Что не растворяется в воде. Особенности разных растворов. Растворяется ли глина в воде

Аманбаева Жанар Жумабековна
Актюбинская область г.Шалкар
Средняя школа №5
Предмет: Начальная школа

Тема: Вода - растворитель. Растворимые и нерастворимые в воде вещетсва.
Задачи урока: дать представление о воде как растворителе, о растворимых и нерастворимых веществах; познакомить с понятием «фильтр», с простейшими способами определения растворимых и нерастворимых веществ; подготовить доклад на тему «Вода – растворитель».
Оборудование и наглядные пособия: учебники, хрестоматии, тетради для самостоятельной работы; наборы: стаканы пустые и с кипяченой водой; коробочки с поваренной солью, сахаром, речным песком, глиной; чайные ложки, воронки, фильтры из бумажных салфеток; гуашь (акварельные краски), кисти и листы для рефлексии; презентация, выполненная в Power Point, мультимедийный проектор, экран.

ХОД УРОКА
I. Организационный момент
У. Всем доброе утро! (Слайд 1)
Приглашаю вас на третье заседание школьного научного клуба «Мы и окружающий мир».
II. Сообщение темы и цели урока
Учитель. Сегодня у нас гости, учителя из других школ, которые пришли на заседание клуба. Предлагаю председателю клуба, Порошиной Анастасии, открыть заседание.
Председатель. Мы сегодня собрались на заседание клуба по теме «Вода – растворитель». Задание всем присутствующим: подготовить доклад на тему «Вода – растворитель». На этом уроке вам вновь предстоит стать исследователями свойств воды. Изучать эти свойства вы будете в своих лабораториях, с помощью «консультантов» – Макаренкова Михаила, Старковой Олеси и Стениной Юлии. Каждая лаборатория должна будет выполнить следующее задание: провести опыты и наблюдения, а в конце заседания обсудить план сообщения «Вода – растворитель».

III. Изучение нового материала
У. С разрешения председателя я хочу сделать первое сообщение. (Слайд 2) Такое же заседание по теме «Вода – растворитель» недавно провели ученики села Мирного. Открыл заседание Костя Погодин, который напомнил всем присутствующим еще об одном удивительном свойстве воды: многие вещества в воде могут распадаться на невидимые мельчайшие частицы, то есть растворяться. Следовательно, для многих веществ вода – хороший растворитель. После этого Маша предложила провести опыты и выявить способы, с помощью которых можно будет получить ответ на вопрос, растворяется вещество в воде или нет.

У. Предлагаю вам на заседании клуба определить растворимость в воде таких веществ, как поваренная соль, сахар, речной песок и глина.
Давайте предположим, какое вещество, по вашему мнению, растворится в воде, а какое не растворится. Выскажите свои предположения, догадки и продолжите высказывание: (Слайд 3)

У. Подумаем вместе, какие гипотезы будем подтверждать. (Слайд 3)
Предположим … (соль растворится в воде)
Допустим … (сахар растворится в воде)
Возможно … (песок не растворится в воде)
Что, если … (глина не растворится в воде)

У. Давайте, и мы проведем опыты, которые помогут нам в этом разобраться. Перед работой председатель напомнит вам правила при проведении опытов и раздаст карточки, на которых эти правила напечатаны. (Слайд 4)
П. Посмотрите на экран, где записаны правила.
«Правила при проведении опытов»
Необходимо бережно относиться ко всем приборам. Их можно не только разбить, ими можно и пораниться.
Во время работы можно не только сидеть, но и стоять.
Опыт проводит один из учеников (докладчик), остальные молча наблюдают или по просьбе докладчика помогают ему.
Обмен мнениями по результатам проведенного опыта начинается только после того, как докладчик разрешает его начать.
Переговариваться друг с другом нужно тихо, не мешая остальным.
Подходить к столу и проводить замену лабораторного оборудования можно только по разрешению председателя.

IV. Практическая работа
У. Предлагаю председателю выбрать «консультанта», который прочитает вслух из учебника порядок действий при проведении первого опыта. (Слайд 5)
1) П. Проведите опыт с поваренной солью. Проверьте, растворяется ли в воде поваренная соль.
«Консультант» из каждой лаборатории берет один из подготовленных наборов, и проводит опыт с поваренной солью. В прозрачный стакан наливает кипяченую воду. Всыпает в воду небольшое количество поваренной соли. Группа наблюдает, что происходит с кристалликами соли, и исследует воду на вкус.
Председатель (как в игре КВН) зачитывает один и тот же вопрос каждой группе, а представители от лабораторий отвечают на них.

П. (Слайд 6) Изменилась ли прозрачность воды? (Прозрачность не изменилась)
Изменился ли цвет воды? (Цвет не изменился)
Изменился ли вкус воды? (Вода стала соленой)
Можно ли сказать, что соль исчезла? (Да, она растворилась, исчезла, ее не видно)

У. Сделайте вывод. (Соль растворилась) (Слайд 6)
П. Прошу всех приступить к выполнению второго опыта, для которого необходимо использовать фильтры.
У. Что такое фильтр? (Прибор, устройство или сооружение для очищения жидкостей, газов от твёрдых частиц, примесей.) (Слайд 7)
У. Прочитайте вслух порядок действий при выполнении опыта с фильтром. (Слайд 8)
Учащиеся пропускают воду с солью через фильтр, наблюдают и исследуют воду на вкус.

П. (Слайд 9) Осталась ли соль на фильтре? (На фильтре пищевая соль не осталась)

Удалось ли очистить воду от соли? (Пищевая соль прошла с водой через фильтр)
У. Сделайте вывод из своих наблюдений. (Соль растворилась в воде) (Слайд 9)
У. Подтвердилась ли ваша гипотеза?
У. Все правильно! Молодцы!
У. Результаты опыта оформите письменно в Тетради для самостоятельной работы (с. 30). (Слайд 10)

2) П. (Слайд 11) Проделаем такой же опыт еще раз, только вместо соли положим чайную ложку сахарного песка.
«Консультант» из каждой лаборатории берет второй набор и проводит опыт с сахаром. В прозрачный стакан наливает кипяченую воду. Всыпает в воду небольшое количество сахара. Группа наблюдает, что происходит и исследует воду на вкус.
П. (Слайд 12) Изменилась ли прозрачность воды? (Прозрачность воды не изменилась)
Изменился ли цвет воды? (Цвет воды не изменился)
Изменился ли вкус воды? (Вода стала сладкой)
Можно ли сказать, что сахар исчез? (Сахар стал невидимым в воде, вода его растворила)
У. Сделайте вывод. (Сахар растворился) (Слайд 12)
У. Пропустите воду с сахаром через бумажный фильтр. (Слайд 13)
Учащиеся пропускают воду с сахаром через фильтр, наблюдают и исследуют воду на вкус.
П. (Слайд 14) Остался ли сахар на фильтре? (На фильтре сахара не видно)
Изменился ли вкус воды? (Вкус воды не изменился)
Удалось ли очистить воду от сахара? (Воду от сахара очистить не удалось, вместе с водой он прошел через фильтр)
У. Сделайте вывод. (Сахар растворился в воде) (Слайд 14)
У. Подтвердилась ли гипотеза?
У. Верно. Молодцы!
У. Результаты опыта оформите письменно в Тетради для самостоятельной работы. (Слайд 15)

