Что хуже растворяется в воде. Урок "растворимые и нерастворимые в воде вещества"

Понятие растворимости используется в химии для описания свойств твердого вещества, которое смешивается с жидкостью и растворяется в ней. Полностью растворимы лишь ионные (заряженные) соединения. Для практических нужд достаточно помнить несколько правил или уметь найти их, чтобы при случае воспользоваться ими и узнать, растворятся или нет те или иные ионные вещества в воде. Фактически, в любом случае растворяется некоторое количество атомов, даже если изменения не заметны, поэтому для проведения точных экспериментов иногда требуется вычислить это количество.

Шаги

Использование простых правил

1. Узнайте больше об ионных соединениях. В нормальном состоянии каждый атом имеет определенное число электронов, но иногда он может захватить дополнительный электрон или потерять свой. В результате образуется ион , который имеет электрический заряд. Если ион с отрицательным зарядом (дополнительным электроном) встречает ион с положительным зарядом (без электрона), они связываются вместе, подобно противоположным полюсам двух магнитов. В результате образуется ионное соединение.

   • Ионы с отрицательным зарядом называются анионами , а ионы с положительным зарядом - катионами .
   • В нормальном состоянии количество электронов в атоме равно числу протонов, в результате чего атом электрически нейтрален.

2. Узнайте больше о растворимости. Молекулы воды (H 2 O) обладают своеобразной структурой, что делает их похожими на магнит: с одного конца они имеют положительный, а со второго - отрицательный заряд. При помещении в воду ионного соединения эти водяные "магниты" собираются вокруг его молекул и стремятся оттянуть положительные и отрицательные ионы друг от друга. Молекулы некоторых ионных соединений не очень прочны, и такие вещества растворимы в воде, так как молекулы воды оттягивают ионы друг от друга и растворяют их. В других соединениях ионы связаны крепче, и они нерастворимы , поскольку молекулы воды не в состоянии растащить ионы в стороны.

   • В молекулах некоторых соединений внутренние связи сравнимы по силе с действием молекул воды. Такие соединения называют слабо растворимыми , поскольку значительная часть их молекул диссоциирует, хотя другие остаются не растворенными.

3. Изучите правила растворимости. Поскольку взаимодействие между атомами описывается довольно сложными законами, не всегда можно сразу сказать, какие вещества растворяются, а какие нет. Найдите один из ионов соединения в приведенном ниже описании того, как обычно ведут себя различные вещества. После этого обратите внимание на второй ион и проверьте, не относится ли данное вещество к исключениям из-за необычного взаимодействия ионов.

   • Предположим, вы имеете дело с хлоридом стронция (SrCl 2). Найдите в перечисленных ниже шагах (они выделены жирным шрифтом) ионы Sr и Cl. Cl "обычно растворим"; после этого загляните в приведенные ниже исключения. Ионы Sr там не упомянуты, так что соединение SrCl должно растворяться в воде.
   • Ниже соответствующих правил приведены наиболее распространенные исключения. Существуют и другие исключения, однако вы вряд ли столкнетесь с ними на уроках химии или в лаборатории.

4. Соединения растворимы, если в их состав входят ионы щелочных металлов, то есть Li + , Na + , K + , Rb + и Cs + . Это элементы группы IA таблицы Менделеева: литий, натрий, калий, рубидий и цезий. Почти все простые соединения этих элементов растворимы.

   • Исключение: соединение Li 3 PO 4 нерастворимо.

5. Соединения ионов NO 3 - , C 2 H 3 O 2 - , NO 2 - , ClO 3 - и ClO 4 - растворимы. Их называют соответственно ионами нитратов, ацетатов, нитритов, хлоратов и перхлоратов. Ион ацетата часто обозначают аббревиатурой OAс.

   • Исключения: Ag(OAc) (ацетат серебра) и Hg(OAc) 2 (ацетат ртути) нерастворимы.
   • AgNO 2 - и KClO 4 - лишь "слабо растворимы".

6. Соединения ионов Cl - , Br - и I - обычно растворимы. Ионы хлора, брома и йода образуют соответственно хлориды, бориды и йодиды, которые называют солями галогенов. Эти соли почти всегда растворимы.

