"Химия", Кузнецова Н.Е., Титова И.М., Гара Н.Н.
Растворитель — компонент раствора, в котором распределяется другое вещество. Им может быть не только вода: подходящую жидкость выбирают по свойствам растворяемого вещества и назначению раствора. Полярность молекул растворителя влияет на то, с какими частицами он взаимодействует. Поэтому полярные вещества обычно лучше растворяются в полярных жидкостях, а неполярные — в неполярных. При выборе органического растворителя учитывают и его безопасность.
Текст подготовлен нейронной сетью по теме параграфа и не заменяет учебник — важные факты и формулировки сверяйте с ним.
Растворитель — компонент раствора, в котором распределяется другое вещество. Обычно растворителем считают компонент, которого больше, или тот, который задаёт агрегатное состояние раствора. Например, в водном растворе сахара растворителем будет вода. Это понятие помогает отличать среду раствора от растворённого в ней вещества.
Полярный растворитель — растворитель, молекулы которого имеют неравномерное распределение электрического заряда. Поэтому у разных участков молекулы появляются небольшие частичные заряды: один участок притягивается к положительным частицам, другой — к отрицательным. Так устроена, например, молекула воды. Полярность помогает объяснить, почему такой растворитель взаимодействует с ионами и полярными молекулами.
Неполярный растворитель — жидкость, молекулы которой не имеют выраженных противоположно заряженных участков. В отличие от полярной молекулы, заряд в ней распределён более равномерно. К неполярным относят некоторые органические жидкости, например вещества на основе углеводородов. Их строение помогает понять, почему они могут растворять масла и жиры, которые плохо растворяются в воде.
Правило подобия растворимости выражают словами «подобное растворяется в подобном». Полярные и ионные вещества обычно лучше растворяются в полярных жидкостях, а неполярные вещества — в неполярных. Это не означает, что исключений не бывает: результат зависит от конкретного вещества и условий. Правило позволяет заранее предположить, какой растворитель стоит испытать.
Растворителем не обязательно служит вода: им может быть другая жидкость, если она способна смешаться с растворяемым веществом и подходит для задачи. Например, водой удобно готовить растворы соли, но жирное загрязнение водой удаляется плохо. Для него выбирают жидкость, которая взаимодействует с жиром лучше. Поэтому сначала учитывают свойства растворяемого вещества, а затем подбирают растворитель.
Полярность зависит от строения молекул. Если электрический заряд распределён в молекуле неравномерно, её части притягиваются к частицам с подходящим зарядом; если распределение более равномерное, такого притяжения почти нет. При растворении молекулы растворителя взаимодействуют с частицами вещества и помогают им отделиться друг от друга. Чем подходящее взаимодействие, тем легче частицам распределиться в жидкости.
Вода хорошо растворяет многие ионные и полярные вещества, потому что её молекулы полярны. Они притягиваются к ионам соли и окружают их, помогая отделить ионы от кристалла. Неполярные вещества, например многие масла, не создают с водой достаточно сильного взаимодействия. Поэтому вода обычно плохо смешивается с ними, хотя на практике растворимость зависит от состава вещества.
Вода подходит для приготовления солевых растворов и многих бытовых смесей. Этанол — полярный органический растворитель; его используют, например, в парфюмерии и для извлечения некоторых веществ из растений. Ацетон тоже полярен и применяется, в частности, для удаления некоторых покрытий и загрязнений. Неполярные органические растворители используют для отдельных масел, жиров и других неполярных веществ, но выбор конкретной жидкости зависит от задачи.
Растворитель подбирают не только по способности растворять нужное вещество, но и по назначению. Некоторые органические жидкости быстро испаряются, горючи или вредны при вдыхании и контакте с кожей. Поэтому перед работой читают этикетку и соблюдают указанные меры безопасности. Такие жидкости используют при хорошей вентиляции и держат вдали от источников огня.
| Растворитель | Полярность | Какие вещества обычно растворяет | Применение и особенности обращения |
|---|---|---|---|
| Вода | Полярная | Многие соли и полярные вещества | Бытовые и лабораторные растворы; обычно безопасна при обычном использовании |
| Этанол | Полярный | Некоторые полярные и органические вещества | Парфюмерия, извлечение веществ; летуч и горюч |
| Ацетон | Полярный | Некоторые органические вещества и покрытия | Растворитель для отдельных загрязнений; летуч и горюч |
| Неполярный органический растворитель | Неполярный | Масла, жиры и другие неполярные вещества | Для специальных задач; свойства и опасность зависят от конкретного вещества |
Сначала найдите полярность растворителя, затем сопоставьте её со свойствами растворяемого вещества. Таблица показывает общую закономерность, а не обещает растворимость любого вещества из указанной группы. Для практического выбора обязательно учитывайте назначение и правила безопасности.