3) П. (Слайд 16) Проверим утверждения и проведем опыт с речным песком.
У. Прочитайте в учебнике порядок действий при проведении опыта.
Проводят опыт с речным песком. Размешивают в стакане с водой чайную ложку речного песка. Дают смеси отстояться. Наблюдают, что происходит с песчинками и водой.
П. (Слайд 17) Изменилась ли прозрачность воды? (Вода стала мутной, грязной)
Изменился ли цвет воды? (Цвет воды изменился)
Исчезли ли песчинки? (Более тяжелые песчинки опускаются на дно, а мелкие плавают в воде, делая ее мутной)
У. Сделайте вывод. (Песок не растворился) (Слайд 17)
У. (Слайд 18) Пропустите содержимое стакана через бумажный фильтр.
Учащиеся пропускают воду с сахаром через фильтр, наблюдают.
П. (Слайд 19) Что проходит через фильтр, а что остается на нем? (Вода проходит через фильтр, а речной песок остался на фильтре и песчинки хорошо видны)
Очистилась ли вода от песка? (Фильтр помогает очистить воду от частиц, которые в ней не растворяются)
У. Сделайте вывод. (Речной песок в воде не растворился) (Слайд 19)
У. Верным ли было ваше предположение о растворимости песка в воде?
У. Отлично! Молодцы!
У. Результаты опыта оформите письменно в Тетради для самостоятельной работы. (Слайд 20)

4) П. (Слайд 21) Проделайте такой же опыт с кусочком глины.
Проводят опыт с глиной. Размешивают в стакане с водой кусочек глины. Дают смеси отстояться. Наблюдают, что происходит с глиной и водой.
П. (Слайд 22) Изменилась ли прозрачность воды? (Вода стала мутной)
Изменился ли цвет воды? (Да)
Исчезли ли частицы глины? (Более тяжелые частицы опускаются на дно, а мелкие плавают в воде, делая ее мутной)
У. Сделайте вывод. (Глина не растворилась в воде) (Слайд 22)
У. (Слайд 23) Пропустите содержимое стакана через бумажный фильтр.
П. (Слайд 24) Что проходит через фильтр, а что остается на нем? (Вода проходит через фильтр, а не растворившиеся частицы остаются на фильтре.)
Очистилась ли вода от глины? (Фильтр помог очистить воду от частиц, которые не растворились в воде)
У. Сделайте вывод. (Глина не растворяется в воде) (Слайд 24)
У. Гипотеза подтвердилась?
У. Молодцы! Все правильно!
У. Прошу одного из членов группы зачитать выводы, записанные в тетради, всем присутствующим.
У. Есть ли у кого - нибудь дополнения, уточнения?
У. Сделаем выводы из опытов. (Слайд 25)

Все ли вещества растворяются в воде? (Соль, сахарный песок растворились в воде, а песок и глина не растворились.)
Всегда ли с помощью фильтра можно выявить, растворяется вещество в воде или нет? (Растворившиеся в воде вещества проходят через фильтр вместе с водой, а не растворившиеся частицы остаются на фильтре)
У. Прочитайте о растворимости веществ в воде в учебнике (с. 87).
У. Сделайте вывод о свойстве воды как растворителя. (Вода – растворитель, но не все вещества в ней растворяются) (Слайд 25)
У. Советую членам клуба прочитать рассказ в хрестоматии «Вода – растворитель» (с. 46). (Слайд 26)
Почему же ученым пока не удалось получить абсолютно чистую воду? (Потому что в воде растворены сотни, а может и тысячи разных веществ)

У. Как люди используют свойство воды растворять некоторые вещества?
(Слайд 27) Безвкусная вода становится сладкой или соленой благодаря сахару или соли, так как вода растворяет и приобретает их вкус. Это свойство человек использует, когда готовит пищу: заваривает чай, варит компот, супы, солит и консервирует овощи, заготавливает варенье.
(Слайд 28) Когда мы моем руки, умываемся или купаемся, когда стираем одежду, то используем жидкую воду и ее свойство – растворителя.
(Слайд 29) В воде также растворяются газы, в частности кислород. Благодаря этому в реках, озерах, морях живут рыбы и другие. Соприкасаясь с воздухом, вода растворяет кислород, углекислый газ и другие газы, которые находятся в нем. Для живых организмов, обитающих в воде, например, рыб, очень важен кислород, растворенный в воде. Он им нужен для дыхания. Если бы кислород не растворялся в воде, то водоемы были бы безжизненными. Зная это, люди не забывают насыщать кислородом воду в аквариуме, где живут рыбки, или прорубают зимой проруби в водоемах для улучшения жизни подо льдом.
(Слайд 30) Когда рисуем акварельными красками или гуашью.

У. Обратите внимание на задание, записанное на доске. (Слайд 31) Предлагаю составить коллективный план выступления на тему «Вода – растворитель». Обсудите его в своих лабораториях.
Заслушивание планов по теме «Вода – растворитель», составленных учащимися.

У. Давайте все вместе сформулируем план выступления. (Слайд 31)
Примерный план выступления по теме «Вода – растворитель»
Введение.
Растворение веществ в воде.
Выводы.
Использование людьми свойства воды растворять некоторые вещества.
Экскурсия в «Выставочный зал». (Слайд 32)

У. При подготовке сообщения вы можете использовать дополнительную литературу, подобранную ребятами, помощниками докладчиков по теме нашего заседания. (Обратить внимание учащихся на выставку книг, интернет – страничек)

V. Итог урока
Какое свойство воды исследовали на заседании клуба? (Свойство воды как растворителя)
К какому выводу мы пришли, исследовав это свойство воды? (Вода – хороший растворитель для некоторых веществ.)
Как вы думаете, трудно быть исследователями?
Что показалось наиболее сложным, интересным?
Пригодятся ли вам знания, приобретенные в ходе исследования этого свойства воды в дальнейшей жизни? (Слайд 33) (Очень важно помнить о том, что вода – растворитель. Вода растворяет соли, среди которых есть как полезные для человека, так и вредные. Поэтому пить воду из источника, если вы не знаете, чист ли он, нельзя. Не зря в народе есть пословица: «Не всякая водица для питья годится».)

