Вода-растворитель. Растворимые и нерастворимые в воде вещества. Растворение. Растворимость веществ в воде — Гипермаркет знаний Растворяется ли вода

В повседневной жизни люди редко сталкиваются с Большинство предметов представляют собой смеси веществ.

Раствор - это в которой компоненты равномерно смешались. Есть несколько их видов по размеру частиц: грубодисперсные системы, молекулярные растворы и коллоидные системы, которые часто называют золи. В этой статье речь идет о молекулярных (или Растворимость веществ в воде - одно из главных условий, влияющих на образование соединений.

Растворимость веществ: что это и зачем нужно

Чтобы разобраться в этой теме, нужно знать, и растворимость веществ. Простым языком, это способность вещества соединяться с другим и образовывать однородную смесь. Если подходить с научной точки зрения, можно рассмотреть более сложное определение. Растворимость веществ - это их способность образовывать с одним или более веществами гомогенные (или гетерогенные) составы с дисперсным распределением компонентов. Существует несколько классов веществ и соединений:

растворимые;
малорастворимые;
нерастворимые.

О чем говорит мера растворимости вещества

Содержание вещества в насыщенной смеси - это мера его растворимости. Как сказано выше, у всех веществ она разная. Растворимые - это те, которые могут развести более 10 г себя на 100 г воды. Вторая категория - менее 1 г при тех же условиях. Практически нерастворимые - это те, в смесь которых переходит менее 0,01 г компонента. В этом случае вещество не может передавать воде свои молекулы.

Что такое коэффициент растворимости

Коэффициент растворимости (k) - это показатель, максимальной массы вещества (г), которая может развестись в 100 г воды или другого вещества.

Растворители

В данном процессе участвуют растворитель и растворенное вещество. Первый отличается тем, что изначально он пребывает в таком же агрегатном состоянии, что и конечная смесь. Как правило, он взят в большем количестве.

Однако многие знают, что в химии вода занимает особое место. Для нее существуют отдельные правила. Раствор, в котором присутствует H 2 O называется водным. Когда говорится о них, жидкость является экстрагентом и тогда, когда она в меньшем количестве. В пример можно привести 80%-ный раствор азотной кислоты в воде. Пропорции здесь не равны Хоть доля воды меньше, чем кислоты, вещество называть 20%-ным раствором воды в азотной кислоте некорректно.

Существуют смеси, в которых отсутствует H 2 O. Они будут носить имя неводная. Подобные растворы электролита представляют собой ионные проводники. Они содержащие один или смеси экстрагентов. В их состав входят ионы и молекулы. Они используются в таких отраслях, как медицина, производство бытовой химии, косметики и в другие направления. Они могут сочетать в себе несколько нужных веществ с различной растворимостью. Компоненты многих средств, которые применяются наружно, являются гидрофобными. Иными словами, они плохо взаимодействуют с водой. В таких могут быть летучими, нелетучими и комбинированными. Органические вещества в первом случае хорошо растворяют жиры. К летучим относятся спирты, углеводороды, альдегиды и другие. Они часто входят в состав бытовой химии. Нелетучие чаще всего применяются для изготовления мазей. Это жирные масла, жидкий парафин, глицерин и прочие. Комбинированные - это смесь летучих и нелетучих, например, этанол с глицерином, глицерин с димексидом. Также они могут содержать воду.

Виды растворов по степени насыщенности

Насыщенный раствор - это смесь химических веществ, содержащая максимальную концентрацию одного вещества в растворителе при определенной температуре. Дальше оно разводиться не будет. В препарате твёрдого вещества заметно выпадение осадка, который находится в динамическом равновесии с ним. Под этим понятием подразумевается состояние, сохраняющееся во времени вследствие его протекания одновременно в двух противоположных направлениях (прямая и обратная реакции) с одинаковой скоростью.

Если вещество при постоянной температуре все еще может разлагаться, то этот раствор - ненасыщенный. Они устойчивы. Но если в них продолжать добавлять вещество, то оно будет разводиться в воде (или другой жидкости), пока не достигнет максимальной концентрации.