   • Исключение: если вторым ионом в паре является ион серебра Ag + , ртути Hg 2 2+ или свинца Pb 2+ , соль нерастворима. Это же верно и для менее распространенных галогенов с ионами меди Cu + и таллия Tl + .

7. Соединения иона SO 4 2- (сульфаты) обычно растворимы. Как правило, сульфаты растворяются в воде, однако существует несколько исключений.

   • Исключения: нерастворимы сульфаты следующих ионов: стронция Sr 2+ , бария Ba 2+ , свинца Pb 2+ , серебра Ag + , кальция Ca 2+ , радия Ra 2+ и двухвалентного серебра Hg 2 2+ . Учтите, что сульфат серебра и сульфат кальция все же немного растворяются в воде, и иногда их считают слегка растворимыми веществами.

8. Соединения OH - и S 2- нерастворимы в воде. Это соответственно ионы гидроксида и сульфида.

   • Исключения: помните о щелочных металлах (группа IA) и о том, что почти все их соединения растворимы? Так вот, ионы Li + , Na + , K + , Rb + и Cs + образуют растворимые гидроксиды и сульфиды. Кроме того, растворимы соли кальция Ca 2+ , стронция Sr 2+ и бария Ba 2+ (группа IIA). Учтите, что значительная часть молекул гидроксидов этих элементов все же не растворяется, поэтому иногда их считают "слабо растворимыми".

9. Соединения ионов CO 3 2- и PO 4 3- нерастворимы. Эти ионы образуют карбонаты и фосфаты, которые обычно не растворяются в воде.

   • Исключения: данные ионы образуют растворимые соединения с ионами щелочных металлов: Li + , Na + , K + , Rb + и Cs + , а также с аммонием NH 4 + .

   Использование произведения растворимости K sp

   1. Найдите произведение растворимости K sp (это постоянная величина). Каждое соединение имеет свою константу K sp . Ее значения для различных веществ приведены в справочниках и на сайте (на английском языке). Значения произведения растворимости определяются экспериментально и они могут значительно отличаться друг от друга в различных источниках, поэтому лучше пользоваться таблицей для K sp в вашем учебнике химии, если такая таблица там есть. Если не указано другого, в большинстве таблиц приводится произведение растворимости при температуре 25ºC.

      • К примеру, если вы растворяете иодид свинца PbI 2 , найдите для него произведение растворимости. На сайте bilbo.chm.uri.edu указано значение 7,1×10 –9 .

   2. Запишите химическое уравнение. Сначала определите, на какие ионы распадется молекула вещества при растворении. Затем запишите уравнение с K sp с одной стороны и соответствующими ионами с другой.

      • В нашем примере молекула PbI 2 расщепляется на ион Pb 2+ и два иона I - . При этом достаточно установить заряд лишь одного иона, так как в целом раствор будет нейтральным.
      • Запишите уравнение: 7,1×10 –9 = 2 .

   3. Преобразуйте уравнение так, чтобы решить его. Перепишите уравнение в простом алгебраическом виде. Используйте при этом то, что вам известно о количестве молекул и ионов. Подставьте вместо числа атомов растворяемого соединения неизвестную величину х и выразите количество ионов через х.

      • В нашем примере необходимо переписать следующее уравнение: 7,1×10 –9 = 2 .
      • Поскольку в соединение входит лишь один атом свинца (Pb), число растворенных молекул будет равняться количеству свободных ионов свинца. Таким образом, мы можем приравнять и x.
      • Поскольку на каждый ион свинца приходится два иона йода (I), число атомов йода следует приравнять 2x.
      • В результате получается уравнение 7,1×10 –9 = (x)(2x) 2 .

   4. При необходимости учтите общие ионы. Пропустите данный шаг, если вещество растворяется в чистой воде. Однако если вы используете раствор, который уже содержит один или более интересующих вас ионов ("общих ионов"), растворимость может значительно снизиться. Эффект общих ионов особенно заметен для слабо растворимых веществ, и в подобных случаях можно предполагать, что подавляющее большинство растворенных ионов уже присутствовали в растворе ранее. Перепишите уравнение и учтите в нем известные молярные концентрации (молей на литр, или M) уже растворенных ионов. Откорректируйте неизвестные величины х для этих ионов.

