Речовини, що не розчиняються у воді. Урок «Здатність води розчиняти тверді речовини (сіль, цукор та ін.)
Аманбаєва Жанар Жумабеківна
Актюбінська область м.Шалкар
Середня школа №5
Предмет: Початкова школа
Тема: Вода – розчинник. Розчинні і нерозчинні у воді речей.
Завдання уроку: дати уявлення про воду як розчинника, про розчинні та нерозчинні речовини; ознайомити з поняттям «фільтр», з найпростішими способами визначення розчинних та нерозчинних речовин; підготувати доповідь на тему "Вода - розчинник".
Обладнання та наочні посібники: підручники, хрестоматії, зошити для самостійної роботи; набори: склянки порожні та з кип'яченою водою; коробочки з кухонною сіллю, цукром, річковим піском, глиною; чайні ложки, лійки, фільтри з паперових серветок; гуаш (акварельні фарби), пензлі та листи для рефлексії; презентація, виконана у Power Point, мультимедійний проектор, екран.
ХІД УРОКУ
I. Організаційний момент
У. Доброго ранку! (Слайд 1)
Запрошую вас на третє засідання шкільного наукового клубу «Ми та навколишній світ».
ІІ. Повідомлення теми та мети уроку
Вчитель. Сьогодні у нас гості, вчителі з інших шкіл, що прийшли на засідання клубу. Пропоную голові клубу, Порошиній Анастасії відкрити засідання.
Голова. Ми сьогодні зібралися на засідання клубу на тему «Вода – розчинник». Завдання всім присутнім: підготувати доповідь «Вода – розчинник». На цьому уроці вам знову доведеться стати дослідниками властивостей води. Вивчати ці властивості ви будете у своїх лабораторіях, за допомогою «консультантів» – Макаренкова Михайла, Старкової Олесі та Стеніної Юлії. Кожна лабораторія повинна виконати наступне завдання: провести досліди та спостереження, а наприкінці засідання обговорити план повідомлення «Вода – розчинник».
ІІІ. Вивчення нового матеріалу
У. З дозволу голови хочу зробити перше повідомлення. (Слайд 2) Таке ж засідання на тему «Вода – розчинник» нещодавно провели учні села Мирного. Відкрив засідання Костя Погодін, який нагадав усім присутнім ще про одну дивовижну властивість води: багато речовин у воді можуть розпадатися на невидимі дрібні частинки, тобто розчинятися. Отже, для багатьох речовин вода – добрий розчинник. Після цього Маша запропонувала провести досліди та виявити способи, за допомогою яких можна буде отримати відповідь на запитання, чи розчиняється речовина у воді чи ні.
У. Пропоную вам на засіданні клубу визначити розчинність у воді таких речовин, як кухонна сіль, цукор, річковий пісок та глина.
Припустимо, яка речовина, на вашу думку, розчиниться у воді, а яка не розчиниться. Висловіть свої припущення, здогадки та продовжіть висловлювання: (Слайд 3)
У. Подумаємо разом, які гіпотези підтверджуватимемо. (Слайд 3)
Припустимо … (сіль розчиниться у воді)
Допустимо … (цукор розчиниться у воді)
Можливо … (пісок не розчиниться у воді)
Що, якщо… (глина не розчиниться у воді)
У. Давайте, і ми проведемо досліди, які допоможуть нам розібратися. Перед роботою голова нагадає вам правила під час проведення дослідів та роздасть картки, на яких ці правила надруковані. (Слайд 4)
П. Подивіться екран, де записані правила.
«Правила під час проведення дослідів»
Необхідно дбайливо ставитись до всіх приладів. Їх можна не лише розбити, ними можна й поранитися.
Під час роботи можна не лише сидіти, а й стояти.
Досвід проводить один із учнів (доповідач), інші мовчки спостерігають або на прохання доповідача допомагають йому.
Обмін думками щодо результатів проведеного досвіду починається лише після того, як доповідач дозволяє його розпочати.
Перемовлятися один з одним треба тихо, не заважаючи іншим.
Підходити до столу та проводити заміну лабораторного обладнання можна лише за дозволом голови.
IV. Практична робота
У. Пропоную голові обрати «консультанта», який прочитає вголос із підручника порядок дій під час першого досвіду. (Слайд 5)
1) П. Проведіть досвід із кухонною сіллю. Перевірте, чи розчиняється у воді кухонна сіль.
«Консультант» з кожної лабораторії бере один із підготовлених наборів і проводить досвід із кухонною сіллю. У прозору склянку наливає кип'ячену воду. Всипає у воду невелику кількість кухонної солі. Група спостерігає, що відбувається із кристаликами солі, і досліджує воду на смак.
Голова (як у грі КВК) зачитує одне й те саме питання кожній групі, а представники від лабораторій відповідають на них.
П. (Слайд 6) Чи змінилася прозорість води? (Прозорість не змінилася)
Чи змінився колір води? (Колір не змінився)
Чи змінився смак води? (Вода стала солоною)
Чи можна сказати, що сіль зникла? (Так, вона розчинилася, зникла, її не видно)
У. Зробіть висновок. (Сіль розчинилася) (Слайд 6)
П. Прошу всіх розпочати виконання другого досвіду, для якого необхідно використовувати фільтри.