Еще один вид - перенасыщенный. В нем содержится больше растворенного вещества, чем может быть при постоянной температуре. Из-за того, что они находятся в неустойчивом равновесии, при физическом воздействии на них происходит кристаллизация.

Как отличить насыщенный раствор от ненасыщенного?

Это сделать достаточно просто. Если вещество - твердое, то в насыщенном растворе можно увидеть осадок. При этом экстрагент может загустевать, как, например, в насыщенном составе вода, в которую добавили сахар.
Но если изменить условия, повысить температуру, то он перестанет считаться насыщенным, так как при более высокой температуре максимальная концентрация этого вещества будет другой.

Теории взаимодействия компонентов растворов

Существует три теории относительно взаимодействия элементов в смеси: физическая, химическая и современная. Авторы первой - Сванте Август Аррениус и Вильгельм Фридрих Оствальд. Они предположили, что вследствие диффузии частицы растворителя и растворённого вещества равномерно распределились по всему объему смеси, но взаимодействия между ними нет. Химическая теория, которую выдвинул Дмитрий Иванович Менделеев, ей противоположна. Согласно ей, в результате химического взаимодействия между ними формируются неустойчивые соединения постоянного или переменного состава, которые называются сольваты.

В настоящее время используется объединенная теория Владимира Александровича Кистяковского и Ивана Алексеевича Каблукова. Она совмещает физическую и химическую. Современная теория гласит, что в растворе существуют как не взаимодействующие частицы веществ, так и продукты их взаимодействия - сольваты, существование которых доказывал Менделеев. В случае, когда экстрагент - вода, их называют гидратами. Явление, при котором образуются сольваты (гидраты) носит имя сольватация (гидратация). Она воздействует на все физико-химические процессы и меняет свойства молекул в смеси. Сольватация происходит благодаря тому, что сольватная оболочка, состоящая из тесно связанных с ней молекул экстрагента, окружает молекулу растворенного вещества.

Факторы, влияющие на растворимость веществ

Химический состав веществ. Правило "подобное притягивает подобное" распространяется и на реагенты. Схожие по физическим и химическим свойствам вещества могут взаимно растворяться быстрее. Например, неполярные соединения хорошо взаимодействуют с неполярными. Вещества с полярными молекулами или ионным строением разводятся в полярных, например, в воде. В ней разлагаются соли, щёлочи и другие компоненты, а неполярные - наоборот. Можно привести простой пример. Для приготовления насыщенного раствора сахара в воде потребуется большее количество вещества, чем в случае с солью. Как это понимать? Проще говоря, вы можете развести гораздо больше сахара в воде, чем соли.

Температура. Чтобы увеличить растворимость твердых веществ в жидкостях, нужно увеличить температуру экстрагента (работает в большинстве случаев). Можно продемонстрировать такой пример. Если положить щепотку хлорида натрия (соль) в холодную воду, то данный процесс займет много времени. Если проделать то же самое с горячей средой, то растворение будет проходить гораздо быстрее. Это объясняется тем, что вследствие повышения температуры возрастает кинетическая энергия, значительное количество которой часто тратится на разрушение связей между молекулами и ионами твёрдого вещества. Однако, когда повышается температура в случае с солями лития, магния, алюминия и щелочами, их растворимость понижается.

Давление. Этот фактор влияет только на газы. Их растворимость увеличивается при повышении давления. Ведь объём газов сокращается.

Изменение скорости растворения

Не стоит путать этот показатель с растворимостью. Ведь на изменение этих двух показателей влияют разные факторы.

Степень раздробленности растворяемого вещества. Этот фактор влияет на растворимость твердых веществ в жидкостях. В цельном (кусковом) состоянии состав разводится дольше, чем тот, который разбит на мелкие куски. Приведем пример. Цельный кусок соли будет растворяться в воде намного дольше, чем соль в виде песка.

Скорость помешивания. Как известно, этот процесс можно катализировать с помощью помешивания. Его скорость также важна, потому что чем она больше, тем быстрее растворится вещество в жидкости.

Для чего нужно знать растворимость твердых веществ в воде?