      • Например, если иодид свинца уже присутствует в растворе с концентрацией 0,2M, следует переписать уравнение следующим образом: 7,1×10 –9 = (0,2M+x)(2x) 2 . Поскольку величина 0,2M намного больше x, можно записать уравнение в виде 7,1×10 –9 = (0,2M)(2x) 2 .

   5. Решите уравнение. Найдите величину x, чтобы узнать, насколько растворимо данное соединение. Ввиду определения произведения растворимости ответ будет выражен в молях растворенного вещества на литр воды. Для вычисления конечного результата может понадобиться калькулятор.

      • Для растворения в чистой воде, то есть при отсутствии общих ионов, находим:
      • 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 молей на литр воды . Это очень малое количество, поэтому данное вещество практически нерастворимо.

О том, что вода является отличным растворителем, все мы знаем ещё с детства. Но какое «магическое действие» происходит в тот момент, когда к тому или иному веществу присоединяется вода? И почему, если этот растворитель считается универсальным, есть всё же те вещества — «белые вороны», которые никогда не будут по силам воде?

Секрет прост, но гениален. Молекула воды сама по себе электронейтральна. Однако электрический заряд внутри молекулы распределен очень неравномерно. Область атомов водорода имеет положительно настроенный «характер», а «местожительство» кислорода славится выразительной отрицательной заряженностью.

Если энергия притяжения молекул воды к молекулам какого-либо вещества преобладает по сравнению с энергией притяжения между молекулами воды, то вещество растворяется. Если же такое условие не соблюдается, то «чуда» тоже, соответственно, не происходит.

Главным «светофором» с зажжённым красным цветом для воды являются жиры. Именно поэтому, если мы вдруг «награждаем» одежду выразительным маслянистым пятном, фраза «Просто добавь воды» в этой ситуации не будет спасительной.

Хотя, из-за того, что подсознательно мы привыкли видеть воду в роли универсального растворителя, которому практически — любая проблема «по плечу», мы часто всё равно пытаемся решить проблему с помощью воды. И когда у нас ничего не получается, то чаще всего мы сердимся, а на самом деле, надо бы… радоваться. Да, именно радоваться!

Ведь по той причине, что вода лишена возможности растворять жиры, мы можем … жить.Потому что именно благодаря тому, что жиры входят для воды в «чёрный список», не растворяемся мы сами.

А вот соли, щелочи и кислоты для воды — настоящее «лакомство». Кстати, такие химические свойства опять — таки приходятся очень на руку человеку. Ведь если бы это было не так, то продукты распада бы создавали в организме настоящую свалку, а кровь бы автоматически сгущалась. Поэтому, если человека лишить воды, то уже на 5 сутки он умирает. Кроме того, безусловно, если регулярно не получать необходимое количество («среднестатистическая» норма 2-3 литра в сутки), нерастворенные соли значительно увеличивают риск образования камней в почках, а также мочевом пузыре.

Впрочем, безусловно, именно из-за того, что вода растворяет, например, те же соли, не стоить превращаться и в бесконтрольного «водохлёба», ставящего дерзкие «рекорды», просто потому что к тому обязал какой-нибудь спор. Ведь так можно очень сильно нарушить минеральный баланс организма.

Кстати, пропуская через себя (причём, как в прямом, так и переносном смысле) и понимая физико-химическую сущность этого явления, легко понять и роль воды в качестве растворителя во многих других сферах как бытового, так и производственного плана.

Маргарита Халисова
Конспект занятия «Вода - растворитель. Очищение воды»

Тема : Вода – растворитель . Очищение воды .

Цель : закрепить понимание того, что вещества в воде не исчезают, а растворяются .

Задачи :

1. Выявить вещества, которые растворяются в воде и которые не растворяются в воде .

2. Познакомить со способом очистки воды – фильтрованием .

3. Создать условия для выявления и проверки различных способов очистки воды .