У. Що таке фільтр? (Прилад, пристрій чи споруда для очищення рідин, газів від твердих частинок, домішок.) (Слайд 7)
У. Прочитайте вголос порядок дій під час випробування з фільтром. (Слайд 8)
Учні пропускають воду із сіллю через фільтр, спостерігають та досліджують воду на смак.
П. (Слайд 9) Чи залишилася сіль на фільтрі? (На фільтрі харчова сіль не залишилася)
Чи вдалося очистити воду від солі? (Харкова сіль пройшла з водою через фільтр)
Зробіть висновок зі своїх спостережень. (Сіль розчинилася у воді) (Слайд 9)
У. Чи підтвердилася ваша гіпотеза?
У. Все правильно! Молодці!
У. Результати досвіду оформіть письмово в Зошит для самостійної роботи (с. 30). (Слайд 10)
2) П. (Слайд 11) Зробимо такий самий досвід ще раз, тільки замість солі покладемо чайну ложку цукрового піску.
«Консультант» із кожної лабораторії бере другий набір і проводить досвід із цукром. У прозору склянку наливає кип'ячену воду. Всипає у воду невелику кількість цукру. Група спостерігає, що відбувається та досліджує воду на смак.
П. (Слайд 12) Чи змінилася прозорість води? (Прозорість води не змінилася)
Чи змінився колір води? (Колір води не змінився)
Чи змінився смак води? (Вода стала солодкою)
Чи можна сказати, що цукор зник? (Цукор став невидимим у воді, вода його розчинила)
У. Зробіть висновок. (Цукор розчинився) (Слайд 12)
У. Пропустіть воду із цукром через паперовий фільтр. (Слайд 13)
Учні пропускають воду із цукром через фільтр, спостерігають та досліджують воду на смак.
П. (Слайд 14) Чи залишився цукор на фільтрі? (На фільтрі цукру не видно)
Чи змінився смак води? (Смак води не змінився)
Чи вдалося очистити воду від цукру? (Воду від цукру очистити не вдалося, разом із водою він пройшов через фільтр)
У. Зробіть висновок. (Цукор розчинився у воді) (Слайд 14)
У. Чи підтвердилася гіпотеза?
У. Правильно. Молодці!
У. Результати досвіду оформіть письмово в Зошит для самостійної роботи. (Слайд 15)
3) П. (Слайд 16) Перевіримо затвердження та проведемо досвід із річковим піском.
У. Прочитайте у підручнику порядок дій під час проведення досвіду.
Проводять досвід із річковим піском. Розмішують у склянці з водою чайну ложку річкового піску. Дають суміші відстоятися. Спостерігають, що відбувається з піщинками та водою.
П. (Слайд 17) Чи змінилася прозорість води? (Вода стала каламутною, брудною)
Чи змінився колір води? (Колір води змінився)
Чи зникли піщинки? (Більше важкі піщинки опускаються на дно, а дрібні плавають у воді, роблячи її каламутною)
У. Зробіть висновок. (Пісок не розчинився) (Слайд 17)
У. (Слайд 18) Пропустіть вміст склянки через паперовий фільтр.
Учні пропускають воду із цукром через фільтр, спостерігають.
П. (Слайд 19) Що відбувається через фільтр, а що залишається на ньому? (Вода проходить через фільтр, а річковий пісок залишився на фільтрі та піщинки добре видно)
Чи очистилася вода від піску? (Фільтр допомагає очистити воду від часток, які в ній не розчиняються)
У. Зробіть висновок. (Річковий пісок у воді не розчинився) (Слайд 19)
У. Чи правильним було ваше припущення про розчинність піску у воді?
У. Чудово! Молодці!
У. Результати досвіду оформіть письмово в Зошит для самостійної роботи. (Слайд 20)
4) П. (Слайд 21) Зробіть такий самий досвід зі шматочком глини.
Проводять досвід із глиною. Розмішують у склянці з водою шматочок глини. Дають суміші відстоятися. Спостерігають, що відбувається з глиною та водою.
П. (Слайд 22) Чи змінилася прозорість води? (Вода стала каламутною)
Чи змінився колір води? (Так)
Чи зникли частки глини? (Більше важкі частинки опускаються на дно, а дрібні плавають у воді, роблячи її каламутною)
У. Зробіть висновок. (Глина не розчинилася у воді) (Слайд 22)
У. (Слайд 23) Пропустіть вміст склянки через паперовий фільтр.
П. (Слайд 24) Що відбувається через фільтр, а що залишається на ньому? (Вода проходить через фільтр, а не частинки, що розчинилися, залишаються на фільтрі.)
Чи очистилася вода від глини? (Фільтр допоміг очистити воду від частинок, що не розчинилися у воді)
У. Зробіть висновок. (Глина не розчиняється у воді) (Слайд 24)
У. Гіпотеза підтвердилася?
У. Молодці! Все правильно!
У. Прошу одного з членів групи зачитати висновки, записані в зошиті всім присутнім.
У. Чи є у когось доповнення, уточнення?
У. Зробимо висновки із дослідів. (Слайд 25)
Чи всі речовини розчиняються у воді? (Сіль, цукровий пісок розчинилися у воді, а пісок та глина не розчинилися.)
