Tvari koje se ne otapaju u vodi. Lekcija "Sposobnost vode da otopi čvrste tvari (sol, šećer, itd.)
Amanbajeva Zhanar Zhumabekovna
Aktobe regija Shalkar
Srednja škola br.5
Predmet: Osnovna škola
Predmet: Voda je otapalo. Tvari topljive i netopljive u vodi.
Ciljevi lekcije: dati ideju o vodi kao otapalu, o topivim i netopivim tvarima; upoznati pojam "filtar", s najjednostavnijim načinima određivanja topljivih i netopljivih 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; gouache (vodene 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. Poruka o temi i svrsi lekcije
Učitelj, nastavnik, profesor. Danas imamo goste, profesore iz drugih škola koji su došli na sastanak kluba. Predlažem predsjednici kluba, Poroshina Anastasia, da otvori sastanak.
Predsjednik. Danas smo se okupili na sastanku kluba na temu “Voda je otapalo”. Zadatak svih prisutnih je pripremiti referat 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 laboratorij morat će obaviti sljedeću zadaću: 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 najavu. (Slide 2) Istu sesiju na temu „Voda je otapalo“ nedavno su održali učenici iz sela Mirny. Susret 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 načine na koje 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 ne. Izrazite svoje pretpostavke, nagađanja i nastavite tvrdnju: (3. slajd)
U. Razmislimo zajedno koje ćemo hipoteze potvrditi. (Slajd 3)
Pretpostavimo ... (sol će se otopiti u vodi)
Recimo ... (šećer će se otopiti u vodi)
Možda ... (pijesak se neće otopiti u vodi)
Što ako... (glina se ne otapa u vodi)
U. Hajde, i mi ćemo provesti eksperimente 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"
Sa svom opremom se mora pažljivo rukovati. Ne samo da se mogu slomiti, mogu se i povrijediti.
Tijekom rada ne možete 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 jedno s drugim tiho, ne ometajući druge.
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. Eksperimentirajte 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, nestala je, nestala, ne vidi se)
U. Donesite zaključak. (Sol otopljena) (Slide 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, nečistoća.) (Slajd 7)
U. Pročitajte naglas postupak izvođenja pokusa s filtrom. (Slajd 8)
Učenici propuštaju vodu sa soli kroz filter, promatraju i ispituju okus vode.
P. (Slajd 9) Je li na filtru ostalo soli? (Na filtru nije ostalo jestive soli)
Jeste li uspjeli ukloniti 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. U redu! Dobro napravljeno!
U. Rezultate pokusa pismeno zapišite u bilježnicu za samostalni rad (str. 30). (Slajd 10)
2) P. (Slide 11) Napravimo opet isti eksperiment, ali umjesto soli stavimo žličicu granuliranog šećera.
"Savjetnik" iz svakog laboratorija uzima drugi set i izvodi pokus sa šećerom. Prokuhana voda se ulije u prozirnu čašu. Ulijte malu količinu šećera u vodu. Skupina promatra što se događa i ispituje okus vode.
P. (Slide 12) Je li se prozirnost vode promijenila? (Prozirnost vode se nije promijenila)
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. Donesite zaključak. (Šećer otopljen) (Slide 12)
U. Propustiti vodu sa šećerom kroz papirnati filter. (Slajd 13)
Učenici propuštaju vodu sa šećerom kroz filter, promatraju i ispituju okus vode.
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 očistiti vodu od šećera? (Voda se nije mogla pročistiti od šećera, zajedno s vodom je prošla kroz filter)
U. Donesite zaključak. (Šećer otopljen u vodi) (Slajd 14)
U. Je li hipoteza potvrđena?
W. Točno. Dobro napravljeno!
U. Rezultate pokusa pismeno zapisati u bilježnicu za samostalan rad. (Slajd 15)
3) P. (Slide 16) Provjerimo tvrdnje i izvedimo pokus s riječnim pijeskom.
U. Pročitajte u udžbeniku postupak izvođenja pokusa.
Eksperimentirajte s riječnim pijeskom. Umiješajte žličicu riječnog pijeska u čašu vode. Neka smjesa odstoji. Promatrajte što se događa sa zrncima pijeska i vode.