4. Закрепить знания о правилах безопасного поведения при работе с различными веществами.

5. Развивать логическое мышление путем моделирования проблемных ситуаций и их решения.

6. Воспитывать аккуратность и безопасное поведение при работе с различными веществами.

7. Воспитывать интерес к познавательной деятельности, экспериментированию.

Образовательные области :

Познавательное развитие

Социально – коммуникативное развитие

Физическое развитие

Словарная работа :

обогащение : фильтр, фильтрование

активизация : воронка

Предварительная работа : беседы о воде, её роли в жизни человека; проводили наблюдения за водой в детском саду, дома; опыты с водой; рассматривали иллюстрации на тему «Вода » ; знакомились с правилами безопасности во время исследования и экспериментирования; загадывание загадок о воде; чтение художественной литературы, экологические сказки; игры о воде.

Демонстрационно-наглядный материал : кукла в синем костюме «Капелька» .

Раздаточный материал : стаканы пустые, с водой; растворители : сахар, соль, мука, песок, пищевой краситель, растительное масло ; пластмассовые ложечки, воронки, марлевые салфетки, ватные диски, фартуки клеёнчатые, кружки с чаем, лимон, варенье, одноразовые тарелки, клеёнка на столы.

Ход НОД

Воспитатель : - Ребята, прежде чем начать с вами беседу, я хочу загадать вам загадку :

В морях и реках обитает

Но часто по небу летает.

А как наскучит ей летать

На землю падает опять. (вода )

Догадались, о чём будет беседа? Правильно, о воде. Мы уже знаем, что вода – это жидкость .

Давайте вспомним какие свойства воды мы с вами установили с помощью опытов на других занятиях . Перечислите.

Дети :

1. У воды нет запаха .

2. Нет вкуса.

3. Она прозрачная.

4. Бесцветная.

5. Вода принимает форму того сосуда, в который её наливают.

6. Имеет вес.

Воспитатель : - Правильно. А хотите опять поэкспериментировать с водой. Для этого нужно нам ненадолго превратиться в учёных и заглянуть в нашу лабораторию экспериментирования :

Вправо, влево повернись,

В лаборатории окажись.

(дети подходят к мини-лаборатории) .

Воспитатель : - Ребята, посмотрите, кто опять у нас в гостях? И что нового появилось в лаборатории?

Дети : - «Капелька» , внучка деда Зная и красивая коробка.

Хотите узнать что лежит в этой коробке? Отгадайте загадки :

1. Отдельно – я не так вкусна,

Но в пище – каждому нужна (соль)

2. Я бел как снег,

В чести у всех.

В рот попал –

Там и пропал. (сахар)

3. Из меня пекут ватрушки,

И оладьи, и блины.

Если делаете тесто,

Положить меня должны (мука)

4. Жёлтое, а не солнце,

Льётся, а не вода ,

На сковороде пенится,

Брызгается и шипит (масло)

Пищевой краситель – применяется в кулинарии для украшения тортов, покраски яиц.

Песок – для строительства, играть с ним в песочнице.

Дети рассматривают пробирки с веществами.

Воспитатель : - Все эти вещества принесла «Капелька» для того, чтобы мы помогли ей разобраться в том, что произойдёт с водой при взаимодействии с ними.

Воспитатель : - Что нам нужно для того, чтобы начать нашу работу с водой?

Дети : - Фартуки.

(дети надевают клеёнчатые фартуки и подходят к столу, где на подносе стоят стаканы с чистой водой).

Воспитатель : - Давайте вспомним правила, перед тем как начать работу с этими веществами :

Дети :

1. Нельзя пробовать вещества на вкус – есть возможность отравиться.

2. Нюхать надо осторожно, так как вещества могут быть очень едкими и можно обжечь дыхательные пути.

Воспитатель : - Данил покажет, как правильно это делать (направляя запах от стакана ладошкой) .

I. Исследовательская работа :

Воспитатель : - Ребята, как вы думаете, что изменится, если растворить эти вещества в воде ?

Выслушиваю предполагаемый результат детей до смешивания веществ с водой.

Воспитатель : - Давайте проверим.