Чи завжди за допомогою фільтра можна виявити, розчиняється речовина у воді чи ні? (Розчинені у воді речовини проходять через фільтр разом з водою, а не частинки, що розчинилися, залишаються на фільтрі)
У. Прочитайте про розчинність речовин у воді у підручнику (с. 87).
Зробіть висновок про властивість води як розчинника. (Вода – розчинник, але не всі речовини в ній розчиняються) (Слайд 25)
У. Раджу членам клубу прочитати розповідь у хрестоматії «Вода – розчинник» (с. 46). (Слайд 26)
Чому ж ученим поки що не вдалося отримати абсолютно чисту воду? (Бо у воді розчинені сотні, а може й тисячі різних речовин)
У. Як люди використовують властивість води розчиняти деякі речовини?
(Слайд 27) Несмачна вода стає солодкою або солоною завдяки цукру або солі, оскільки вода розчиняє та набуває їх смаку. Цю властивість людина використовує, коли готує їжу: заварює чай, варить компот, супи, солить і консервує овочі, заготовляє варення.
(Слайд 28) Коли ми миємо руки, вмиваємося або купаємося, коли стираємо одяг, то використовуємо рідку воду та її властивість – розчинника.
(Слайд 29) У воді також розчиняються гази, зокрема кисень. Завдяки цьому у річках, озерах, морях живуть риби та інші. Доторкаючись до повітря, вода розчиняє кисень, вуглекислий газ та інші гази, що знаходяться в ньому. Для живих організмів, що у воді, наприклад, риб, дуже важливий кисень, розчинений у воді. Він їм потрібний для дихання. Якби кисень не розчинявся у воді, то водойми були б неживими. Знаючи це, люди не забувають насичувати киснем воду в акваріумі, де живуть рибки, або прорубують взимку ополонки у водоймах для покращення життя під льодом.
(Слайд 30) Коли малюємо акварельними фарбами чи гуашшю.
У. Зверніть увагу на завдання, записане на дошці. (Слайд 31) Пропоную скласти колективний план виступу на тему "Вода - розчинник". Обговоріть його у своїх лабораторіях.
Заслуховування планів на тему «Вода – розчинник», складених учнями.
У. Давайте разом сформулюємо план виступу. (Слайд 31)
Зразковий план виступу на тему «Вода – розчинник»
Вступ.
Розчинення речовин у воді.
Висновки.
Використання людьми властивості води розчиняти деякі речовини.
Екскурсія до «Виставкової зали». (Слайд 32)
У. Під час підготовки повідомлення ви можете використовувати додаткову літературу, підібрану хлопцями, помічниками доповідачів на тему нашого засідання. (Звернути увагу учнів на виставку книг, інтернет-сторінок)
V. Підсумок уроку
Яку якість води досліджували на засіданні клубу? (Властивість води як розчинника)
Якого висновку ми дійшли, дослідивши цю властивість води? (Вода – хороший розчинник для деяких речовин.)
Як ви вважаєте, важко бути дослідниками?
Що здалося найскладнішим, найцікавішим?
Чи знадобляться вам знання, набуті в ході дослідження цієї властивості води в подальшому житті? (Слайд 33) (Дуже важливо пам'ятати про те, що вода – розчинник. Вода розчиняє солі, серед яких є як корисні для людини, так і шкідливі. Тому пити воду з джерела, якщо ви не знаєте, чи чиста вона, не можна. Не даремно в народі є прислів'я: «Не всяка водиця для пиття годиться».)
VI. Рефлексія
Як ми використовуємо властивість води розчиняти деякі речовини під час уроків образотворчого мистецтва? (Коли малюємо акварельними фарбами чи гуашшю)
Пропоную вам, використовуючи цю властивість води, розфарбувати воду в склянці в такий колір, який найповніше відповідає вашому настрою. (Слайд 34)
"Жовтий колір" - радісний, світлий, гарний настрій.
"Зелений колір" - спокійне, врівноважене.
"Синій колір" - сумний, сумний, тужливий настрій.
Покажіть свої листи із розфарбованою водою у склянці.
VII. Оцінювання
Дякую голові, «консультантам» та всім учасникам засідання за активну роботу.
VIII. Домашнє завдання
Секрет простий, але геніальний. Молекула води сама собою електронейтральна. Проте електричний заряд усередині молекули розподілено дуже нерівномірно. Область атомів водню має позитивно налаштований «характер», а «місце проживання» кисню славиться виразною негативною зарядженістю.
Якщо енергія тяжіння молекул води до молекул будь-якої речовини переважає в порівнянні з енергією тяжіння між молекулами води, речовина розчиняється. Якщо ж такої умови не дотримується, то «дива» теж, відповідно, не відбувається.
Головним «світлофором» із запаленим червоним кольором для води є жири. Саме тому, якщо ми раптом «нагороджуємо» одяг виразною маслянистою плямою, фраза «Просто додай води» у цій ситуації не буде рятівною.
Хоча, через те, що підсвідомо ми звикли бачити воду в ролі універсального розчинника, якому практично будь-яка проблема «по плечу», ми часто все одно намагаємося вирішити проблему за допомогою води. І коли у нас нічого не виходить, то найчастіше ми сердимося, а насправді, треба було б… радіти. Так, саме радіти!