P. (Slide 17) Je li se prozirnost vode promijenila? (Voda je postala mutna, prljava)
Je li se boja vode promijenila? (boja vode se promijenila)
Jesu li nestala zrna? (Teža zrnca pijeska tonu na dno, dok manja plutaju u vodi, čineći je mutnom)
U. Donesite zaključak. (Pijesak se nije otopio) (Slajd 17)
U. (Slide 18) Propustite sadržaj čaše kroz papirnati filter.
Učenici propuštaju vodu sa šećerom kroz filter, 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. Donesite 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 zapisati u bilježnicu za samostalan rad. (Slajd 20)
4) P. (Slide 21) Napravite isti pokus s komadom gline.
Eksperimentirajte s glinom. Razmutite komadić gline u čaši vode. Neka smjesa odstoji. 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, dok manje plutaju u vodi, čineći je mutnom)
U. Donesite zaključak. (Glina se nije otapala 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. Donesite zaključak. (Glina se ne otapa u vodi) (Slajd 24)
U. Je li hipoteza potvrđena?
U. Bravo! Sve je točno!
U. Molim jednog od članova skupine da svima prisutnima pročita zaključke zapisane u bilježnici.
U. Ima li netko kakve dodatke, pojašnjenja?
U. Izvedimo zaključke iz pokusa. (Slajd 25)
Jesu li sve tvari topive u vodi? (Sol, granulirani šećer otopljeni u vodi, ali pijesak i glina se nisu otopili.)
Je li uvijek moguće pomoću filtra odrediti je li tvar topljiva u vodi ili ne? (Tvari otopljene u vodi prolaze kroz filter zajedno s vodom, dok čestice koje se ne otope ostaju na filteru)
D. O topljivosti tvari u vodi pročitajte u udžbeniku (str. 87).
U. Zaključite o svojstvu vode kao otapala. (Voda je otapalo, ali se u njoj ne otapaju sve tvari) (Slajd 25)
U. Savjetujem članovima kluba da pročitaju priču u čitanci “Voda je otapalo” (str. 46). (Slajd 26)
Zašto znanstvenici još nisu uspjeli dobiti apsolutno čistu vodu? (Zato što su stotine, možda tisuće različitih tvari otopljene u vodi)
U. Kako ljudi koriste svojstvo vode da otapa određene tvari?
(Slide 27) Voda bez okusa postaje slatka ili slana zbog šećera ili soli, dok se voda otapa i poprima njihov okus. Osoba koristi ovo svojstvo kada priprema hranu: kuha čaj, kuha kompot, juhe, soli i konzervira povrće, priprema džem.
(Slide 28) Kada peremo ruke, peremo se ili kupamo, kada peremo odjeću, koristimo tekuću vodu i njezino svojstvo otapala.
(Slide 29) Plinovi, posebice kisik, također se otapaju u vodi. Zahvaljujući tome, ribe i druge žive u rijekama, jezerima, morima. U dodiru sa zrakom voda otapa kisik, ugljični dioksid i druge plinove koji se u njoj nalaze. Za žive organizme koji žive u vodi, poput riba, vrlo je važan kisik otopljen u vodi. Treba im da dišu. Kad se kisik ne bi otopio u vodi, tada bi vodena tijela bila beživotna. Znajući to, ljudi ne zaboravljaju oksigenirati vodu u akvariju u kojem žive ribe ili izrezati rupe u jezercima 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 izradu kolektivnog plana govora na temu „Voda je otapalo“. Raspravite o tome u svojim laboratorijima.
Slušanje planova na temu „Voda je otapalo“ koje su sastavili učenici.
U. Hajdemo svi zajedno formulirati plan govora. (Slajd 31)
Približan plan govora na temu "Voda je otapalo"
Uvod.
Otapanje tvari u vodi.
Zaključci.
Ljudi koriste svojstvo vode da otapa određene tvari.
Izlet u "Izložbenu dvoranu". (Slajd 32)
U. Prilikom pripreme izvješća možete koristiti dodatnu literaturu koju su odabrali dečki, pomoćni govornici na temu našeg sastanka. (Skrenuti pažnju učenicima na izložbu knjiga, internet stranice)
V. Sažetak lekcije
Koje je svojstvo vode ispitivano na sastanku kluba? (Svojstvo vode kao otapala)
Do kakvog smo zaključka došli ispitujući ovo svojstvo vode? (Voda je dobro otapalo za neke tvari.)
Mislite li da je teško biti istraživač?
Što se činilo najtežim, najzanimljivijim?
