"Химия", Кузнецова Н.Е., Титова И.М., Гара Н.Н.
Раствор — однородная смесь, в которой частицы одного вещества равномерно распределены между частицами другого. Растворы окружают нас повсюду: это морская вода, сладкий чай, лекарства и многие вещества в организме. Главное в теме — научиться различать растворитель и растворённое вещество, понимать насыщенность раствора, сравнивать растворимость веществ и учитывать влияние температуры и давления.
Текст подготовлен нейронной сетью по теме параграфа и не заменяет учебник — важные факты и формулировки сверяйте с ним.
Раствор — однородная смесь растворителя и растворённого вещества. Однородной её называют потому, что состав и свойства любой небольшой части раствора одинаковы. Это позволяет считать раствор единой системой, а не набором отдельных видимых частиц.
Растворитель — компонент раствора, в котором распределяется другое вещество. Если вещество растворяют в воде, то обычно именно вода является растворителем, а добавленное вещество называют растворённым. Такое различие нужно, чтобы правильно описывать состав раствора и решать расчётные задачи.
Растворимость — способность вещества растворяться в данном растворителе. Её часто выражают массой вещества, которая растворяется в 100 г воды при определённой температуре. Это число помогает сравнивать вещества по способности образовывать раствор.
Насыщенный раствор содержит максимально возможное при данных условиях количество растворённого вещества, а ненасыщенный — меньше этого количества. Если добавить вещество в насыщенный раствор, оно уже не растворится полностью. Поэтому насыщенность определяется не просто массой вещества, а её сравнением с пределом растворимости.
При растворении частицы вещества отделяются друг от друга и окружаются частицами растворителя. Движение частиц помогает им распространяться по всему объёму жидкости. В результате в каждой части раствора оказывается примерно одинаковое соотношение частиц растворителя и растворённого вещества, поэтому смесь становится однородной.
Разные вещества растворяются неодинаково, потому что их частицы по-разному взаимодействуют между собой и с частицами растворителя. Например, вода хорошо взаимодействует с частицами одних веществ и почти не взаимодействует с частицами других. Поэтому растворимость всегда указывают не вообще, а для конкретного вещества и конкретного растворителя.
Количество вещества, растворяющегося в 100 г воды, служит удобной общей мерой. Если при одинаковой температуре одно вещество растворяется в количестве 36 г, а другое — 5 г, первое считают более растворимым. Такая запись относится именно к массе воды, а не к общей массе получившегося раствора.
У многих твёрдых веществ при нагревании растворимость увеличивается, потому что частицы быстрее движутся и взаимодействие с растворителем облегчает их переход в раствор. При охлаждении насыщенного раствора растворимость может уменьшиться. Тогда прежнее количество вещества уже не помещается в растворе, и избыток отделяется в виде кристаллов.
Для газов зависимость обычно обратная: при нагревании они хуже удерживаются жидкостью и легче покидают её, поэтому растворимость уменьшается. Повышение давления, напротив, заставляет больше частиц газа переходить в жидкость и оставаться в ней. Именно поэтому газированные напитки хранят закрытыми и охлаждёнными.
| Группа вещества по растворимости | Как характеризуется | Примеры |
|---|---|---|
| Хорошо растворимые | Растворяются в воде в значительном количестве | Сахар, поваренная соль |
| Малорастворимые | Растворяются в воде лишь в небольшом количестве | Гипс, гидроксид кальция |
| Практически нерастворимые | Переходят в раствор в очень малом количестве | Песок, сульфат бария |
Чтобы воспользоваться таблицей, найдите нужное вещество и определите, к какой группе оно относится. Хорошая растворимость означает, что можно получить однородный раствор при добавлении подходящего количества вещества. Для малорастворимых и практически нерастворимых веществ часть вещества может остаться осадком.
Условие: по таблице растворимости определите, хорошо ли растворяется в воде указанное вещество, и укажите, образует ли оно однородный раствор. Рассмотрим поваренную соль. Нужно найти её в таблице и связать группу растворимости с видом смеси.
Ответ: поваренная соль хорошо растворяется в воде и образует однородный раствор.
Условие: растворимость вещества равна 36 г на 100 г воды. Сколько вещества растворится в 250 г воды? Искомая масса относится к воде, поэтому сравниваем именно 250 г с исходными 100 г.
Ответ: в 250 г воды может раствориться 90 г вещества, чтобы раствор был насыщенным.
Условие: в 200 г воды насыщенный раствор охлаждают от 60 °C до 20 °C. Растворимость уменьшается с 50 до 20 г на 100 г воды. Нужно найти массу вещества, которая выделится, если вода не испаряется.
Ответ: выделится 60 г вещества.
Ошибка: считать растворимость массой вещества в 100 г раствора. Так происходит, потому что в условии часто упоминают и воду, и раствор, но стандартная характеристика относится к 100 г растворителя. Проверьте себя: в пропорции напротив значения растворимости должны стоять именно 100 г воды.
Ошибка: считать, что любое прозрачное вещество полностью растворилось. Прозрачная жидкость может содержать очень мало растворённого вещества или частицы, которые не видны глазом. Для проверки учитывайте таблицу растворимости и наличие осадка после отстаивания.
Ошибка: называть насыщенным раствор, в котором просто много вещества. Насыщенность зависит от предела растворимости при конкретной температуре, а не от впечатления «много» или «мало». Сравните фактическую массу вещества с расчётным максимальным количеством.
Ошибка: считать, что нагревание всегда увеличивает растворимость. Для разных веществ зависимость различается, а газы обычно растворяются хуже при нагревании. Перед выводом уточните, о твёрдом веществе или газе идёт речь и какие условия указаны.
Для изучения растворов нужны знания о чистых веществах, смесях, частицах вещества и массовой доле компонента. Эти понятия помогают понять, из чего состоит раствор и почему его можно разделять расчётами.
Растворимость связана с дальнейшим изучением концентрации растворов, химических реакций в растворах и приготовления смесей заданного состава. Без различения растворителя и растворённого вещества легко ошибиться в вычислениях.
Зависимость растворимости от температуры объясняет кристаллизацию. При охлаждении или испарении растворителя избыток вещества может выделяться из раствора в виде кристаллов.
Чем раствор отличается от смеси, в которой вещество просто перемешано с водой?
В растворе частицы вещества распределены между частицами воды настолько равномерно, что состав одинаков в любой его части. При простом перемешивании вещество может осесть, всплыть или остаться отдельными видимыми частицами.
Как определить, насыщенный раствор или ненасыщенный?
Сравните количество растворённого вещества с его растворимостью при данной температуре. Если достигнут предел, раствор насыщенный; если вещество ещё может растворяться, раствор ненасыщенный.
Почему растворимость указывают при определённой температуре?
С повышением или понижением температуры способность вещества растворяться часто меняется. Поэтому значение растворимости без указания температуры было бы неполным.
Как рассчитать, сколько вещества растворится в заданной массе воды?
Составьте пропорцию: указанное значение растворимости относится к 100 г воды, а неизвестная масса вещества — к заданной массе воды. Например, при растворимости 36 г на 100 г воды в 250 г воды растворится 36 · 250 : 100 = 90 г.
Почему при охлаждении раствора иногда выпадают кристаллы?
При охлаждении растворимость многих твёрдых веществ уменьшается. Раствор уже не может удерживать прежнее количество вещества, поэтому его избыток выделяется в виде кристаллов.
§ 24. Растворы. Растворимость веществ