Адже тому, що вода позбавлена можливості розчиняти жири, ми можемо … жити. Тому що саме завдяки тому, що жири входять для води в «чорний список», не розчиняємося ми самі.
А ось солі, луги та кислоти для води — справжні «ласощі». До речі, такі хімічні властивості знову — таки припадають дуже на руку людині. Адже якби це було не так, то продукти розпаду створювали б в організмі справжнє звалище, а кров би автоматично згущалася. Тому, якщо людину позбавити води, то вже на 5 добу вона вмирає. Крім того, безумовно, якщо регулярно не одержувати необхідної кількості («середньостатистична» норма 2-3 літри на добу), нерозчинені солі значно збільшують ризик утворення каменів у нирках, а також сечовому міхурі.
Втім, безумовно, саме через те, що вода розчиняє, наприклад, ті ж солі, не варто перетворюватися і на безконтрольного «водохліба», що ставить зухвалі «рекорди», просто тому, що до того зобов'язав якусь суперечку. Адже так можна дуже порушити мінеральний баланс організму.
До речі, пропускаючи через себе (причому, як у прямому, так і переносному значенні) і розуміючи фізико-хімічну сутність цього явища, легко зрозуміти і роль води як розчинник у багатьох інших сферах як побутового, так і виробничого плану.
розчиномназивається термодинамічно стійка гомогенна (однофазна) система змінного складу, що складається з двох або більше компонентів (хімічних речовин). Компонентами, що становлять розчин, є розчинник і розчинена речовина. Зазвичай розчинником вважається той компонент, який у чистому вигляді існує в такому агрегатному стані, що і отриманий розчин (наприклад, у разі водного розчину солі розчинником є, звичайно, вода). Якщо обидва компоненти до розчинення перебували в однаковому агрегатному стані (наприклад, спирт і вода), то розчинником вважається компонент, що знаходиться в більшій кількості.
Розчини бувають рідкими, твердими та газоподібними.
Рідкі розчини – розчини солей, цукру, спирту у воді. Рідкі розчини можуть бути водними та неводними. Водні розчини – це розчини, у яких розчинником є вода. Неводні розчини – це розчини, у яких розчинниками є органічні рідини (бензол, спирт, ефір тощо.). Тверді розчини – метали металів. Газоподібні розчини – повітря та інші суміші газів.
Процес розчинення. Розчинення – це складний фізико-хімічний процес. При фізичному процесі відбувається руйнування структури речовини, що розчиняється, і розподіл її частинок між молекулами розчинника. Хімічний процес – це взаємодія молекул розчинника з частинками розчиненої речовини. В результаті цієї взаємодії утворюються сольвати.Якщо розчинником є вода, то сольвати, що утворюються, називаються гідратами.Процес утворення сольватів називається сольватацією, процес утворення гідратів – гідратацією. При упарюванні водних розчинів утворюються кристалогідрати - це кристалічні речовини, до складу яких входить певна кількість молекул води (кристалізаційна вода). Приклади кристалогідратів: CuSO 4 . 5H 2 O – пентагідрат сульфату міді (II); FeSO 4 . 7H 2 O – гептагідрат сульфату заліза (ІІ).
Фізичний процес розчинення йде з поглинанняменергії, хімічний – з виділенням. Якщо в результаті гідратації (сольватації) виділяється більше енергії, ніж поглинається при руйнуванні структури речовини, то розчинення – екзотермічнийпроцес. Виділення енергії відбувається при розчиненні NaOH, H 2 SO 4 , Na 2 CO 3 , ZnSO 4 та інших речовин. Якщо руйнування структури речовини треба більше енергії, ніж її виділяється при гідратації, то розчинення – ендотермічнийпроцес. Поглинання енергії відбувається при розчиненні у воді NaNO 3 , KCl, NH 4 NO 3 , K 2 SO 4 , NH 4 Cl та деяких інших речовин.
Кількість енергії, що виділяється або поглинається під час розчинення, називається тепловим ефектом розчинення.
Розчинністьречовини називається його здатність розподілятися в іншій речовині у вигляді атомів, іонів або молекул із утворенням термодинамічно стійкої системи змінного складу. Кількісною характеристикою розчинності є коефіцієнт розчинностіякий показує, яка максимальна маса речовини може розчинитися в 1000 або 100 г води при цій температурі. Розчинність речовини залежить від природи розчинника та речовини, від температури та тиску (для газів). Розчинність твердих речовин переважно збільшується при підвищенні температури. Розчинність газів із підвищенням температури зменшується, але при підвищенні тиску збільшується.
За розчинністю у воді речовини ділять на три групи:
1. Добре розчинні (р.). Розчинність речовин більше 10 г на 1000г води. Наприклад, 2000 г цукру розчиняється у 1000 г води, або в 1 л води.
2. Малорозчинні (м.). Розчинність речовин від 0,01 г до 10 г до 1000 г води. Наприклад, 2 г гіпсу (CaSO 4 . 2 H 2 O) розчиняється у 1000 г води.
3. Майже нерозчинні (н.). Розчинність речовин менше 0,01 г 1000 г води. Наприклад, у 1000 г води розчиняється 1,5 . 10-3 г AgCl.