Hoće li vam znanje stečeno tijekom proučavanja ovog svojstva vode koristiti u kasnijem životu? (Slide 33) (Vrlo je važno zapamtiti da je voda otapalo. Voda otapa soli, među kojima ima i korisnih i štetnih za ljude. Stoga ne možete piti vodu iz izvora ako ne znate je li čista .Nemoj uzalud u narodu kruži poslovica: "Nije svaka voda za piće.")
VI. Odraz
Kako na nastavi likovne kulture koristimo svojstvo 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" - tužno, tužno, turobno raspoloženje.
Pokažite svoje listove obojene vode u čaši.
VII. Evaluacija
Zahvaljujem predsjedavajućem, "konzultantima" i svim sudionicima sastanka na aktivnom radu.
VIII. Domaća zadaća
Tajna je jednostavna, ali briljantna. Sama molekula vode je električki neutralna. Međutim, električni naboj unutar molekule raspoređen je vrlo neravnomjerno. Područje atoma vodika ima pozitivno podešen "karakter", a "prebivalište" kisika poznato je po svom 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 takav uvjet nije ispunjen, tada se "čudo" također ne događa.
Glavni "semafor" sa upaljenom crvenom bojom za vodu su masti. Zato, ako iznenada odjeću “nagradimo” izrazitom masnom mrljom, fraza “Samo dodaj vode” u ovoj situaciji neće biti spasonosna.
Iako smo podsvjesno navikli da vodu doživljavamo kao univerzalno otapalo, koje praktički može riješiti svaki problem, često problem ipak pokušavamo riješiti vodom. A kada nam ništa ne polazi za rukom, onda se najčešće ljutimo, a zapravo se trebamo... radovati. Da, samo se radujte!
Dapače, iz razloga što voda ne može otopiti masti, možemo... živjeti.Jer upravo zbog toga što su masti na “crnoj listi” vode koju mi sami ne otapamo.
Ali soli, lužine i kiseline za vodu prava su "poslastica". Usput, takva kemijska svojstva, opet, vrlo su korisna za osobu. Uostalom, da nije tako, tada bi proizvodi raspadanja stvorili pravu deponiju u tijelu, a krv bi se automatski zgusnula. Stoga, ako je osoba lišena vode, tada peti dan umire. Osim toga, naravno, ako ne dobivate redovito potrebnu količinu ("prosječna" norma je 2-3 litre dnevno), neotopljene soli značajno povećavaju rizik od bubrežnih kamenaca, ali i mjehura.
Međutim, naravno, upravo zato što voda otapa, na primjer, iste soli, ne isplati se pretvarati u nekontrolirano "vodeno piće", postavljajući drske "rekorde", samo zato što je neki spor na to obvezao. Uostalom, to može uvelike poremetiti mineralnu ravnotežu tijela.
Usput, prolazeći kroz sebe (i doslovno i figurativno) i razumijevajući fizikalnu i kemijsku bit ovog fenomena, lako je razumjeti ulogu vode kao otapala u mnogim drugim područjima kako domaćeg tako i industrijskog plana.
Riješenje naziva se 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 postoji u svom čistom obliku u istom agregatnom stanju kao i nastala otopina (na primjer, u slučaju vodene otopine soli, otapalo je, naravno, voda). Ako su obje komponente prije otapanja bile u istom agregatnom stanju (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 i dr.). 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, tada se nastali solvati nazivaju hidratizira. Proces nastanka solvata naziva se solvatacija, a proces nastanka hidrata naziva se hidratacija. Kada se vodene otopine ispare, nastaju kristalni hidrati - to su kristalne tvari, koje uključuju određeni broj molekula vode (voda kristalizacije). Primjeri kristalnih hidrata: CuSO 4 . 5H 2 O - bakrov (II) sulfat pentahidrat; FeSO4 . 7H 2 O - željezov sulfat heptahidrat (II).
Fizički proces otapanja nastavlja se s preuzeti energetski, kemijski isticanje. Ako se kao rezultat hidratacije (solvatacije) oslobađa više energije nego što se apsorbira tijekom razaranja strukture tvari, tada je otapanje - egzotermna postupak. Pri otapanju NaOH, H 2 SO 4, Na 2 CO 3, ZnSO 4 i drugih tvari oslobađa se energija. 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 uz stvaranje termodinamički stabilnog sustava promjenjivog sastava. Kvantitativna karakteristika topljivosti je faktor topljivosti, koji pokazuje kolika je najveća masa tvari koja se 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.