VI. Рефлексия
Как мы используем свойство воды растворять некоторые вещества на уроках изобразительного искусства? (Когда рисуем акварельными красками или гуашью)
Предлагаю вам, используя это свойство воды, раскрасить воду в стакане в такой цвет, который наиболее полно соответствует вашему настроению. (Слайд 34)
«Желтый цвет» – радостное, светлое, хорошее настроение.
«Зеленый цвет» – спокойное, уравновешенное.
«Синий цвет» – грустное, печальное, тоскливое настроение.
Покажите свои листы с раскрашенной водой в стакане.

VII. Оценивание
Благодарю председателя, «консультантов» и всех участников заседания за активную работу.
VIII. Домашнее задание

Вода - одно из самых распространенных соединений на Земле. Она есть не только в реках и морях; во всех живых организмах тоже присутствует вода. Без нее невозможна жизнь. Вода - хороший растворитель (в ней легко растворяются разные вещества). животных и сок растений состоят преимущественно из воды. Вода существует вечно; она постоянно переходит из почвы в атмосферу и организмы и обратно. Более 70% земной поверхности покрыто водой.

Что такое вода

Круговорот воды

Вода рек, морей, озер постоянно испаряется, превращаясь в мельчайшие капли водяного пара. Капли собираются вместе, образуя , из которых вода проливается на землю в виде дождя. В этом состоит круговорот воды в природе. В облаках пар охлаждаемся и возвращается на землю в виде дождя, снега или града. Сточные воды из канализации и с заводов очищаются и затем сбрасываются в море.

Водонапорная станция

Речная вода обязательно содержит примеси, поэтому ее необходимо очищать. Вода поступает в водохранилища, где отстаивается и твердые частицы оседают на дно. Затем вода проходит через фильтры, задерживающие оставшиеся твердые частицы. Вода просачивается через слои чистого гравия, песка или активированного угля, где она очищается от грязи и твердых примесей. После фильтрации воду обрабатывают хлором, чтобы убить болезнетворные бактерии, после чего закачивают ее в резервуары и подают в жилые дома и на заводы. Прежде чем сточная вода уйдет в море, ее нужно очистить. На водоочистной станции ее пропускают через фильтры, задерживающие грязь, затем перекачивают в отстойники, где твердые частицы должны осесть на дно. Бактерии уничтожают остатки органических веществ, разлагая их на безвредные компоненты.

Очистка воды

Вода - хороший растворитель, поэтому она обычно содержит примеси. Очистить воду можно с помощью дистилляции (см. статью « »), но более эффективный метод очистки - деионизация (обессоливание). Ионы - это атомы или молекулы, утратившие или приобретшие электроны и в силу этого получившие положительный или отрицательный заряд. Для деионизации берется вещество, называемое ионитом . В нем есть положительно зараженные ионы водорода (Н +) и отрицательно заряженные ионы гидроксида (ОН —) Когда загрязненная вода проходит через ионит, ионы примесей заменяются ионами водорода и гидроксида из ионита. Ионы водорода и гидроксида соединяются, образуя новые молекулы воды. Вода, прошедшая через ионит, уже не содержит примесей.

Вода как растворитель

Вода - превосходный растворитель, очень многие вещества легко растворяются в ней (см. так же статью « «). Именно поэтому в природе редко встречается чистая вода. В молекуле воды электрические заряды слегка разделены, так как атомы водорода располагаются с одной стороны молекулы. Из-за этого ионные соединения (соединения, состоящие из ионов) так легко растворяются в ней. Ионы заряжены, и молекулы воды притягивают их.

Вода, как и все растворители, может растворить только ограниченное количество вещества. Раствор называется насыщенным, когда растворитель не может растворить дополнительную порцию вещества. Обычно количество вещества, которое способен растворить растворитель, возрастает при нагревании. В горячей коде сахар растворяется легче, чем в холодной. Шипучие напитки - это водные распоры углекислого газа. Чем выше , тем большее количество газа способен поглотить раствор. Поэтому когда мы открываем банку с напитком и тем самым, уменьшаем давление, из напитка вырывается углекислый газ. При нагревании растворимость газов уменьшается. В 1 литре речной и морской воды обычно растворено около 0,04 грамма кислорода. Этого хватит водорослям, рыбам и другим обитателям морей и рек.

Жесткая вода

В жесткой воде растворены минералы, попавшие туда из горных пород, по которым текла вода. В такой воде мыло плохо мылится, потому что оно вступает в реакции с минералами и образует хлопья. Существует жесткая вода двух видов; разница между ними в типе растворенных минералов. Тип минералов, растворенных в воде, зависит от типа горных пород, по которым течет вода (см. рис.). Временная жесткость воды возникает при реакции известняка с дождевой водой. Известняк - это нерастворимый карбонат кальция, а дождевая вода - слабый раствор угольной кислоты. Кислота вступает в реакцию с карбонатом кальция и образует гидрокарбонат, который растворяется в воде и придаст ей жесткость.

При кипении или испарении воды с временной жесткостью часть минералов выпадает в осадок, образуя накипь на дне чайника или сталактиты и сталагмиты в пещере. Вода с постоянной жесткостью содержит другие кальциевые и магниевые соединения, например гипс. Эти минералы при кипячении не выпадают в осадок.

Умягчение воды

Удалить минералы, делающие воду жесткой, можно путем добавления в раствор стиральной соды или путем ионного обмена - процесса, аналогичного деионизации воды при очистке. Вещество, содержащее ионы натрии, которые обмениваются с находящимися в воде ионами кальция и магния. В ионообменнике жесткая вода проходит через цеолит - вещество, содержащие натрий. В цеолите ионы кальция и магния замешаются на ионы натрия, которые не придают воде жесткости. Стиральная сода - это карбонат натрия. В жесткой воде она вступает в реакцию с соединениями кальция и магния. В результате получаются нерастворимые соединения, не образующие хлопьев.

Загрязнение воды

Когда неочищенная вода с заводов и из домов попадает в моря и реки, происходит загрязнение воды. Если в воде слишком много отходов, бактерии, разлагающие органические вещества, размножаются и поглощают почти весь кислород. В такой воде выживают только болезнетворные бактерии, способные жить в воде без кислорода. Когда уровень растворенного а воде кислорода снижается, рыбы и растения умирают. В воду также попадает мусор, пестициды и нитраты из удобрении, ядовитые - свинец, ртуть. Ядовитые вещества, в том числе металлы, попадают в организм рыб, а от них - в организмы других животных и даже человека. Пестициды убивают микроорганизмы и животных, нарушая тем самым природный баланс. Удобрения с полей и моющие средства, содержащие фосфаты, попадая в воду, вызывают усиленный рост растений. Растения и бактерии, питающиеся мертвыми растениями, поглощают кислород, снижая его содержание в воде.