При розчиненні речовин можуть утворитися насичені, ненасичені та пересичені розчини.
Насичений розчин– це розчин, який містить максимальну кількість речовини, що розчиняється, за даних умов. При додаванні речовини до такого розчину речовина більше не розчиняється.
Ненасичений розчин– це розчин, який містить менше речовини, що розчиняється, ніж насичений за даних умов. При додаванні речовини до такого розчину речовина ще розчиняється.
Іноді вдається отримати розчин, в якому розчиненої речовини міститься більше, ніж насиченому розчині при даній температурі. Такий розчин називається пересиченим. Цей розчин одержують при обережному охолодженні насиченого розчину до кімнатної температури. Пересичені розчини дуже нестійкі. Кристалізацію речовини в такому розчині можна викликати шляхом потирання скляною паличкою стінок судини, в якій знаходиться цей розчин. Цей спосіб застосовується під час виконання деяких якісних реакцій.
Розчинність речовини може виражатися молярною концентрацією її насиченого розчину (п.2.2).
Константа розчинності. Розглянемо процеси, що виникають при взаємодії малорозчинного, але сильного електроліту сульфату барію BaSO 4 з водою. Під дією диполів води іони Ba 2+ і SO 4 2 - з кристалічних ґрат BaSO 4 будуть переходити в рідку фазу. Одночасно з цим процесом під впливом електростатичного поля кристалічних грат частина іонів Ba 2+ і SO 4 2 - знову буде осаджуватися (рис.3). При цій температурі в гетерогенній системі, нарешті, встановиться рівновага: швидкість процесу розчинення (V 1) дорівнюватиме швидкості процесу осадження (V 2), тобто.
BaSO 4 ⇄ Ba 2+ + SO 4 2 -
тверда розчин
Мал. 3. Насичений розчин сульфату барію
Розчин, що знаходиться в рівновазі з твердою фазою BaSO 4 називається насиченимщодо сульфату барію.
Насичений розчин є рівноважною гетерогенною системою, яка характеризується константою хімічної рівноваги:
, (1)
де a (Ba 2+) – активність іонів барію; a(SO 4 2-) – активність сульфат-іонів;
a (BaSO 4) – активність молекул сульфату барію.
Знаменник цього дробу – активність кристалічного BaSO 4 – є постійною величиною, що дорівнює одиниці. Добуток двох констант дає нову постійну величину, яку називають термодинамічною константою розчинностіі позначають К s °:
До s° = a(Ba 2+) . a(SO 4 2-). (2)
Цю величину раніше називали добутком розчинності та позначали ПР.
Таким чином, у насиченому розчині малорозчинного сильного електроліту добуток рівноважних активностей його іонів є постійна величина при даній температурі.
Якщо прийняти, що насиченому розчині малорозчинного електроліту коефіцієнт активності f~1, то активність іонів у разі можна замінити їх концентраціями, оскільки а( X) = f (X) . С( X). Термодинамічна константа розчинності К s ° перейде в концентраційну константу розчинності К s:
До s = С(Ba 2+) . С(SO 4 2-), (3)
де С(Ba 2+) та С(SO 4 2 -) – рівноважні концентрації іонів Ba 2+ та SO 4 2 - (моль/л) у насиченому розчині сульфату барію.
Для спрощення розрахунків зазвичай користуються концентраційною константою розчинності К s , приймаючи f(Х) = 1 (додаток 2).
Якщо малорозчинний сильний електроліт утворює при дисоціації кілька іонів, то вираз К s (або К s °) входять відповідні ступені, рівні стехіометричним коефіцієнтам:
PbCl 2 ⇄ Pb 2+ + 2 Cl -; K s = С (Pb 2+) . 2 (Cl -);
Ag 3 PO 4 ⇄ 3 Ag + + PO 4 3 -; K s = 3 (Ag +) . (PO 4 3 -).
У загальному вигляді вираз концентраційної константи розчинності для електроліту A m B n ⇄ m A n+ + n B m – має вигляд
K s = m (A n+) . З n (B m -),
де С - концентрації іонів A n+ і B m - насиченому розчині електроліту в моль/л.
Величиною K s прийнято користуватися лише щодо електролітів, розчинність яких у воді не перевищує 0,01 моль/л.
Умови утворення опадів
Припустимо, з - фактична концентрація іонів важкорозчинного електроліту в розчині.
Якщо З m (A n +) . З n (B m -) > K s то відбудеться утворення осаду, т.к. розчин стає пересиченим.
Якщо З m (A n +) . З n (B m -)< K s , то раствор является ненасыщенным и осадок не образуется.
Властивості розчинів. Нижче розглянемо властивості розчинів неелектролітів. У разі електролітів у наведені формули вводиться поправочний ізотонічний коефіцієнт.
Якщо в рідині розчинена нелетюча речовина, то тиск насиченої пари над розчином менше тиску насиченої пари над чистим розчинником. Одночасно зі зниженням тиску пари над розчином спостерігається зміна її температури кипіння та замерзання; температури кипіння розчинів підвищуються, а температури замерзання знижуються проти температурами, характеризуючими чисті розчинники.