В растворе присутствуют вода и поваренная соль. Нужно определить, какой компонент служит средой, а какой распределён в ней. Для этого используем обычный признак: растворителем часто является компонент, которого больше.
Ответ: растворитель — вода, второй компонент — поваренная соль. При растворении соль не исчезает, а её частицы распределяются в воде. В итоге образуется однородный раствор.
Поваренная соль состоит из ионов, а вода — полярная жидкость. Неполярный органический растворитель не имеет выраженных заряженных участков. Сравним строение соли и жидкости с помощью правила подобия растворимости.
Ответ: соль растворится в воде, но обычно плохо растворится в неполярной органической жидкости. Причина не в том, что неполярный растворитель «не смешивается ни с чем», а в том, что он слабо взаимодействует с ионами. Это вывод по общему правилу; конкретные свойства вещества проверяют отдельно.
Жирное загрязнение неполярно, поэтому вода обычно удаляет его плохо. Неполярный органический растворитель может лучше взаимодействовать с жиром. Однако сначала нужно убедиться, что выбранный растворитель подходит для материала и безопасен для применения.
Ответ: из предложенных вариантов предпочтительнее подходящий неполярный органический растворитель. Его используют только по инструкции, не вдыхая пары и избегая контакта с кожей. Нельзя работать рядом с пламенем, поскольку некоторые такие жидкости легко воспламеняются.
Ошибка — считать воду единственным растворителем. Так думают, потому что вода часто встречается в быту и школьных опытах, однако растворителем может быть и другая жидкость. Проверка: спросите себя, может ли выбранная жидкость распределять нужное вещество. Подходящий вариант определяют по свойствам вещества и назначению раствора.
Ошибка — полагать, что вода растворяет любые вещества. Вода действительно хорошо растворяет многие ионные и полярные вещества, но это не значит, что она подходит для всего. Причина ошибки — распространённый пример с растворением соли, который принимают за универсальное правило. Проверяйте себя: сопоставьте полярность воды и растворяемого вещества.
Ошибка — путать растворитель с растворённым веществом. Оба компонента входят в раствор, поэтому их названия иногда смешивают. Но растворитель служит средой, а растворённое вещество распределяется в ней; например, в солёной воде соль не становится растворителем. Чтобы проверить ответ, определите, какой компонент обычно преобладает и в чём растворён другой.
Ошибка — считать все органические растворители одинаковыми и безопасными. Их свойства различаются: одни подходят для конкретных загрязнений, другие могут быть опасны или бесполезны для этой задачи. Ошибочное обобщение возникает из-за общего названия «органические». Проверяйте этикетку и инструкцию: учитывайте полярность, назначение, летучесть, горючесть и возможный вред.
Для понимания растворителей нужно знать, что раствор состоит из растворителя и растворённого вещества, а также вспомнить строение молекул и ионов. Различия в строении помогают объяснить полярность и взаимодействие частиц. Эти знания пригодятся при изучении растворов и растворимости: они помогают предсказывать, смешаются ли вещества и какой растворитель выбрать. Подбор растворителей важен и в химических технологиях, где имеют значение результат процесса и безопасность.
Почему воду называют хорошим растворителем, если она растворяет не все вещества?
Молекулы воды полярны, поэтому вода хорошо взаимодействует со многими ионами и полярными молекулами. Но с неполярными веществами такие взаимодействия обычно слабые, поэтому они растворяются в воде плохо.
Как определить, какое вещество в растворе является растворителем?
Обычно растворителем считают компонент, которого больше и который задаёт агрегатное состояние раствора. Например, в водном растворе соли растворитель — вода, а соль — растворённое вещество.
Что означает правило «подобное растворяется в подобном»?
Это означает, что вещества чаще хорошо растворяются в растворителях со сходной полярностью. Полярные и ионные вещества обычно растворяются в полярных жидкостях, а неполярные — в неполярных.
Почему соль растворяется в воде, но плохо растворяется в неполярных жидкостях?
В соли есть положительные и отрицательные ионы, а полярные молекулы воды могут притягиваться к ним и окружать их. Неполярные молекулы обычно не взаимодействуют с ионами достаточно сильно, чтобы отделить их друг от друга.
Почему при работе с органическими растворителями нужно соблюдать осторожность?
Некоторые органические растворители быстро испаряются, легко воспламеняются или вредны при вдыхании и попадании на кожу. Нужно читать инструкцию, работать с хорошей вентиляцией и держать такие вещества вдали от огня.
§ 3. Немного о растворителях