Краткая характеристика роли воды для организмов

Вода - важнейшее неорганическое соединение, без которого невозможна жизнь на . Это вещество является и важнейшей частью , и играет большую роль как внешний фактор для всех живых существ.

На планете Земля вода встречается в трех агрегатных состояниях: газообразном (пары в , жидком (вода в и туманообразная в атмосфере) и твердом (вода в ледниках, айсбергах и т.д.). Формула парообразной воды - Н 2 О, жидкой (Н 2 О) 2 (при Т = 277 К) и (Н 2 O) n - для твердой воды (кристаллы льда), где n = 3, 4, … (зависит от температуры - чем ниже температура, тем больше величина n). Молекулы воды объединяются в частицы с формулой (Н 2 O) n в результате образования особых химических связей, называемых водородными; такие частицы называются ассоциатами; за счет образования ассоциатов возникают более рыхлые структуры, чем жидкая вода, поэтому при температуре ниже 277 К плотность воды, в отличие от других веществ, не увеличивается, а уменьшается, в результате лед плавает на поверхности жидкой воды и глубокие водоемы не промерзают до дна, тем более что вода имеет малую теплопроводность. Это имеет большое значение для организмов, живущих в воде, - они не погибают при сильных морозах и выживают во время зимних холодов до наступления более благоприятных температурных условий.

Наличие водородных связей обусловливает высокую теплоемкость воды, что делает возможным жизнь на поверхности Земли, так как наличие воды способствует уменьшению перепада температур днем и ночью, а также зимой и летом, ведь при охлаждении вода конденсируется и тепло выделяется, а при нагревании вода испаряется, на разрыв водородных связей затрачивается и поверхность Земли не перегревается.

Молекулы воды образуют водородные связи не только между собой, но и с молекулами других веществ (углеводов, белков, нуклеиновых кислот), что является одной из причин возникновения комплекса химических соединений, в результате образования которого и возможно существование особого вещества - живого вещества, образующего различные .

Экологическая роль воды огромна и имеет два аспекта: она является как внешним (первый аспект), так и внутренним (второй аспект) экологическим фактором. Как внешний экологический фактор вода входит в состав абиотических факторов (влажность, среда обитания, составная часть климата и микроклимата). Как внутренний фактор вода играет большую роль внутри клетки и внутри организма. Рассмотрим роль воды внутри клетки.

В клетке вода выполняет следующие функции:

1) среда, в которой располагаются все органоиды клетки;

2) растворитель как для неорганических, так и для органических веществ;

3) среда для протекания различных биохимических процессов;

4) катализатор для реакций обмена между неорганическими веществами;

5) реагент для процессов гидролиза, гидратации, фотолиза и т.д.;

6) создает определенное состояние клетки, например тургор, что делает клетку упругой и механически прочной;

7) выполняет строительную функцию, состоящую в том, что вода входит в состав различных клеточных структур, например мембран, и т. д.;

8) является одним из факторов, объединяющих все клеточные структуры в единое целое;

9) создает электрическую проводимость среды, переводя неорганические и органические соединения в растворенное состояние, вызывая электролитическую диссоциацию ионных и сильно полярных соединений.

В организме роль воды состоит в том, что она:

1) выполняет транспортную функцию, так как переводит вещества в растворимое состояние, а полученные растворы за счет различных сил (например, осмотического давления и др.) перемещаются от одного органа к другому;

2) осуществляет проводящую функцию за счет того, что в организме содержатся растворы электролитов, способные проводить электрохимические импульсы;

3) связывает воедино отдельные органы и системы органов за счет наличия в воде особых веществ (гормонов), осуществляя при этом гуморальную регуляцию;

4) является одним из веществ, которые регулируют температуру тела организма (вода в виде пота выделяется на поверхность тела, испаряется, за счет чего теплота поглощается и организм охлаждается);

5) входит в состав пищевых продуктов и т. д.

Значение воды вне организма охарактеризовано выше (среда для обитания, регулятор температуры внешней среды и т. д.).

Для организмов большую роль играет пресная вода (содержание солей менее 0,3%). В природе химически чистой воды практически не существует, наиболее чистой является дождевая вода сельской местности, удаленной от крупных населенных пунктов. Для организмов пригодна вода, содержащаяся в пресных водоемах - реках, прудах, пресных озерах.

Раствором называется термодинамически устойчивая гомогенная (однофазная) система переменного состава, состоящая из двух или более компонентов (химических веществ). Компонентами, составляющими раствор, являются растворитель и растворенное вещество. Обычно растворителем считается тот компонент, который в чистом виде существует в таком же агрегатном состоянии, что и полученный раствор (например, в случае водного раствора соли растворителем является, конечно, вода). Если же оба компонента до растворения находились в одинаковом агрегатном состоянии (например, спирт и вода), то растворителем считается компонент, находящийся в большем количестве.

Растворы бывают жидкими, твердыми и газообразными.

Жидкие растворы – это растворы солей, сахара, спирта в воде. Жидкие растворы могут быть водными и неводными. Водные растворы – это растворы, в которых растворителем является вода. Неводные растворы – это растворы, в которых растворителями являются органические жидкости (бензол, спирт, эфир и т.д.). Твёрдые растворы – сплавы металлов. Газообразные растворы – воздух и другие смеси газов.

Процесс растворения . Растворение – это сложный физико-химический процесс. При физическом процессе происходит разрушение структуры растворяемого вещества и распределение его частиц между молекулами растворителя. Химический процесс – это взаимодействие молекул растворителя с частицами растворенного вещества. В результате этого взаимодействия образуются сольваты. Если растворителем является вода, то образующиеся сольваты называются гидратами. Процесс образования сольватов называется сольватацией, процесс образования гидратов – гидратацией. При упаривании водных растворов образуются кристаллогидраты – это кристаллические вещества, в состав которых входит определенное число молекул воды (кристаллизационная вода). Примеры кристаллогидратов: CuSO 4 . 5H 2 O – пентагидрат сульфата меди (II); FeSO 4 . 7H 2 O – гептагидрат сульфата железа (II).

Физический процесс растворения идёт с поглощением энергии, химический – с выделением . Если в результате гидратации (сольватации) выделяется больше энергии, чем ее поглощается при разрушении структуры вещества, то растворение – экзотермический процесс. Выделение энергии происходит при растворении NaOH, H 2 SO 4 , Na 2 CO 3 , ZnSO 4 и других веществ. Если для разрушения структуры вещества надо больше энергии, чем её выделяется при гидратации, то растворение – эндотермический процесс. Поглощение энергии происходит при растворении в воде NaNO 3 , KCl, NH 4 NO 3 , K 2 SO 4 , NH 4 Cl и некоторых других веществ.