Відносне зниження температури замерзання чи відносне підвищення температури кипіння розчину пропорційно його концентрації.
Поняття розчинності використовується в хімії для опису властивостей твердої речовини, що змішується з рідиною та розчиняється в ній. Повністю розчиняються лише іонні (заряджені) сполуки. Для практичних потреб достатньо пам'ятати кілька правил або вміти знайти їх, щоб при нагоді скористатися ними і дізнатися, розчиняться чи ні ті чи інші іонні речовини у воді. Фактично, у будь-якому випадку розчиняється деяка кількість атомів, навіть якщо зміни не помітні, тому для проведення точних експериментів іноді потрібно обчислити цю кількість.
Кроки
Використання простих правил
-
Дізнайтеся більше про іонні з'єднання.У нормальному стані кожен атом має певну кількість електронів, але іноді може захопити додатковий електрон чи втратити свій. В результаті утворюється іонщо має електричний заряд. Якщо іон з негативним зарядом (додатковим електроном) зустрічає іон з позитивним зарядом (без електрона), вони зв'язуються разом, подібно до протилежних полюсів двох магнітів. В результаті утворюється іонна сполука.
- Іони з негативним зарядом називаються аніонами, а іони з позитивним зарядом - катіонами.
- У нормальному стані кількість електронів в атомі дорівнює числу протонів, внаслідок чого атом електрично нейтральний.
-
Дізнайтеся більше про розчинність.Молекули води (H 2 O) мають своєрідну структуру, що робить їх схожими на магніт: з одного кінця вони мають позитивний, а з другого - негативний заряд. При поміщенні у воду іонної сполуки ці водяні "магніти" збираються навколо його молекул і прагнуть відтягнути позитивні і негативні іони один від одного. Молекули деяких іонних сполук не дуже міцні, і такі речовини розчинніу воді, оскільки молекули води відтягують іони одна від одної та розчиняють їх. В інших сполуках іони пов'язані міцніше, і вони нерозчинніоскільки молекули води не в змозі розтягнути іони в сторони.
- У молекулах деяких сполук внутрішні зв'язки можна порівняти за силою з дією молекул води. Такі сполуки називають слабо розчиннимиоскільки значна частина їх молекул дисоціює, хоча інші залишаються не розчиненими.
-
Вивчіть правила розчинності.Оскільки взаємодія між атомами описується досить складними законами, який завжди можна відразу сказати, які речовини розчиняються, які ні. Знайдіть один з іонів сполуки у наведеному нижче описі того, як зазвичай поводяться різні речовини. Після цього зверніть увагу на другий іон і перевірте, чи ця речовина не відноситься до винятків через незвичайну взаємодію іонів.
- Припустимо, ви маєте справу з хлоридом стронцію (SrCl 2). Знайдіть у наведених нижче кроках (вони виділені жирним шрифтом) іони Sr і Cl. Cl "зазвичай розчинний"; після цього загляньте в наведені нижче винятки. Іони Sr там не згадані, тому з'єднання SrCl повинно розчинятися у воді.
- Нижче відповідних правил наведено найпоширеніші винятки. Існують й інші винятки, проте ви навряд чи зіткнетеся з ними на уроках хімії чи лабораторії.
-
З'єднання розчинні, якщо до їх складу входять іони лужних металів, тобто Li +, Na +, K +, Rb + і Cs +.Це елементи групи IA таблиці Менделєєва: літій, натрій, калій, рубідій та цезій. Майже всі прості сполуки цих елементів розчиняються.
- Виняток:з'єднання Li 3 PO 4 нерозчинне.
-
Сполуки іонів NO 3 - , C 2 H 3 O 2 - , NO 2 - , ClO 3 - і ClO 4 - розчинні.Їх називають відповідно іонами нітратів, ацетатів, нітритів, хлоратів та перхлоратів. Іон ацетату часто позначають абревіатурою OAс.
- Винятки: Ag(OAc) (ацетат срібла) та Hg(OAc) 2 (ацетат ртуті) нерозчинні.
- AgNO 2 - і KClO 4 - лише "слабко розчиняються".
-
З'єднання іонів Cl - , Br - та I - зазвичай розчинні.Іони хлору, брому та йоду утворюють відповідно хлориди, бориди та йодиди, які називають солями галогенів. Ці солі майже завжди розчинні.
- Виняток:якщо другим іоном у парі є іон срібла Ag + , ртуті Hg 2 2+ або свинцю Pb 2+ сіль нерозчинна. Це правильно і менш поширених галогенів з іонами міді Cu + і талію Tl + .
-
Сполуки іона SO 4 2- (сульфати) зазвичай розчиняються.Як правило, сульфати розчиняються у воді, проте є кілька винятків.
- Винятки:нерозчинні сульфати наступних іонів: стронцію Sr 2+ , барію Ba 2+ , свинцю Pb 2+ , срібла Ag + , кальцію Ca 2+ , радію Ra 2+ та двовалентного срібла Hg 2 2+ . Врахуйте, що сульфат срібла і сульфат кальцію все ж таки трохи розчиняються у воді, і іноді їх вважають злегка розчинними речовинами.
-
З'єднання OH - і S 2 - нерозчинні у воді.Це відповідно іони гідроксиду та сульфіду.