Прежде всего, подобные схемы нужны, чтобы правильно решать химические уравнения. В таблице растворимости есть заряды всех веществ. Их необходимо знать для правильной записи реагентов и составления уравнения химической реакции. Растворимость в воде показывает, может ли соль или основание диссоциировать. Водные соединения, которые проводят ток, имеют в своем составе сильные электролиты. Есть и другой тип. Те, которые плохо проводят ток, считаются слабыми электролитами. В первом случае компоненты представляют собой вещества, полностью ионизованные в воде. Тогда как слабые электролиты проявляют этот показатель лишь в небольшой степени.

Уравнения химической реакции

Есть несколько видов уравнений: молекулярный, полный ионный и краткий ионный. По сути последний вариант - сокращённая форма молекулярного. Это окончательный ответ. В полном уравнении записаны реагенты и продукты реакции. Теперь наступает очередь таблицы растворимости веществ. Для начала надо проверить, является ли реакция осуществимой, то есть выполняется ли одно из условий проведения реакции. Их всего 3: образование воды, выделение газа, выпадение осадка. Если два первых условия не соблюдаются, нужно проверить последнее. Для этого нужно посмотреть в таблицу растворимости и выяснить, есть ли в продуктах реакции нерастворимая соль или основание. Если оно есть, то это и будет осадок. Далее таблица потребуется для записи ионного уравнения. Так как все растворимые соли и основания - сильные электролиты, то они будут распадаться на катионы и анионы. Далее сокращаются несвязанные ионы, и уравнение записывается в кратком виде. Пример:

K 2 SO 4 +BaCl 2 =BaSO 4 ↓+2HCl,
2K+2SO 4 +Ba+2Cl=BaSO 4 ↓+2K+2Cl,
Ba+SO4=BaSO 4 ↓.

Таким образом, таблица растворимости веществ - одно из ключевых условий решения ионных уравнений.

Подробная таблица помогает узнать, сколько компонента нужно взять для приготовления насыщенной смеси.

Таблица растворимости

Так выглядит привычная неполная таблица. Важно, что здесь указывается температура воды, так как она является одним из факторов, о которых мы уже говорили выше.

Как пользоваться таблицей растворимости веществ?

Таблица растворимости веществ в воде - один из главных помощников химика. Она показывает, как различные вещества и соединения взаимодействуют с водой. Растворимость твердых веществ в жидкости - это показатель, без которого многие химические манипуляции невозможны.

Таблица очень проста в использовании. В первой строке написаны катионы (положительно заряженные частицы), во второй - анионы (отрицательно заряженные частицы). Большую часть таблицы занимает сетка с определенными символами в каждой ячейке. Это буквы "Р", "М", "Н" и знаки "-" и "?".

"Р" - соединение растворяется;
"М" - мало растворяется;
"Н" - не растворяется;
"-" - соединения не существует;
"?" - сведения о существовании соединения отсутствуют.

В этой таблице есть одна пустая ячейка - это вода.

Простой пример

Теперь о том, как работать с таким материалом. Допустим, нужно узнать растворима ли в воде соль - MgSo 4 (сульфат магния). Для этого необходимо найти столбик Mg 2+ и спускаться по нему до строки SO 4 2- . На их пересечении стоит буква Р, значит соединение растворимо.

Заключение

Итак, мы изучили вопрос растворимости веществ в воде и не только. Без сомнений, эти знания пригодятся при дальнейшем изучении химии. Ведь растворимость веществ играет там важную роль. Она пригодится при решении и химических уравнений, и разнообразных задач.

Задача: показать детям растворимость и нерастворимость в воде различных веществ.

Материалы: мука, сахарный песок, речной песок, пищевой краситель, стиральный порошок, стаканы с чистой водой, ложки или палочки, подносы, картинки с изображением представленных веществ.

Описание. Перед детьми на подносах стаканы с водой, палочки, ложки и вещества в различных емкостях. Дети рассматривают воду, вспоминают ее свойства. Как вы думаете, что произойдет, если в воду добавить сахарный песок? Дед Знай добавляет сахар, перемешивает, и все вместе наблюдают, что изменилось. Что произойдет, если мы добавим в воду речной песок? До-бавляет к воде речной песок, перемешивает. Изменилась ли вода? Стала ли она мутной или осталась прозрачной? Растворился ли речной песок?