Количество энергии, которое выделяется или поглощается при растворении, называется тепловым эффектом растворения .

Растворимостью вещества называется его способность распределяться в другом веществе в виде атомов, ионов или молекул с образованием термодинамически устойчивой системы переменного состава. Количественной характеристикой растворимости является коэффициент растворимости , который показывает, какая максимальная масса вещества может раствориться в 1000 или 100 г воды при данной температуре. Растворимость вещества зависит от природы растворителя и вещества, от температуры и давления (для газов). Растворимость твердых веществ в основном увеличивается при повышении температуры. Растворимость газов с повышением температуры уменьшается, но при повышении давления увеличивается.

По растворимости в воде вещества делят на три группы:

1. Хорошо растворимые (р.). Растворимость веществ больше 10 г в 1000г воды. Например, 2000 г сахара растворяется в 1000 г воды, или в 1 л воды.

2. Малорастворимые (м.). Растворимость веществ от 0,01 г до 10 г в 1000 г воды. Например, 2 г гипса (CaSO 4 . 2 H 2 O) растворяется в 1000 г воды.

3. Практически нерастворимые (н.). Растворимость веществ меньше 0,01 г в 1000 г воды. Например, в 1000 г воды растворяется 1,5 . 10 -3 г AgCl.

При растворении веществ могут образоваться насыщенные, ненасыщенные и пересыщенные растворы.

Насыщенный раствор – это раствор, который содержит максимальное количество растворяемого вещества при данных условиях. При добавлении вещества в такой раствор вещество больше не растворяется.

Ненасыщенный раствор – это раствор, который содержит меньше растворяемого вещества, чем насыщенный при данных условиях. При добавлении вещества в такой раствор вещество еще растворяется.

Иногда удается получить раствор, в котором растворенного вещества содержится больше, чем в насыщенном растворе при данной температуре. Такой раствор называется пересыщенным. Этот раствор получают при осторожном охлаждении насыщенного раствора до комнатной температуры. Пересыщенные растворы очень неустойчивы. Кристаллизацию вещества в таком растворе можно вызвать путем потирания стеклянной палочкой стенок сосуда, в котором находится данный раствор. Этот способ применяется при выполнении некоторых качественных реакций.

Растворимость вещества может выражаться и молярной концентрацией его насыщенного раствора (п.2.2).

Константа растворимости. Рассмотрим процессы, возникающие при взаимодействии малорастворимого, но сильного электролита сульфата бария BaSO 4 с водой. Под действием диполей воды ионы Ba 2+ и SO 4 2 - из кристаллической решетки BaSO 4 будут переходить в жидкую фазу. Одновременно с этим процессом под влиянием электростатического поля кристаллической решетки часть ионов Ba 2+ и SO 4 2 - вновь будет осаждаться (рис.3). При данной температуре в гетерогенной системе, наконец, установится равновесие: скорость процесса растворения (V 1) будет равна скорости процесса осаждения (V 2), т.е.

BaSO 4 ⇄ Ba 2+ + SO 4 2 -

твёрдая раствор

Рис. 3. Насыщенный раствор сульфата бария

Раствор, находящийся в равновесии с твердой фазой BaSO 4 , называется насыщенным относительно сульфата бария.

Насыщенный раствор представляет собой равновесную гетерогенную систему, которая характеризуется константой химического равновесия:

, (1)

где a (Ba 2+) – активность ионов бария; a(SO 4 2-) – активность сульфат-ионов;

a (BaSO 4) – активность молекул сульфата бария.

Знаменатель этой дроби – активность кристаллического BaSO 4 – является постоянной величиной, равной единице. Произведение двух констант дает новую постоянную величину, которую называют термодинамической константой растворимости и обозначают К s °:

К s ° = a(Ba 2+) . a(SO 4 2-). (2)

Эту величину раньше называли произведением растворимости и обозначали ПР.

Таким образом, в насыщенном растворе малорастворимого сильного электролита произведение равновесных активностей его ионов есть величина постоянная при данной температуре.

Если принять, что в насыщенном растворе малорастворимого электролита коэффициент активности f ~1, то активность ионов в таком случае можно заменить их концентрациями, так как а(X ) = f (X ) . С(X ). Термодинамическая константа растворимости К s ° перейдет в концентрационную константу растворимости К s:

К s = С(Ba 2+) . С(SO 4 2-), (3)

где С(Ba 2+) и С(SO 4 2 -) – равновесные концентрации ионов Ba 2+ и SO 4 2 - (моль/л) в насыщенном растворе сульфата бария.

Для упрощения расчётов обычно пользуются концентрационной константой растворимости К s , принимая f (Х ) = 1 (приложение 2).

Если малорастворимый сильный электролит образует при диссоциации несколько ионов, то в выражение К s (или К s °) входят соответствующие степени, равные стехиометрическим коэффициентам:

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

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

В общем виде выражение концентрационной константы растворимости для электролита A m B n ⇄ m A n+ + n B m - имеет вид

K s = С m (A n+) . С n (B m -),

где С - концентрации ионов A n+ и B m - в насыщенном растворе электролита в моль/л.

Величиной K s принято пользоваться только в отношении электролитов, растворимость которых в воде не превышает 0,01 моль/л.

Условия образования осадков

Предположим, с - фактическая концентрация ионов трудно растворимого электролита в растворе.

Если С m (A n +) . С n (B m -) > K s , то произойдет образование осадка, т.к. раствор становится пересыщенным.

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

Свойства растворов . Ниже рассмотрим свойства растворов неэлектролитов. В случае электролитов в приведённые формулы вводится поправочный изотонический коэффициент.

Если в жидкости растворено нелетучее вещество, то давление насыщенного пара над раствором меньше давления насыщенного пара над чистым растворителем. Одновременно с понижением давления пара над раствором наблюдается изменение его температуры кипения и замерзания; температуры кипения растворов повышаются, а температуры замерзания понижаются по сравнению с температурами, характеризующими чистые растворители.

Относительное понижение температуры замерзания или относительное повышение температуры кипения раствора пропорционально его концентрации.

Открытый урок по познанию мира

Педагогическая система:Трехмерная методическая система обучения

Тема урока: Вода-растворитель.

Растворимые и нерастворимые в воде вещества.

Тип урока : Урок ознакомления с новым материалом

1.Цели урока:

Образовательные: Формирование целостного взгляда на мир через наблюдение, восприятие, и деятельность;

Познакомить с растворимыми и нерастворимыми в воде веществами;

Учить работать с гипотезой (предположением, через деятельностный метод и практический подход).