- Винятки:пам'ятаєте про лужні метали (група IA) і про те, що майже всі їх сполуки розчиняються? Так ось, іони Li + , Na + , K + , Rb + і Cs + утворюють розчинні гідроксиди та сульфіди. Крім того, розчинні солі кальцію Ca 2+ , стронцію Sr 2+ та барію Ba 2+ (група IIA). Врахуйте, що значна частина молекул гідроксидів цих елементів все ж таки не розчиняється, тому іноді їх вважають "слабко розчинними".
-
З'єднання іонів CO 3 2 - і PO 4 3 - нерозчинні.Ці іони утворюють карбонати та фосфати, які зазвичай не розчиняються у воді.
- Винятки:дані іони утворюють розчинні сполуки з іонами лужних металів: Li+, Na+, K+, Rb+ та Cs+, а також з амонієм NH 4+ .
Використання добутку розчинності K sp
-
Знайдіть добуток розчинності K sp (це постійна величина).Кожне з'єднання має свою константу K sp. Її значення для різних речовин наведені у довідниках та на сайті (англійською мовою). Значення твору розчинності визначаються експериментально і вони можуть значно відрізнятися один від одного в різних джерелах, тому краще користуватися таблицею для sp у вашому підручнику хімії, якщо така таблиця там є. Якщо не зазначено іншого, у більшості таблиць наводиться добуток розчинності при температурі 25ºC.
- Наприклад, якщо ви розчиняєте иодид свинцю PbI 2 , знайдіть йому добуток розчинності. На сайті bilbo.chm.uri.edu вказано значення 7,1×10 -9.
-
Запишіть хімічне рівняння.Спочатку визначте, які іони розпадеться молекула речовини при розчиненні. Потім запишіть рівняння з K sp з одного боку та відповідними іонами з іншого.
- У нашому прикладі молекула PbI 2 розщеплюється на іон Pb 2+ та два іони I - . При цьому достатньо встановити заряд лише одного іона, тому що загалом розчин буде нейтральним.
- Запишіть рівняння: 7,1×10 –9 = 2 .
-
Перетворіть рівняння так, щоб розв'язати його.Перепишіть рівняння у простому алгебраїчному вигляді. Використовуйте при цьому те, що вам відомо про кількість молекул та іонів. Підставте замість числа атомів сполуки, що розчиняється, невідому величину х і виразіть кількість іонів через х.
- У прикладі необхідно переписати таке рівняння: 7,1×10 –9 = 2 .
- Оскільки в сполуку входить лише один атом свинцю (Pb), кількість розчинених молекул дорівнюватиме кількості вільних іонів свинцю. Таким чином, ми можемо прирівняти x.
- Оскільки кожен іон свинцю припадає два іона йоду (I), число атомів йоду слід прирівняти 2x.
- В результаті виходить рівняння 7,1 10 -9 = (x) (2x) 2 .
-
За потреби врахуйте загальні іони.Пропустіть цей крок, якщо речовина розчиняється у чистій воді. Однак якщо ви використовуєте розчин, який вже містить один або більше іонів, що вас цікавлять ("загальних іонів"), розчинність може значно знизитися. Ефект загальних іонів особливо помітний для слабо розчинних речовин, і в подібних випадках можна припускати, що переважна більшість розчинених іонів вже були в розчині раніше. Перепишіть рівняння і врахуйте у ньому відомі молярні концентрації (молей на літр, чи M) вже розчинених іонів. Відкоригуйте невідомі величини x для цих іонів.
- Наприклад, якщо іодид свинцю вже присутній у розчині з концентрацією 0,2M, слід переписати рівняння так: 7,1×10 -9 = (0,2M+x)(2x) 2 . Оскільки величина 0,2M набагато більша за x, можна записати рівняння у вигляді 7,1×10 –9 = (0,2M)(2x) 2 .
-
Розв'яжіть рівняння.Знайдіть величину x, щоб дізнатися, наскільки розчинна дана сполука. Зважаючи на визначення добутку розчинності, відповідь буде виражена в молях розчиненої речовини на літр води. Для обчислення кінцевого результату може знадобитися калькулятор.
- Для розчинення у чистій воді, тобто за відсутності загальних іонів, знаходимо:
- 7,1×10 -9 = (x) (2x) 2
- 7,1×10 -9 = (x) (4x 2)
- 7,1×10 -9 = 4x3
- (7,1×10 -9)/4 = x 3
- x = ∛((7,1×10 -9)/4)
- x = 1,2 x 10 -3 молей на літр води. Це дуже мала кількість, тому дана речовина практично нерозчинна.
Ціль: дізнатися досвідченим шляхом, які тверді речовини розчиняються у воді, а які не розчиняються у воді.
Освітні:
- Ознайомити учнів із поняттями: розчинні та нерозчинні речовини.
- Вчити доводити дослідним шляхом правильність припущень про розчинність (нерозчинність) твердих речовин.
Корекційні:
- Розвивати мову через пояснення роботи, що проводиться.
Вчити самостійно користуватись лабораторним обладнанням, проводити досліди.
Виховні:
- Формувати вміння спілкуватися та працювати у групах.
Виховувати посидючість.
Вигляд уроку: лабораторна робота.