Что произойдет с водой, если мы добавим в нее пищевую краску? Добавляет краску, перемешивает. Что изменилось? (Вода изменила цвет.) Растворилась ли краска? (Краска растворилась и изменила цвет воды, вода стала непрозрачной.)

Растворится ли в воде мука? Дети добавляют в воду муку, перемешивают. Какой стала вода? Мутной или прозрачной? Растворилась ли мука в воде?

Растворится ли в воде стиральный порошок? Добавляется стиральный порошок, перемешивается. Растворился ли порошок в воде? Что вы заметили необычного? Окуните в смесь пальцы и проверьте, осталась ли она на ощупь такой же, как чистая вода? (Вода стала мыльной.) Какие вещества у нас растворились в воде? Какие вещества не растворились в воде?

(Результаты фиксируются на фланелеграфе.)

ЦВЕТНОЙ ПЕСОК

Задачи: познакомить детей со способом изготовления цветного песка (перемешав с цветным мелом); научить пользоваться теркой.

Материалы: цветные мелки, песок, прозрачная емкость, мелкие предметы, 2 мешочка, мелкие терки, миски, ложки (палочки), небольшие банки с крышками.

Описание. К детям прилетел галчонок Любознайка. Он просит детей отгадать, что у него в мешочках. Дети пробуют определить на ощупь.(В одном мешочке-песок, в другом-кусочки мела.) Воспитатель открывает мешочки, дети проверяют предположения. Воспитатель с детьми рассматривают содержимое мешочков. Что это? Какой песок? Что с ним можно делать? Какого цвета мел? Какой на ощупь? Можно ли его сломать? Для чего он нужен? Галчонок спрашивает: «Может ли песок быть цветным? Как его сделать цветным? Что будет, если мы песок перемешаем с мелом? Как сделать, чтобы мел был таким же сыпучим, как песок?» Галчонок хвастается, что у него есть инструмент для превращения мела в мелкий порошок.

Показывает детям терку. Что это? Как ею пользоваться? Дети по примеру галчонка берут миски, терки и трут мел. Что получилось? Какого цвета у тебя порошок? (Галчонок спрашивает каждого ребенка) Как теперь сделать песок цветным? Дети насыпают песок в миску и перемешивают его ложками или палочками. Дети рассматривают цветной песок. Как мы можем использовать этот песок? (Делать красивые картинки.)

Галчонок предлагает поиграть. Показывает прозрачную емкость, заполненную разноцветными слоями песка, и спрашивает детей: «Как можно быстро найти спрятанный предмет?» Дети предлагают свои варианты. Воспитатель объясняет, что перемешивать песок руками, палочкой или ложкой нельзя, и показывает способ выталкивания из песка предмета путем встряхивания сосуда.

Что произошло с разноцветным песком? Дети отмечают, что таким образом мы и предмет быстро нашли, и песок перемешали.

Дети прячут в прозрачные банки мелкие предметы, засыпают их слоями разноцветного песка, закрывают банки крышками и показывают галчонку, как они быстро находят спрятанный предмет и перемешивают песок. Галчонок на прощание дарит детям коробочку с цветным мелом.

ИГРЫ С ПЕСКОМ

Задачи: закрепить представления детей о свойствах песка, развить любознательность, наблюдательность, активизировать речь детей, развить конструктивные умения.

Материалы: большая детская песочница, в которой оставлены следы от пластмассовых животных, игрушки-животные, совки, детские грабли, лейки, план участка для прогулок данной группы.

Описание. Дети выходят на улицу и осматривают площадку для прогулок. Воспитатель обращает их внимание на необычные следы в песочнице. Почему следы так хорошо видны на песке? Чьи это следы? Почему вы так думаете?

Дети находят пластмассовых животных и проверяют свои предположения: берут игрушки, ставят лапами на песок и ищут такой же отпечаток. А какой след останется от ладошки? Дети оставляют свои следы. Чья ладошка больше? Чья меньше? Проверяют прикладывая.

Воспитатель в лапках медвежонка обнаруживает письмо, достает из него план участка. Что изображено? Какое место обведено красным кружком? (Песочница.) Что там может быть еще интересного? Наверное, какой-то сюрприз? Дети, погрузив руки в песок, отыскивают игрушки. Кто это?