Воспитательные: Воспитывать чувство сотрудничества и взаимопомощи по отношению друг другу.

Развивающие: Развивать осознанное отношение к результату своего учебного труда; развивать такие приемы умственной деятельности как сравнение,классификация,анализ и синтез;

2. Содержание урока:

Задания I – III этапа даны в рабочих тетрадях учащихся и в ключ - ответах учителя.

3. Методы урока

I этап -сообщение;

II этап – а) тест «ДА» или «Нет»

б) метод самостоятельного поиска

в) закрепление на практике

III

4. Формы

I этап – фронтальная, индивидуальная;

II этап – а) индивидуальная

б) фронтальная

в) групповая

III этап – индивидуальная

5. Наглядности

І этап – рабочая тетрадь, «прозрачный журнал», индивидуальный журнал учащегося и

учителя;

ІІ этап – а) слайды, учебник, интерактивная доска;

б) учебник, рабочая тетрадь;

В) учебник, рабочая тетрадь, доска, мел.

ІІІ этап- рабочая тетрадь, «прозрачный журнал», индивидуальный журнал учащегося и

учителя;

Ход урока:

І этап – Психологический настрой

Начинается урок.

Он пойдёт ребятам впрок.

Постарайтесь всё понять,

Учитесь тайны открывать!

1. В кружево будто одеты

Деревья, кусты, провода (слайд 2)

И кажется сказкою это,

А, в сущности, только вода. (слайд 3)

2. Безбрежная ширь океана (слайд 4)

И тихая заводь пруда, (слайд 5)

Каскад водопада и брызги фонтана, (слайд 6,7)

А всё это только вода.

3. В бирюзовой дали исчезая, (слайд 8)

Лебедями плывут облака.

Вот туча грозовая, (слайд 9)

А, в сущности, только вода.

4. Снег белый пойдёт и укроет (слайд 10)

Родные леса и поля.

Но время придёт – всё растает (слайд 11)

И будет простая вода. (слайд 12)

б ) Проверка домашнего задания

1) Ребята вам домой было дано задание собрать слова в группы и подготовить сообщения.

Вода Туман Айсберг Лед Снег Пар

Жидкое

Твердое

Газообразное

Вода
Туман

Лед
Снег
Айсберг

Пар

Сообщения детей .

Ученик 1.

Первое из природных богатств, с которыми встречается в своей жизни человек, это вода. Вода становится неразлучным спутником человечества на всю жизнь с момента его появления на свет до последнего дня. «Воде, - сказал великий Леонардо да Винчи, - была дана волшебная власть стать соком жизни на Земле».

Человек как – нибудь обойдется без нефти, алмазов, изобретет новые двигатели, но без воды он не сможет жить. Люди всегда обожествляли воду. Нет ни одного народа, у которого вода не считалась бы матерью всего живого, целебной и очистительной силой, источником плодородия. Известный французский писатель – летчик Антуан-де Сент-Экзюпири, самолет которого потерпел аварию в пустыне Сахара, - писал так: «Вода!.. У тебя нет ни вкуса, ни цвета, ни запаха, тебя невозможно написать, тобой наслаждаются, не ведая, что ты такое! Нельзя сказать, что ты необходима для жизни: ты сама жизнь. Ты наполняешь нас радостью, которую не объяснишь нашими чувствами. С тобой возвращаются к нам силы, с которыми мы уже простились. По твоей милости в нас вновь начинают бурлить высокие родники нашего сердца. Ты самое большое богатство на свете….»

Ученик 2.

Вода – единственное вещество, которое встречается на Земле в трех состояниях: твердом, жидком, газообразном.

Если быстро вращать глобус, то покажется, что он одноцветный – голубой. А все потому, что этой краски на нем больше, чем белой, зеленой, коричневой. Голубым цветом изображены моря, океаны нашей планеты. Вода занимает ¾ поверхности земного шара. Вода повсюду.

Вода входит в состав любого живого организма. Достаточно помять лист растения в руках, и мы обнаружим в нем влагу. Вода содержится во всех частях растений.

Много воды и в теле человека. Наше тело почти на 2/3 состоит из воды. Вода необходима нашему организму для удаления разных вредных веществ. Много ли воды в нашем теле? Мы можем сосчитать: массу своего тела нужно разделить на 3 и полученное число умножить на 2.

Например. Мой вес 33кг, делю на 3 и умножаю на 2, получаю 22кг. Значит, в моем теле примерно 22кг воды.

Ученик 3.

Живой организм постоянно расходует воду и нуждается в ее пополнении. Например, человеку в сутки требуется более 2 литров воды (часть ее он выпивает, а часть содержится в пище).

Воду пьют поля и леса. Без нее не могут жить ни звери, ни птицы, ни люди. Но вода не только поит, но еще и кормит – по морям и океанам плывут тысячи рыболовных судов. Вода моет всех людей, города, машины, дороги.

Без воды не замесить теста для хлеба, не приготовить бетон для стройки, не сделать ни бумагу, ни конфеты, ни лекарства – ничего не сделать без воды. Но все это стало доступным человеку после того, как он хорошо изучил свойства этого вещества.

б) Проверка задания « Мостика»

Сказка « Два ослика»

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

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

Почему

Что же мы с вами сегодня попытаемся узнать о воде?

Итак , целью нашего урока будет проверить свойство воды растворять разные вещества.
Что мы можем сделать, чтобы достигнуть данной цели?

- (Исследовать новое свойство воды )

Как мы можем пронаблюдать за данным свойством воды?

(Провести опыты .)

Что будет предметом исследования?(Вода )

Подумайте, как мы будем проводить исследование? (Работать в группах)

Как участники группы должны работать, чтобы успешно провести исследование?

(Вспомним правила работы в группе) Зачем нам нужны эти правила?

Правила безопасности при проведении опытов .

Работа под руководством взрослого.

Вставать с рабочего места и ходить по классу запрещается.

Наблюдение, обсуждения, выводы делаются совместно, уважая мнение каждого и участников других групп.

Назовите эти вещества.

ІІ этап – самостоятельно-групповой поиск в учебнике ответов на наводящие вопросы, данные в рабочих тетрадях.

Сегодня мы узнаем о возможностях воды как растворителя. В этом нам помогут опыты, которые мы сейчас проведем.

Физминутка

Практическая часть

Но, прежде чем перейти к опытам, давайте проверим все ли в нашей лаборатории готово к работе?
- Какие вещества есть, чтобы обеспечить проведение опыта, в каждой группе?

А какие есть приспособления, инструменты?

А также у вас пакет инструкций по проведению опытов.
Каждая группа будет проводить опыт в соответствии с полученным номером. Всем понятно?

Возьмите бланк с инструкцией №1.