Засоби навчання: підручник "Природознавство" Н.В. Корольова, Є.В. Макаревич
Обладнання для роботи: мензурки, фільтри, інструкції. Тверді речовини: сіль, цукор, сода, пісок, кава, крохмаль, земля, крейда, глина.
Хід уроку
I. Організаційний момент
У: Здрастуйте, хлопці. Вітайте один одного очима. Рада вас бачити, сідайте.
. Повторення пройденогоУ: Повторимо те, що вже знаємо про воду:
- Що відбувається з водою під час нагрівання?
- Що відбувається з водою під час охолодження?
- Що відбувається з водою під час замерзання?
- У яких трьох станах зустрічається вода в природі?
У: Які ви молодці! Усі знаєте!
ІІІ. Вивчення нового матеріалу
(Заздалегідь з учнями погоджу групи, якими вони будуть працювати, хлопці самі обирають керівника лабораторії (на інш. лабораторному занятті може бути обрана інша дитина), яка записує показники досвіду до таблиці та дає усні коментарі при заповненні кінцевої частини таблиці – результату.)
У: Хлопці, сьогодні на лабораторній роботі ми дізнаємось, які речовини вода може розчиняти, а які – ні. Відкрийте зошит, запишіть число та тему уроку «Розчинні та нерозчинні у воді речовини». ( Прикріплюю до дошки.) Яку мету ми сьогодні поставимо на уроці?
Р: Дізнатися, які речовини розчиняються у воді, а які не розчиняються. ( Прикріплюю до дошки.)
Всі речовини в природі можна розділити на дві групи: розчинні і нерозчинні. А які речовини можна назвати розчинними? (Звіримося з підручником стор.80:2) Розчинні у воді речовини – такі, які при поміщенні їх у воду стають невидимими і не осідають на фільтрі під час фільтрації. (Прикріплюю до дошки.)
У: А які речовини можна назвати нерозчинними? (Звіримося з підручником стор.47-2) Нерозчинні у воді речовини – такі, що не розчиняються у воді та осідають на фільтрі (прикріплюю до дошки).
У: Хлопці, як вважаєте, що нам знадобиться для виконання лабораторної роботи?
Р: Вода, якісь речовини, мензурки, фільтр ( показую воду у графині; мензурки, наповнені сл. речовинами: сіллю, цукром, содою, піском, кавою, крохмалем, крейдою, глиною; порожні мензурки, фільтр).
У: Що таке фільтр?
Р: Пристрій для очищення рідин від нерозчинних у ній речовин, що осідають на ньому.
А з яких підручних засобів можна виготовити фільтр? Молодці! А ми будемо використовувати вату ( у вирву поміщаю шматочок вати).
Але перш, ніж приступити до виконання лабораторної роботи заповнимо таблицю (таблиця накреслена на дошці, використовую крейди двох кольорів, якщо учні припускають, що речовина повністю розчиняється у воді, то відзначаю «+» у другій колонці; якщо учні припускають, що речовина залишиться на фільтрі, то «+» у третій колонці, і навпаки;
| Наші припущення | Результат | ||
| Розчинність | Фільтрування | ||
| 1. Вода + пісок | – | + | Н |
| 2. Вода + глина | |||
| 3. Вода + кава | |||
| 4. Вода + крохмаль | |||
| 5. Вода + сода | |||
| 6. Вода + земля | |||
| 7. Вода + цукор | |||
| 8. Вода + крейда | |||
А після виконання лабораторної роботи звіримо наші припущення з отриманими результатами.
У: Кожна лабораторія досліджуватиме дві тверді речовини, всі результати записуватимете у звіт «Розчинні та нерозчинні у воді речовини». Додаток 1
У: Хлопці, це перша ваша самостійна лабораторна робота і перед тим, як приступити до її виконання, послухайте порядок її проведення або інструкцію. ( Роздаю кожній лабораторії, після прочитання обговорюємо.)
Лабораторна робота
(Допомагаю, якщо є необхідність. Може виникнути труднощі з фільтрацією розчину кави, тому що фільтр пофарбується. Для полегшення заповнення звітів пропоную використовувати словосполучення, які прикріплюю на дошку. Додаток 3.)
У: А зараз перевіримо наші припущення. Керівники лабораторій, перевірте, чи підписано ваш звіт та прокоментуйте отримані дослідним шляхом результати. (Начальник лабораторії звітує, фіксую отриманий результат дрібним іншим кольором)
У: Хлопці, які речовини для дослідження виявилися розчинними? Які ні? Скільки збігів виявилося? Молодці. Майже всі наші припущення підтвердилися.
VI. Питання для закріплення
У: Хлопці, а де людина використовує розчин солі, цукру, соди, піску, кави, крохмалю, глини?
VII. Підсумок уроку
У: Яку мету ми сьогодні ставили? Виконали її? Ви молодці? Я дуже задоволена! І ставлю всім «відмінно».
VIII. Домашнє завдання
У: Прочитаєте текст для позакласного читання на стор.43, дайте відповідь на запитання.
Встаньте, будь ласка, ті хлопці, кому наш урок не сподобався. Дякую за чесність. А тепер ті, кому сподобалася наша робота. Дякую. Всім до побачення.