У каждого животного есть свой дом. У лисы... (нора), у медведя... (берлога), у собачки... (конура). Давайте построим для каждого животного свой дом из песка. Из какого песка лучше всего строить? Как сделать его влажным?

Дети берут лейки, поливают песок. Куда пропадает водичка? Почему песок стал влажным? Дети строят домики и играют с животными.

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.

В обычной неассоциированной жидкости, например в такой, как бензин, молекулы свободного скользят одна вокруг другой. В воде же они скорее катятся, чем скользят. Молекулы воды, как известно, соединены между собой водородными связями, поэтому прежде чем произойдет какое-либо смещение, нужно разорвать хотя бы одну из этих связей. Эта особенность и определяет вязкость воды.

Диэлектрической постоянной воды называется ее способность нейтрализовать притяжение, существующее между электрическими зарядами. Растворение твердых веществ в воде - сложный процесс, который обусловливается взаимодействием частиц растворенного вещества и частиц воды.

При изучении строения веществ с помощью рентгеновских лучей было установлено, что большинство твердых тел имеет кристаллическое строение, т. е. частицы вещества расположены в пространстве в определенном порядке. Частицы одних веществ расположены так, будто бы они находятся в углах крошечного куба, частицы других - в углах, центре и в середине сторон тетраэдра, призмы, пирамиды и пр. Каждая из этих форм является мельчайшей ячейкой более крупных кристаллов аналогичной формы. У одних веществ в узлах их кристаллической решетки находятся молекулы (у большинства органических соединений), у других (например, у неорганических солей) - ионы, т. е. частицы, состоящие из одного или нескольких атомов, имеющих положительные или отрицательные заряды. Силами, удерживающими ионы в определенном, ориентированном в пространстве порядке кристаллической решетки, являются силы электростатического притяжения разноименно заряженных ионов, составляющих кристаллическую решетку.

Если, например, растворить в воде хлористый натрий, то положительно заряженные ионы натрия и отрицательно заряженные ионы хлора будут отталкиваться друг от друга.

Это отталкивание происходит потому, что у воды высокая диэлектрическая постоянная, т. е. выше, чем у любой другой жидкости. Она уменьшает силу взаимного притяжения между противоположно заряженными ионами в 100 раз. Причину сильно нейтрализующего действия воды нужно искать в расположении ее молекул. Водородный атом в них не делит поровну свой электрон с тем атомом кислорода, к которому он прикреплен. Этот электрон всегда ближе к кислороду, чем к водороду. Поэтому водородные атомы заряжены положительно, а кислородные - отрицательно.

Когда какое-либо вещество, растворяясь, распадается на ионы, кислородные атомы притягиваются к положительным ионам, а водородные - к отрицательным. Молекулы воды, окружающие положительный ион, направляют к нему свои кислородные атомы, а молекулы, которые окружают отрицательный ион, устремляются к нему своими атомами водорода. Таким образом молекулы воды образуют как бы решетку, которая отделяет ионы друг от друга и нейтрализует их притяжение (рис. 12). Чтобы оторвать друг от друга ионы, находящиеся в кристаллической решетке, и перевести их в раствор, необходимо преодолеть силу притяжения этой решетки. При растворении солей такой силой является притяжение ионов решетки молекулами воды, характеризуемое так называемой энергией гидратации. Если при этом энергия гидратации по сравнению с энергией кристаллической решетки будет достаточно велика, то ионы будут отрываться от последней и перейдут в раствор.

Взаимосвязь между молекулами воды и ионами, оторванными от решетки, в растворе не только не ослабевает, а становится еще теснее.

Как уже отмечалось, в растворе ионы окружаются и разобщаются молекулами воды, которые, ориентируясь на них своими противоположными по заряду частями, образуют так называемую гидратную оболочку (рис. 13). Величина этой оболочки различна у разных ионов и зависит от заряда иона, его размера и, кроме того, от концентрации ионов в растворе.