Предлагаю детям взять каждому стакан с водой.

Воспитатель : - Посмотрите и определите, какая там вода ?

Дети : - Вода прозрачная , бесцветная, без запаха, холодная.

Воспитатель : - Возьмите пробирку с веществом, которое вы выбрали и растворите в стакане с водой , помешивая ложечкой.

Рассматриваем. Выслушиваю ответы детей. Правильно ли они предполагали.

Воспитатель : - Что произошло с сахаром, солью?

Соль и сахар быстро растворяются в воде , вода остаётся прозрачной , бесцветной.

Мука тоже растворяются в воде , но вода становится мутной .

Но после того как вода немного постоит , мука оседает на дно, но раствор продолжает оставаться мутным.

Вода с песком стала грязной, мутной, если больше не мешать, то песок опустился на дно стакана, его видно, т. е. он не растворился .

Порошок пищевого растворителя быстро изменил цвет воды , значит, растворяется хорошо .

Масло не растворяется в воде : оно либо растекается по её поверхности тонкой плёнкой, либо плавает в воде в виде жёлтых капелек.

Вода – растворитель ! Но не все вещества растворяются в ней .

Воспитатель : - Ребята, мы с вами поработали и «Капелька» предлагает нам отдохнуть.

(Дети садятся за другой стол и проводится игра.

Игра : «Угадай напиток на вкус (чай) ».

Чаепитие с разными вкусами : сахаром, вареньем, лимоном.

II Экспериментальная работа.

Подходим к 1 столу.

Воспитатель : - Ребята, а можно ли воду очистить от этих веществ, которые мы растворяли ? Вернуть ей прежнее состояние прозрачности, без осадка. Как это сделать?

Предлагаю взять свои стаканы с растворами и подойти ко 2 столу.

Воспитатель : - Можно её профильтровать. Для этого нужен фильтр. Из чего можно сделать фильтр? Мы сделаем его с помощью марлевой салфетки и ватного диска. Показываю (в воронку вкладываю марлевую салфетку, сложенную в несколько слоёв, ватный диск и ставлю её в пустой стакан).

Делаем фильтры с детьми.

Показываю способ фильтрования, а затем дети сами фильтруют воду с веществом, который они выбрали.

Напоминаю, чтобы дети не торопились, вливали маленькой струйкой раствор в воронку с фильтром. Говорю пословицу : «Поспешишь – людей насмешишь» .

Рассматриваем, что же произошло после фильтрования воды с разными веществами.

Масло удалось отфильтровать быстро, потому что оно не растворилось в воде , на фильтре хорошо видны следы масла. Так же произошло с песком. Практически не отфильтровались вещества, которые хорошо растворились в воде : сахар, соль.

Вода с мукой после фильтрования стала более прозрачной. Большая часть муки осела на фильтре, только совсем маленькие частицы проскользнули сквозь фильтр и оказались в стакане, поэтому вода не совсем прозрачная.

После фильтрования красителя цвет фильтра изменился, но отфильтрованный раствор тоже остался цветным.

Итог НОД :

1. Какие вещества растворяются в воде ? – сахар, соль, краситель, мука.

2. Какие вещества не растворяются в воде – песок , масло.

3. С каким способом очистки воды мы познакомились ? – фильтрование.

4. С помощью чего? – фильтра.

5. Все ли соблюдали правила безопасности? (один пример) .

6. Что интересного (нового) вы сегодня узнали?

Воспитатель : - Вы сегодня узнали что вода – растворитель , проверили какие вещества растворяются в воде и как можно очистить воду от разных веществ.

«Капелька» благодарит вас за оказанную помощь и дарит вам альбом для зарисовки опытов. На этом наши исследования закончены, возвращаемся из лаборатории в группу :

Вправо, влево повернись.

В группе снова очутись.

Литература :

1. А. И. Иванова Экологические наблюдения и эксперименты в детском саду

2. Г. П. Тугушева, А. Е. Чистякова Экспериментальная деятельность детей среднего и старшего дошкольного возраста СПб : Детство-Пресс 2010.

3. Познавательно исследовательская деятельность старших дошкольников - Ребёнок в детском саду №3,4,5 2003год.