Prema topljivosti u vodi tvari se dijele u tri skupine:
1. Jako topljiv (str.). Topljivost tvari je veća od 10 g u 1000 g vode. Na primjer, 2000 g šećera otopi se u 1000 g vode, odnosno 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, u 1000 g vode 1,5 . 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 u kojoj otopljene tvari ima više nego u zasićenoj otopini pri određenoj temperaturi. Takva otopina naziva se prezasićena. Ova otopina se dobiva 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 se javljaju tijekom interakcije slabo topljivog, ali jakog elektrolita barijevog sulfata BaSO 4 s vodom. Pod djelovanjem 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, ponovno će se istaložiti dio iona Ba 2+ i SO 4 2 - (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) je aktivnost molekula barijevog sulfata.
Nazivnik ovog razlomka - aktivnost kristalnog BaSO 4 - konstantna je vrijednost jednaka jedinici. Umnožak dviju konstanti daje novu konstantu tzv termodinamička konstanta topljivosti i označavaju K s °:
K s ° \u003d a (Ba 2+) . a(SO42-). (2)
Ta se vrijednost prije nazivala proizvodom topljivosti i označavala se PR.
Dakle, u zasićenoj otopini slabo topljivog jakog elektrolita, umnožak ravnotežnih aktivnosti njegovih iona konstantna je vrijednost pri određenoj temperaturi.
Ako prihvatimo 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) . IZ( x). Termodinamička konstanta topljivosti K s ° pretvorit će se u koncentracijsku konstantu topljivosti K s:
K s \u003d 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 stvara nekoliko iona tijekom disocijacije, tada izraz K s (ili K s °) uključuje odgovarajuće snage jednake stehiometrijskim koeficijentima:
PbCl 2 ⇄ Pb 2+ + 2 Cl-; K s \u003d C (Pb 2+) . C2(Cl-);
Ag3PO4 ⇄ 3 Ag + + PO 4 3 - ; K s \u003d C 3 (Ag +) . C (PO43-).
Općenito, izraz za koncentraciju konstante topljivosti za elektrolit A m B n ⇄ m A n+ + n B m - ima oblik
K s \u003d C m (A n+) . C n (B m -),
gdje su C koncentracije 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.
Oborinske prilike
Pretpostavimo 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 nastati talog, 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 rješenja. U nastavku razmatramo svojstva otopina neelektrolita. U slučaju elektrolita, u gornje formule uveden je korekcijski izotonični koeficijent.
Ako je nehlapljiva tvar otopljena u tekućini, tada je tlak zasićene pare nad otopinom manji od tlaka zasićene pare nad čistim otapalom. Istodobno s padom tlaka pare nad otopinom uočava se promjena njezina vrelišta i ledišta; vrelišta otopina se povećavaju, a 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 po potrebi upotrijebili i saznali hoće li se određene ionske tvari otopiti ili ne u vodi. Naime, neki se broj atoma u svakom slučaju otapa, čak i ako promjene nisu primjetne, pa je za izvođenje točnih pokusa ponekad potrebno izračunati taj broj.
Koraci
Korištenje jednostavnih pravila
-
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 toga, a i on, koji ima električni naboj. Ako ion s negativnim nabojem (dodatni elektron) susretne 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, zbog čega je atom električki neutralan.
-
Saznajte više o topljivosti. Molekule vode (H 2 O) imaju neobičnu strukturu koja ih čini poput magneta: imaju pozitivan naboj s jednog kraja, a negativan s drugog. Kada se ionski spoj stavi u vodu, ovi vodeni "magneti" okupljaju se oko njegovih molekula i nastoje odvući pozitivne i negativne ione jedan od drugog. 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, jer značajan dio njihovih molekula disocira, iako ostale ostaju neotopljene.
-
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 iona spoja u donjem opisu kako se različite tvari tipično ponašaju. Nakon toga obratite pozornost na drugi ion i provjerite nije li ta tvar iznimka zbog neobične interakcije iona.
- Pretpostavimo da imate posla sa stroncijevim kloridom (SrCl 2). Pronađite korake ispod (podebljano) za Sr i Cl ione. 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 teško da ćete ih susresti na satu kemije ili u laboratoriju.
-
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.