Прочтите порядок действий – ход работы - на первом этапе. Каждая группа читает инструкцию хода работы только для своего опыта. Все понятно?

Какие наблюдения вести и для чего?

Результаты наблюдений записываем куда?

Затем сделайте выводы. Куда запишем выводы?

Работа в группах.

Ложкой возьмите немного вещества, добавьте его в стакан с водой и хорошенько размешайте. Понаблюдайте, что произошло?

- Размешайте воду. Пронаблюдайте, то произошло?

Перед вами лежит план составления рассказа о своих наблюдениях.

Подготовьте сообщение о своих наблюдениях по этому плану.

1 группа

Что произошло с солью?

Сделайте вывод.

(Раствор прозрачный, соли не видно. Значит, соль растворяется в воде.)

2 группа

Какой получился раствор? Изменил ли он цвет?

Что произошло с сахаром?

Сделайте вывод.

(Раствор прозрачный, сахара не видно. Значит, сахар растворяется в воде.)

3 группа

Какой получился раствор? Изменил ли он цвет?

Что произошло с речным песком?

Сделайте вывод.

(Песок оседает на дно. Его видно. Значит, песок не растворяется в воде)

А теперь послушаем, какие наблюдения сделала каждая группа.

( Выходят к доске и прикрепляют карточку со словами растворяется или не растворяется)

Давайте сделаем вывод. (Вода может растворять различные вещества. Она является растворителем. Но не все вещества растворяются в воде.) Вывешивается на доске

Как можно назвать вещества, которые растворяются в воде? (Растворимые) Вывешивается на доске

А вещества, которые не растворяются в воде? (Нерастворимые) Вывешивается на доске

Я добавлю в стакан с водой цветную соль (медный купорос – сульфат меди)). Что происходит?

Как вы думаете, растворяется ли в воде галька? Учитель показывает опыт .

Какие ещё вещества может растворять вода? (сахар, лимонная кислота, сода)

Какими могут быть вещества?

III этап –метод ввода оценивания по 12-балльной рейтинговой системе (трехуровневые задания)

1 уровень

1.Отгадай загадки

1.В морях и реках обитает,
Но часто по небу летает.
А как наскучит ей летать,
На землю падает опять

2.Течет, течет -
Не вытечет,
Бежит, бежит-
Не выбежит

Ветер подует - оно задрожит

2. Уровень

а) соль

б) сок

в) глина

г) сахар

2.Почему чай становиться сладким, если в него добавить сахар?

н) вода – прозрачна

о) вода – растворитель

р) вода не имеет запаха

3Как очистить загрязнённую воду?

г) нагреть

е) охладить

д) профильтровать

з) заморозить

е) животные

к) растения

а) заводы и фабрики

л) ручьи

3 уровень

Разгадай ребусы:

____________________________

Итог урока : - Для чего мы на уроке проводили исследовательскую работу

О каком свойстве воды узнали из опытов?

Какими могут быть вещества?

Назовите растворимые вещества.

Назовите нерастворимые вещества.

Рефлексия.

На уроке я научился

Могу похвалить себя за то, что

Для меня было трудно

Какое свойство воды вы использовали при этом?

Если вы хорошо поработали на уроке возьмите голубую капельку, а если не совсем хорошо – жёлтую. Давайте прикрепим наши капельки на доску.

Посмотрите, сколько голубых капелек у нас получилось. А сколько воды на нашей планете. Она занимает ¾ поверхности Земли. Но только 2% составляет пресная вода. Поэтому, пресную воду надо беречь. Благодаря воде существует на нашей планете вот такая красота.

На уроке вы все хорошо потрудились, активно работали. Давали полные ответы. Молодцы.

Домашнее задание: решить ребусы, составить памятку по охране воды.

Приложение 3 (бланк 1).

Цель работы:

Ход работы

Наблюдения

Вывод

________________________

Цель работы: проверить свойство воды растворять разные вещества.

Ход работы

Наблюдения

Вывод

Налейте масло в стакан с водой. Размешайте

деревянной палочкой

________________________

Общий вывод: __________________________________________________________________

____________________________________________________________________________________________________________________________________

Цель работы: проверить свойство воды растворять разные вещества.

Ход работы

Наблюдения

Вывод

Насыпьте речной песок в стакан с водой. Размешайте деревянной палочкой.

________________________

Общий вывод: __________________________________________________________________

Приложение 3 (бланк 2).

Цель работы:

Ход работы

Наблюдения

Вывод

________________________

Общий вывод: __________________________________________________________________

Цель работы: найти способ очистки воды от нерастворимых веществ.

Ход работы

Наблюдения

Вывод

Вылейте воду с вишнёвым соком в воронку с фильтром

________________________

Общий вывод: __________________________________________________________________

____________________________________________________________________________________________________________________________________

Цель работы: найти способ очистки воды от нерастворимых веществ.

Ход работы

Наблюдения

Вывод

Вылейте воду с речным песком в воронку с фильтром

________________________

Общий вывод: __________________________________________________________________

____________________________________________________________________________________________________________________________________

Рабочая тетрадь по познанию мира

Ф.И. ученика (цы)________________________________________________

Тема: Вода-растворитель. Растворимые и нерастворимые в воде вещества.

I ЭТАП: Актуализация знаний

Вопрос: Почему же ноша первого осла после купания стала легче, а второго – тяжелее?

Ответ:__________________________________________________________

Вопрос: Как можно доказать ваш вывод?

Ответ:___________________________________________________________

Вопрос: Что будет предметом исследования?

Ответ: ___________________________________________________________

Вопрос: На какие две группы делятся вещества?

Ответ: _ __________________________________________________________

II Этап. Алгоритм изучения нового.

Назовите эти вещества. Какие из них растворяются в воде.

_____________ _____________ _______________ ______________

Практическая работа

Приложение 3 (бланк 1).

Цель работы: проверить свойство воды растворять разные вещества.

Ход работы

Наблюдения

Вывод

Насыпьте соль в стакан с водой. Размешайте деревянной палочкой.

________________________

Общий вывод: __________________________________________________________________

__________________________________________________________________

Приложение3 (бланк 2)

Цель работы: найти способ очистки воды от нерастворимых веществ.

Ход работы

Наблюдения

Вывод

Вылейте солёную воду в воронку с фильтром

________________________

Общий вывод: __________________________________________________________________

____________________________________________________________________________________________________________________________________.

III Этап. Разноуровневые задания

1 уровень

1.Отгадай загадки

1.В морях и реках обитает,
Но часто по небу летает.
А как наскучит ей летать,
На землю падает опять____________________________________

2.Течет, течет -
Не вытечет,
Бежит, бежит-
Не выбежит. _____________________________________________

3.По городу дождик осенний гулял,
Зеркальце дождик свое потерял.
Зеркальце то на асфальте лежит,
Ветер подует - оно задрожит.___________________________________

2. Уровень

1. Какое вещество не растворяется в воде?