4. Исследовательская деятельность дошкольника - Д/в №7 2001год.

5. Экспериментирование с водой и воздухом – Д/В №6 2008год.

6. Экспериментальная деятельность в детском саду – Воспитатель ДОУ №9 2009год.

7. Игры – экспериментирования младшего дошкольника – Дошкольная педагогика №5 2010год.

Ты можешь проделать дома следующие опыты с водой:

Насыпь в стакан с водой чайную ложку сахарного песка и размешай его. Что происходит с крупинками песка? Куда они девались? Можно ли сказать, что сахарный песок исчез (попробуй воду на вкус). Изменился ли цвет воды, в которой ты размешал песок? Потеряла ли она прозрачность?

Процеди сладкую воду сквозь бумажный фильтр. Попробуй её на вкус. Очистилась ли вода от размешанного в ней сахара?

Насыпь в стакан с водой чайную ложку чисто промытого речного песка и размешай его. Происходит ли что-либо с песчинками в воде? Изменились ли цвет и прозрачность воды?

Процеди воду с речным песком через бумажный фильтр. Очищается ли вода от речного песка с помощью фильтра?

Есть такая сказка. Два осла шли по дороге с кладью. Один был навьючен солью, а другой - ватой. Первый осёл едва передвигал ноги: так тяжела была его ноша. Второй - шёл весело и легко.

Вскоре животным пришлось переходить речку. Осёл, навьюченный солью, остановился в воде и стал купаться: он то ложился в воду, то снова становился на ноги. Когда осёл вышел из воды, ноша его стала гораздо легче. Другой осёл, глядя на первого, тоже стал купаться. Но чем дольше он купался, тем тяжелее становилась навьюченная на него вата.

Почему же ноша первого осла после купания стала легче, а второго тяжелее? Что произошло бы, если бы второй осёл нёс не вату, а сахар?

Ответить на поставленные вопросы тебе помогут опыты:

Насыпь в стакан с водой чистой соли и размешай её ложкой. Наблюдай, что происходит с кристаллами соли. Они становятся всё меньше и меньше и скоро совсем исчезают. Но исчезла ли соль? Попробуй воду на вкус. Она солёная. Соль не исчезла, но стала невидима. Она растворилась.

Пропусти воду сквозь фильтр. На фильтре ничего не оседает, а вода остаётся солёной.

Вспомни опыт с сахаром, который ты ставил перед чтением статьи. При размешивании сахара в воде он тоже становится невидимым, то есть растворяется.

Проделай с питьевой содой такой же опыт, какой ты ставил с сахаром и солью. Растворяется ли в воде сода?

Когда ты ставил дома опыт с речным песком, то наблюдал, что песчинки падают на дно стакана и лежат там не изменяясь. Ты пропускал воду сквозь фильтр. Вода прошла через него, а песок остался на фильтре. Из этого опыта можно сделать вывод, что песок не растворяется в воде.

Попробуй растворить глину и зубной порошок. Частицы этих веществ будут плавать в воде, которая становится от них мутной. Если дать воде постоять, частицы глины и зубного порошка осядут на дно. При взбалтывании воды они поднимутся, а потом снова опустятся.

Пропусти мутную воду через бумажный фильтр. Вода станет чистой и прозрачной, а частицы глины и зубного порошка останутся на фильтре. Значит, эти вещества, как и песок, не растворяются в воде.

Теперь ты сам можешь взять любое вещество и проверить, растворяется оно или нет. Если частицы его в воде становятся невидимыми и вместе с ней проходят через фильтр, то это растворимое вещество.

Если частицы плавают в воде или оседают на дно и задерживаются фильтром, то это нерастворимое вещество. Вода, в которой растворено какое-нибудь вещество, называется раствором.

Полезное в сети

Приготовить ароматный вкусный кофе вам поможет ручная кофемолка. Почему кофемолка ручная, спросите вы. Дело в том, что только при использовании ручной кофемолки зерна отдают всю гамму вкуса в напиток. Кофемолки имеют регулятор степени помола, а изготовлены они из стекла и дерева.