Урок №32. Вода — растворитель. Растворы.

Насыщенные и ненасыщенные растворы. Растворимость веществ в воде

Растворы – это однородные гомогенные системы, состоящие из частиц растворенного вещества, растворителя и продуктов их взаимодействия. Растворенное вещество равномерно распределено в растворителе. Раствор может состоять из двух и более компонентов.

Растворы по агрегатному состоянию бывают жидкие (раствор соли, кровь), твердые (сплавы металлов) и газообразные (воздух).

Растворитель – это то вещество, которое не изменяет агрегатное состояние при растворении. В случае смешения веществ с одинаковым агрегатным состоянием (жидкость-жидкость, газ-газ, твердое-твердое) растворителем считается тот компонент, содержание которого больше.

Образование раствора зависит от характера взаимодействия частиц растворителя и растворенного вещества, и их природы.

В школьном курсе рассматриваются преимущественно растворы электролитов (растворы с электропроводимостью). В курсе ВУЗов рассматриваются также истинные и коллоидные растворы, золи и другие системы.

В истинных растворах размер частиц менее 1 нм, частицы в таких растворах невозможно обнаружить оптическими методами; в то время как в коллоидных растворах размер частиц 1 нм — 100 нм, частицы в таких растворах можно обнаружить при помощи ультрамикроскопа (эффект Тиндаля).

По соотношению преобладания числа частиц, переходящих в раствор или удаляющихся из раствора, различают растворы насыщенные, ненасыщенные и пересыщенные. По относительным количествам растворенного вещества и растворителя растворы подразделяют на разбавленные и концентрированные.

Разбавленные растворы - растворы с небольшим содержанием растворенного вещества.

Концентрированные растворы - растворы с большим содержанием растворенного вещества.

Раствор, содержащий растворенного вещества больше, чем его должно быть в данных условиях в насыщенном растворе, называется пересыщенным. Пересыщенные растворы представляют собой неустойчивые, неравновесные системы, в которых наблюдается самопроизвольный переход в равновесное состояние. При этом выделяется избыток растворенного вещества, и раствор становится насыщенным.

Насыщенный раствор – это раствор, в котором данное вещество при данной температуре больше не растворяется.

Ненасыщенный раствор - это раствор, в котором при данной температуре вещество ещё может растворяться.

Суспензией называют взвесь, в которой мелкие частицы твёрдого вещества равномерно распределены между молекулами воды.

Эмульсией называют взвесь, в которой мелкие капельки какой-либо жидкости распределены между молекулами другой жидкости.

Коэффициент растворимости – отношение массы растворенного вещества к массе растворителя (например, 10 г соли на 100 г воды).

По способности растворяться вещества условно делят на:

  • малорастворимые (от 0,001 до 1 грамма растворенного вещества на 100 грамм растворителя);

  • растворимые (больше 1 г растворенного вещества на 100 г растворителя);

  • нерастворимые (менее 0,001 г растворенного вещества на 100 г растворителя).

При попадании в воду вещество может:

1. раствориться в воде, то есть перемешаться с ней на атомно-молекулярном уровне;

2. химически прореагировать с водой;

3. не раствориться в воде и химически не прореагировать.

Одни вещества хорошо растворяются в воде, другие мало, а третьи – не растворяются совсем.

Посмотрите видео «Растворимость твердых веществ в воде»

Растворение – физико–химический процесс, не ведущий к превращению одних веществ в другие.

Физический – разрушение структуры растворяемого вещества

Химический – образование гидратов (сольватов, если растворитель не вода), вследствие взаимодействия молекул растворителя с частицами растворённого вещества).

Если на разрушение кристаллической решётки затрачивается больше энергии, чем выделяется при образовании гидратов, то растворение сопровождается охлаждением раствора (NH4NO3; KNO3), а если меньше – нагреванием (приготовление растворов щелочей, кислот).

Растворение газов и жидкостей не сопровождается разрушением кристаллической решётки, поэтому такие процессы растворения всегда экзотермические.

Тепловые эффекты растворения подавляющего большинства веществ незначительны, потому не заметны.

Растворимость увеличивается с ростом температуры (бывают исключения). Вы прекрасно знаете, что удобнее и быстрее растворять сахар в горячей, а не в холодной воде.

Посмотрите видео "Тепловые явления при растворении"

Попробуйте сами определить растворимость веществ (см. Таблица растворимости солей, кислот и оснований в воде).