а) соль

б) сок

в) глина

г) сахар

Почему чай становиться сладким, если в него добавить сахар?

н) вода – прозрачна

о) вода – растворитель

р) вода не имеет запаха

Как очистить загрязнённую воду?

г) нагреть

е) охладить

д) профильтровать

з) заморозить

4.Что является источником загрязнения воды

е) животные

к) растения

а) заводы и фабрики

л) ручьи

3 уровень

Разгадай ребусы:

________________________ _________________________

_______________________________

Рефлексия: составить памятку по охране воды .

Самым распространенным растворителем на нашей планете является вода. Тело среднего человека массой 70 кг содержит примерно 40 кг воды. При этом около 25 кг воды приходится на жидкость внутри клеток, а 15 кг составляет внеклеточная жидкость, в которую входят плазма крови, межклеточная жидкость, спинномозговая жидкость, внутриглазная жидкость и жидкое содержимое желудочно-кишечного тракта. У животных и растительных организмов вода составляет обычно более 50%, а в ряде случаев содержание воды достигает 90-95%.

Вследствие своих аномальных свойств вода уникальный растворитель, прекрасно приспособленный для жизнедеятельности.

Прежде всего вода хорошо растворяет ионные и многие полярные соединения. Такое свойство воды связано в значительной мере с ее высокой диэлектрической проницаемостью (78,5).

Другой многочисленный класс веществ, хорошо растворимых в воде, включает такие полярные органические соединения, как сахара, альдегиды, кетоны, спирты. Их растворимость в воде объясняется склонностью молекул воды к образованию полярных связей с полярными функциональными группами этих веществ, например с гидроксильными группами спиртов и сахаров или с атомом кислорода карбонильной группы альдегидов и кетонов. Ниже приведены примеры водородных связей, важных для растворимости веществ в биологических системах. Вследствие высокой полярности вода вызывает гидролиз веществ.

Так как вода составляет основную часть внутренней среды организма, то она обеспечивает процессы всасывания, передвижения питательных веществ и продуктов обмена в организме.

Необходимо отметить, что вода является конечным продуктом биологического окисления веществ, в частности глюкозы. Образование воды в результате этих процессов сопровождается выделением большого количества энергии приблизительно 29 кДж/моль.

Важны и другие аномальные свойства воды: высокое поверхностное натяжение, низкая вязкость, высокие температуры плавления и кипения и более высокая плотность в жидком состоянии, чем в твердом.

Для воды характерно наличие ассоциатов групп молекул, соединенных водородными связями.

В зависимости от сродства к воде функциональные группы растворяемых частиц подразделяются на гидрофильные (притягивающие воду), легко сольватируемые водой, гидрофобные (отталкивающие воду) и дифильные.

К гидрофильным группам относятся полярные функциональные группы: гидроксильная -ОН, амино -NH 2 , тиольная -SH, карбоксильная -СООН.

К гидрофобным — неполярные группы, например углеводородные радикалы: СНз-(СН 2) п -, С 6 Н 5 -.

К дифильным относят вещества (аминокислоты, белки), молекулы которых содержат как гидрофильные группы (-ОН, -NH 2 , -SH, -СООН), так и гидрофобные группы: (СН 3, (СН 2) п,- С 6 Н 5 -).

При растворении дифильных веществ происходит изменение структуры воды как результат взаимодействия с гидрофобными группами. Степень упорядочения молекул воды, близко расположенных к гидрофобным группам, увеличивается, и контакт молекул воды с гидрофобными группами сводится к минимуму. Гидрофобные группы, ассоциируясь, выталкивают молекулы воды из области своего расположения.

Процесс растворения

Природа процесса растворения сложна. Естественно, возникает вопрос, почему некоторые вещества легко растворяются в одних растворителях и плохо растворимы или практически нерастворимы в других.

Образование растворов всегда связано с теми или иными физическими процессами. Одним из таких процессов является диффузия растворенного вещества и растворителя. Благодаря диффузии частицы (молекулы, ионы) удаляются с поверхности растворяющегося вещества и равномерно распределяются по всему объему растворителя. Именно поэтому в отсутствие перемешивания скорость растворения зависит от скорости диффузии. Однако нельзя лишь физическими процессами объяснить неодинаковую растворимость веществ в различных растворителях.

Великий русский химик Д. И. Менделеев (1834-1907) считал, что важную роль при растворении играют химические процессы. Он доказал существование гидратов серной кислоты H 2 SО 4* H 2 O, H 2 SО 4* 2H 2 O, H 2 SО 4* 4H 2 О и некоторых других веществ, например, С 2 Н 5 ОН*3Н 2 О. В этих случаях растворение сопровождается образованием химических связей частиц растворяемого вещества и растворителя. Этот процесс называется сольватацией, в частном случае, когда растворителем является вода, гидратацией.

Как установлено, в зависимости от природы растворенного вещества сольваты (гидраты) могут образовываться в результате физических взаимодействий: иондипольного взаимодействия (например, при растворении веществ с ионной структурой (NaCI и др.); дипольдипольного взаимодействия при растворении веществ с молекулярной структурой (органические вещества)).

Химические взаимодействия осуществляются за счет донорноакцепторных связей. Здесь ионы растворенного вещества являются акцепторами электронов, а растворители (Н 2 О, NН 3) донорами электронов (например, образование аквакомплексов), а также в результате образования водородных связей (например, растворение спирта в воде).

Доказательствами химического взаимодействия растворенного вещества с растворителем являются тепловые эффекты и изменение окраски, сопровождающие растворение.

Например, при растворении гидроксида калия в воде выделяется теплота:

КОН + хН 2 О = КОН(Н 2 О)х; ΔН° раств = 55 кДж/моль.

А при растворении хлорида натрия теплота поглощается:

NaCI + хН 2 О = NaCI(H 2 О)х; ΔН° раств = +3,8 кДж/моль.

Теплота, выделяемая или поглощаемая при растворении 1 моля вещества, называется теплотой растворения Q раств

В соответствии с первым началом термодинамики

Q раств = ΔН раств ,

где ΔН раств изменение энтальпии при растворении данного количества вещества.

Растворение в воде безводного сульфата меди белого цвета приводит к появлению интенсивной голубой окраски. Образование сольватов, изменение окраски, тепловые эффекты, как и ряд других факторов, свидетельствуют об изменении химической природы компонентов раствора при его образовании.

Таким образом, в соответствии с современными представлениями, растворение физико-химический процесс, в котором играют роль как физические, так и химические виды взаимодействия.