В продолжение нескольких лет физико-химики изучали воду в основном как растворитель электролитов. В результате получено много сведений об электролитах, но очень мало о самой воде. Как ни странно, но только в последние годы появились работы, посвященные изучению отношения воды к веществам, которые в ней практически не растворяются.

Наблюдалось немало поразительных явлений. Например, однажды труба, по которой шел природный газ при t = 19°С, оказалась забитой, мокрым снегом с водой. Стало ясным, что дело здесь не в температуре, а в других свойствах воды. Возник ряд вопросов: почему вода замерзла при столь высокой температуре, как вода могла соединиться с веществами, которые в ней нерастворимы.

Эта тайна еще не была раскрыта, когда обнаружилось, что даже такие благородные газы, как аргон и ксенон, которые не вступают ни в какие химические реакции, могут связываться с водой, образуя некоторое подобие соединений.

Рис. 13. Разъединение ионов Na + и С1 - полярными молекулами воды, образующими вокруг них гидратную оболочку.

Интересные результаты по растворимости в воде метана были получены в Иллинойсе. Молекулы метана не образуют ионов в воде и не воспринимают водородных связей; притяжение между ними и молекулами воды очень слабое. Однако метан все же, хотя и плохо, растворяется в воде, и его диссоциированные молекулы образуют с ней соединения - гидраты, в которых несколько молекул воды присоединены к одной молекуле метана. При этой реакции высвобождается в 10 раз больше тепла, чем при растворении метана в гексане (метан растворяется в гексане лучше, чем в воде).

Факт растворения метана в воде представляет большой интерес. Ведь по объему молекула метана вдвое больше молекулы воды. Чтобы метан растворился в воде, между ее молекулами должны образоваться довольно большие «дырки». Для этого требуется значительная затрата энергии, большая чем для испарения воды (примерно 10 000 калорий на каждый моль). Откуда же появляется столько энергии? Силы притяжения между молекулами метана и воды слишком слабы, они не могут дать столько энергии. Поэтому существует другая возможность: структура поды изменяется в присутствии метана. Предположим, что молекула растворенного метана окружена оболочкой из 10-20 молекул воды. При образовании таких ассоциаций молекул выделяется теплота. В пространстве, занятом молекулой метана, исчезают силы взаимного притяжения между молекулами воды, а значит, и внутреннее давление. В таких условиях, как мы видели, вода замерзает при температуре выше нуля.

Вот почему молекулы, находящиеся в промежутке между метаном и водой, могут кристаллизоваться, что и произошло в описанном выше случае. Замороженные гидраты могут поглощаться раствором и выделяться из него. Эта теория известна как теория айсбергов. Практически, как показывают исследования, все непроводящие вещества, которые подвергались испытанию, образуют устойчивые кристаллические гидраты. В то же время у электролитов такая тенденция выражена слабо. Все это ведет к совершенно новому пониманию растворимости.

Считалось, что растворение электролитов происходит в результате действия сил притяжения. Теперь же доказано, что растворение неэлектролитов происходит не благодаря силам притяжения между этими веществами и водой, а в результате недостаточного притяжения между ними. Вещества, не распадающиеся на ионы, соединяются с водой, так как они устраняют внутреннее давление и тем самым способствуют появлению кристаллических образований.

Чтобы лучше понять образование таких гидратов, целесообразно рассмотреть их молекулярную структуру.

Доказано, что образующиеся гидраты имеют кубическую структуру (решетку) в отличие от гексагональной структуры льда. Дальнейшие работы исследователей показали что гидрат может иметь две кубические решетки: в одной из них промежутки между молекулами равны 12, в другой - 17 А. В меньшей решетке 46 молекул воды, в большей 136. Дырки молекул газа в меньшей решетке имеют 12-14 граней, а в большей - 12-16, к тому же они разнятся по своим размерам и заполняются молекулами различной величины, причем могут быть заполнены не все дырки. Такая модель с большой степенью точности объясняет действительное строение гидратов.

Роль таких гидратов в жизненных процессах трудно переоценить. Эти процессы происходят в основном в промежутках между молекулами воды и протеина. Вода при этом имеет сильную тенденцию к кристаллизации, так как в протеиновой молекуле содержится много неионных, или неполярных, групп. Всякий такой гидрат образуется при меньшей плотности, чем лед, поэтому его образование может вести к значительному разрушительному расширению.

