napravljeno. Potvrđene su gotovo sve naše pretpostavke.

VI. Pitanja za konsolidaciju

U: Ljudi, gdje se koristi otopina soli, šećera, sode, pijeska, kave, škroba, gline?

VII. Sažetak lekcije

U: Što nam je danas bio cilj? Jeste li ga dovršili? Jesmo li super? Jako sam zadovoljan s tobom! I svima dajem "izvrsno".

VIII. Domaća zadaća

T: Pročitajte tekst za izvannastavnu lektiru na 43. stranici, odgovorite na pitanja.

Molim vas ustanite, oni dečki kojima se nije svidjela naša lekcija. Hvala na iskrenosti. A sada oni kojima se svidio naš rad. Hvala vam. Doviđenja svima.