-
Spojevi iona NO 3 -, C 2 H 3 O 2 -, NO 2 -, ClO 3 - i ClO 4 - su topljivi. Nazivaju se nitratni, acetatni, nitritni, kloratni i perkloratni 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".
-
Spojevi iona Cl - , Br - i I - obično su topljivi. Ioni klora, broma i joda tvore kloride, boride i jodide, koji se nazivaju soli halogena. 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 +.
-
Spojevi SO 4 2- iona (sulfati) obično su topljivi. Sulfati se u pravilu otapaju 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 su srebrni sulfat i kalcijev sulfat još uvijek malo topljivi u vodi i ponekad se smatraju slabo topljivima.
-
OH - i S 2- spojevi su netopljivi u vodi. To su hidroksidni, odnosno sulfidni ioni.
- Iznimke: sjećate se alkalijskih metala (skupina IA) i kako su gotovo svi njihovi spojevi topljivi? Dakle, ioni Li +, Na +, K +, Rb + i Cs + tvore topljive hidrokside i sulfide. Osim toga, topljive su soli kalcija Ca 2+, stroncija Sr 2+ i barija Ba 2+ (skupina IIA). Imajte na umu da se značajan dio molekula hidroksida ovih elemenata još uvijek ne otapa, stoga se ponekad smatraju "slabo topljivima".
-
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 topljive spojeve s ionima alkalijskih metala: Li +, Na +, K +, Rb + i Cs +, kao i s amonijem NH 4 +.
Korištenjem produkta topljivosti K sp
-
Pronađite produkt topljivosti K sp (ovo je konstanta). Svaki spoj ima svoju konstantu K sp. Njegove vrijednosti za različite tvari dane su u referentnim knjigama i na web stranici (na engleskom). Vrijednosti produkta 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 otapate olovni jodid PbI 2 , pronađite umnožak topljivosti za njega. Web stranica bilbo.chm.uri.edu navodi vrijednost od 7,1×10–9.
-
Napiši kemijsku jednadžbu. Najprije odredite na koje će se ione razgraditi molekula tvari 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 otopina kao cjelina biti neutralna.
- Zapišite jednadžbu: 7,1 × 10 -9 \u003d 2.
-
Transformirajte jednadžbu da je riješite. Prepišite jednadžbu u jednostavnom algebarskom obliku. Iskoristite ono što znate o broju molekula i iona. Zamijenite nepoznatu vrijednost x za broj atoma otopljenog spoja i izrazite broj iona kroz x.
- U našem primjeru potrebno je prepisati sljedeću jednadžbu: 7,1 × 10 -9 \u003d 2.
- Budući da u spoju postoji samo jedan atom olova (Pb), broj otopljenih molekula bit će jednak broju slobodnih iona olova. Tako da možemo izjednačiti i x.
- Budući da za svaki ion olova postoje dva iona joda (I), broj atoma joda trebao bi biti jednak 2x.
- Rezultat je jednadžba 7,1×10 -9 = (x)(2x) 2 .
-
Omogućite uobičajene 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 ranije bila prisutna u otopini. Prepišite jednadžbu i uzmite u obzir poznate molarne koncentracije (molovi po litri ili M) već otopljenih iona. Ispravite 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 mnogo veće od x, jednadžba se može napisati kao 7,1×10 –9 = (0,2M)(2x) 2 .
-
Riješite jednadžbu. Pronađite vrijednost x kako biste saznali koliko je ovaj spoj topiv. S obzirom na definiciju 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)(4x2)
- 7,1x10 -9 = 4x3
- (7,1 × 10 -9) / 4 \u003d 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.
Cilj: Iskustveno naučiti koje se krute tvari otapaju u vodi, a koje se u vodi ne otapaju.
Obrazovni:
- Upoznati učenike s pojmovima: topljive i netopljive tvari.
- Naučiti empirijski dokazati ispravnost pretpostavki o topljivosti (netopljivosti) krutih tvari.
Korektivni:
- Razvijati govor kroz objašnjenje posla koji se radi.
Naučiti koristiti laboratorijsku opremu i provoditi pokuse.
Obrazovni:
- Razvijati sposobnost komunikacije i rada u grupi.
Gajite ustrajnost.
Vrsta sata: laboratorijski rad.
Nastavna sredstva: 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 prošlostiT: 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?
Koja su tri stanja u kojima se voda nalazi u prirodi?