Итак, вода - это своеобразное и сложное вещество с определенными и разнообразными химическими свойствами. Она имеет стройную и в то же время меняющуюся физическую структуру.

Развитие всей живой и в значительной части неживой природы неразрывно связано с характерными особенностями воды.

Науке к технике. Вода, столь широко распространенная я природе, всегда содержит растворенные вещества. В пресной воде рек и озер их мало, в то время как в морской воде содержится около 3.6% растворенных солей.

В первичном океане (во время появления жизни на Земле) массовая доля солей, по предположениям, была низка, около 1 %.

Именно в этом растворе впервые развились живые организмы, и из ятого рнстнора они получили ноны и молекулы, необходимые дли их роста и жизни... С течением времени живые организмы риз пинались и изменялись. ЧТО позволило им покинуть водную среду и перейти на сушу и затем подняться н воздух. Они приобрели эту способность, сохранин и своих организмах водный раствор в виде жидкостей, содержащих необходимый запас ионов и молекул» - вот так оценивает роль растворов в возникновении и развитии жизни на Земле известный американский химик, лауреат Нобелевской премии Лайнус Полинг Внутри нас, в каждой вашей клеточке - воспоминание о первичном океане, в котором зародилась жизнь, - водном растворе, обеспечивающем саму жизнь.
В каждом живом организме бесконечно течет по сосудам - артериям, венам и капиллярам - волшебный раствор, составляющий основу крови, массовая доля солей в нем такая же, как в первичном океане. - 0,0%. Сложные физико-химические процессы, происходящие в организмах человека и животных, также протекают в растворах. Усвоение нищи связано с переводом питательных веществ в раствор. Природные водные растворы участвуют в процессах почвообразования и снабжают растения питательными веществами. Многие технологические процессы в химической и других отраслях промышленности, например получения соды, удобрений, кислот, металлов, бумаги, протекают в растворах. Изучение свойств растворов занимает очень важное место в современной науке. Так что же такое раствор?

Отличие раствора от других смесей в том. что частицы составных частей распределяются в нем равномерно, и в любом микрообъеме такой смеси состав одинаков.

Поэтому под растворами понимали однородные смеси, состоящие из двух или более однородных частей. Это представление исходило пз физической теории растворов.

Сторонники физической теории растворов, которую развивали Вант Гофф, Лррениус и Оствальд, считали, что процесс растворения является результатом диффузии , то есть проникновения, растворенного вещества в промежутки между молекулами воды.

В противоположность представлениям физической теории растворов. Д. И. Менделеев и сторонники химической теории растворов доказывали, что растворение является результатом химического взаимодействия растворенного вещества с молекулами воды. Поэтому правильнее (точнее) определять раствор как однородную систему, состоящую из частиц растворенною вещества, растворителя и продуктов их взаимодействия.

В результате химического взаимодействия растворенного вещества с водой образуются соединения гидраты. О химическом взаимодействии говорят такие признаки химических реакций, как тепловые явления при растворении. Например, вспомните, что растворение серной кислоты в воде протекает с выделением такого большого количества теплоты, что раствор может закипеть, а потому льют кислоту в воду (а не наоборот). Растворение других веществ, например хлорида натрия, нитрата аммония, сопровождается поглощением теплоты.

Содержание урока конспект урока опорный каркас презентация урока акселеративные методы интерактивные технологии Практика задачи и упражнения самопроверка практикумы, тренинги, кейсы, квесты домашние задания дискуссионные вопросы риторические вопросы от учеников Иллюстрации аудио-, видеоклипы и мультимедиа фотографии, картинки графики, таблицы, схемы юмор, анекдоты, приколы, комиксы притчи, поговорки, кроссворды, цитаты Дополнения рефераты статьи фишки для любознательных шпаргалки учебники основные и дополнительные словарь терминов прочие Совершенствование учебников и уроков исправление ошибок в учебнике обновление фрагмента в учебнике элементы новаторства на уроке замена устаревших знаний новыми Только для учителей идеальные уроки календарный план на год методические рекомендации программы обсуждения Интегрированные уроки