Задание. Определить растворимость следующих веществ: AgNO3, Fe(OH)2, Ag2SO3, Ca(OH)2, CaCO3, MgCO3, KOH.

Растворимость веществ

По растворимости в воде все вещества делятся на три группы:

1) хорошо растворимые, 2) малорастворимые и 3) практически нерастворимые.

Последние называют также нерастворимыми веществами. Однако следует отметить, что абсолютно нерастворимых веществ нет. Если опустить в воду стеклянную палочку или кусочек золота, или серебра, то они в ничтожно малых количествах все же растворяются в воде. Как известно, растворы серебра или золота в воде убивают микробов. Стекло, серебро, золото - это примеры практически нерастворимых в воде веществ (твердые вещества). К ним следует также отнести керосин, растительное масло (жидкие вещества), благородные газы (газообразные вещества).

Примером малорастворимых в воде веществ могут служить гипс, сульфат свинца (твердые вещества), диэтиловый эфир, бензол (жидкие вещества), метан, азот, кислород (газообразные вещества).

Многие вещества в воде растворяются весьма хорошо. Примером таких веществ могут служить сахар, медный купорос, гидроксид натрия (твердые вещества), спирт, ацетон (жидкие вещества), хлороводород, аммиак (газообразные вещества).

Из приведенных примеров следует, что растворимость прежде всего зависит от природы веществ. Кроме того, она зависит также от температуры и давления. Сам процесс растворения обусловлен взаимодействием частиц растворимого вещества и растворителя; это самопроизвольный процесс.

По соотношению преобладания числа частиц, переходящих в раствор и удаляющихся из раствора, различают растворы насыщенные, ненасыщенные и пересыщенные. С другой стороны, по относительным количествам растворенного вещества и растворителя растворы подразделяют на разбавленные и концентрированные.

Раствор, в котором данное вещество при данной температуре больше не растворяется, т. е. раствор, находящийся в равновесии с растворяемым веществом, называют насыщенным, а раствор, в котором еще можно растворить добавочное количество данного вещества, — ненасыщенным.

Растворимость (S)

1.Растворимость – способность веществ равномерно распределяться в виде атомов, молекул или ионов по всему объёму растворителя.


Количественно растворимость вещества выражают максимальным числом граммов вещества, которое растворяется в 100 г воды при данной температуре.


Коэффициент растворимости (растворимость) S – это максимальное число граммов вещества, которое растворяется в 100 г воды при данной температуре.

При этом получается насыщенный раствор при данной температуре.

Процентная концентрация насыщенного раствора (%)

2. Для газов растворимость часто выражают максимальным объёмом газа, который растворяется в 1 л воды при данных условиях (температуре и давлении).

Например, S20°C=2,5л (при 20°С в 1 л воды растворяется 2,5 л сероводорода)

3. Некоторые жидкости (этиловый спирт, ацетон) смешиваются с водой в любых соотношениях. В этом случае говорят о неограниченной растворимости жидкостей друг в друге.

4. По растворимости в воде вещества делят на:

· Хорошо растворимые (S20> 1 г)

· Малорастворимые (S20= 0,01 – 1 г)

· Нерастворимые (S20<0,01 г)

Следует помнить! Нет абсолютно нерастворимых веществ (серебро, погружённое в воду, оказывает бактерицидное действие)

5. Растворимость солей, кислот, оснований характеризуют по ТР. Некоторые соли водой разлагаются в следствие гидролиза, такие соли существуют только в сухом виде или в неводных растворах.

6. Влияние различных факторов на растворимость:

1) Природа растворителя и растворимого вещества – подобное растворяется в подобном.

2) Температура – как правило, растворение твёрдых веществ при повышении температуры увеличивается.

Однако, NaCl – при увеличении температуры почти не меняется; Ca(OH)2 – уменьшается; Na2SO4 x 10H2O – сначала увеличивается, затем уменьшается.

Растворимость жидкостей в жидкостях с ростом температуры увеличивается, а газов в жидкостях – уменьшается.

Зависимость растворимости веществ от температуры связана с тепловым эффектом растворения: если процесс растворения эндотермический, то, согласно пр. Ле-Шателье, повышение температуры благоприятствует растворению.

3) Давление (влияет только на растворимость газов) – при постоянной температуре растворимость газа прямо пропорциональна его парциальному давлению (закон Генри).