W: Kako ste dobri momci! Svi znaju!
III. Učenje novog gradiva
(Sa studentima unaprijed dogovaram grupe s kojima će raditi, dečki sami biraju voditelja laboratorija (može se odabrati i drugo dijete na drugom laboratorijskom satu), koji pokazatelje iskustva upisuje u tablicu i daje usmene komentare kada popunjavanje završnog dijela tablice – rezultat.)
U: Ljudi, danas ćemo u laboratoriju saznati koje tvari voda može otopiti, a koje ne. Otvorite bilježnicu, zapišite datum i temu lekcije “Otopive i netopive tvari u vodi”. ( Pričvršćujem na ploču.) Koji je cilj današnje lekcije?
R: Otkrijte koje se tvari otapaju u vodi, a koje ne. ( Pričvršćujem na ploču.)
U: Sve tvari u prirodi možemo podijeliti u dvije skupine: topive i netopljive. Koje se tvari mogu nazvati topljiv? (Provjeriti 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.. (Pričvršćen na ploču.)
T: I koje se tvari mogu imenovati netopljiv? (provjeriti udžbenik str.47-2) Tvari netopljive u vodi – one koje se ne otapaju u vodi i talože se na filteru (pričvrstiti na ploču).
T: Dečki, što mislite što nam treba da završimo laboratorijski rad?
R: Voda, neke tvari, čaše, filter ( Pokazujem vodu u dekanteru; čaše ispunjene sa tvari: sol, šećer, soda, pijesak, kava, škrob, kreda, glina; prazne čaše, filter).
P: Što je filter?
R: Uređaj za pročišćavanje tekućina od u njoj netopljivih tvari koje se talože na njoj.
U: A kojim se improviziranim sredstvima može napraviti filter? Dobro napravljeno! I koristit ćemo vatu ( Stavila sam komadić pamuka u lijevak).
T: Ali prije početka laboratorijskog rada ispunimo tablicu (tablica je nacrtana na ploči, ja koristim dvije boje bojica, ako učenici pretpostave da je tvar potpuno topiva u vodi, onda označim "+" u drugi stupac; ako učenici pretpostave da tvar ostaje na filtru, zatim “+” u treći stupac i obrnuto; kredom u boji fiksiram očekivani rezultat u četvrtom stupcu - P (topivo) ili H (netopivo) ))
| Naše pretpostavke | Proizlaziti | ||
| Topljivost | Filtriranje | ||
| 1. Voda + pijesak | – | + | H |
| 2. Voda + glina | |||
| 3. Voda + kava | |||
| 4. Voda + škrob | |||
| 5. Voda + soda | |||
| 6. Voda + zemlja | |||
| 7. Voda + šećer | |||
| 8. Voda + kreda | |||
U: A nakon odrađenog laboratorijskog rada, usporedit ćemo svoje pretpostavke s dobivenim rezultatima.
T: Svaki laboratorij testirat će dvije krute tvari, svi rezultati bit će zabilježeni u izvješću o topljivim i netopivim tvarima. Prilog 1
U: Dečki, ovo vam je prvi samostalni laboratorijski rad i prije nego ga počnete raditi, poslušajte proceduru odnosno upute. ( Distribuiram u svaki laboratorij, nakon čitanja razgovaramo.)
Laboratorijski rad
(Pomažem ako je potrebno. Možda će biti teško filtrirati otopinu kave, jer će filter biti zamrljan. Za lakše ispunjavanje izvješća, predlažem korištenje fraza koje prilažem na ploču. Dodatak 3.)
T: Sada provjerimo svoje pretpostavke. Voditelji laboratorija, provjerite je li vaše izvješće potpisano i komentirajte iskustveno dobivene rezultate. (Voditelj laboratorija izvještava, fiksirajući rezultat kredom druge boje)
U: Ljudi, koje su se tvari za istraživanje pokazale topljivima? Što 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
T: Koji nam je cilj danas? Jeste li ga dovršili? Jesmo li super? Jako sam zadovoljan s tobom! I svima dajem "odlično".
VIII. Domaća zadaća
T: Pročitajte tekst za izvannastavnu lektiru na 43. stranici, odgovorite na pitanja.
Ustanite, molim vas, oni dečki kojima se nije svidjela naša lekcija. Hvala vam na iskrenosti. A sada oni kojima se svidio naš rad. Hvala vam. Doviđenja svima.
