14. Водные растворы и их использование

Определения и обозначения

Раствор — однородная смесь, в которой одно вещество распределено в другом. Однородная смесь выглядит одинаковой во всех своих частях, поэтому отдельные частицы растворённого вещества обычно не видны. Это понятие помогает отличить раствор от смеси, в которой заметны разные вещества.

Растворитель — вещество, в котором растворяют другое. В водном растворе растворителем служит вода, даже если её смешали с солью, сахаром или другим веществом. Это слово помогает определить, какое вещество создаёт среду для растворения.

Растворённое вещество — вещество, которое распределяется в растворителе, например соль или сахар в воде. Оно сохраняется в смеси, хотя его частиц уже не видно невооружённым глазом. Так можно правильно назвать добавленное вещество и не принять его за исчезнувшее.

Водный раствор — однородная смесь воды и растворённого в ней вещества. Например, вода с растворившимся сахаром — водный раствор, а вода с песком — неоднородная смесь. Название сразу показывает, что растворителем является вода.

Как это устроено

Когда растворимое вещество смешивают с водой, его частицы отделяются друг от друга и распределяются между частицами воды. Поэтому небольшое количество вещества постепенно оказывается во всей жидкости, а не остаётся отдельной кучкой на дне. Смесь становится однородной на вид: в разных её частях нельзя различить воду и растворённое вещество. Перемешивание ускоряет этот процесс, потому что помогает частицам вещества соприкасаться с водой в разных местах.

Соль и сахар после растворения не исчезают, хотя их кристаллы больше не видны. Их частицы остаются в воде, но становятся слишком мелкими и распределяются по всему объёму жидкости. Если оставить раствор в открытой посуде, вода постепенно испарится, а растворённое вещество может снова стать заметным. Например, на месте испарившейся солёной воды остаются кристаллы соли.

Вещества ведут себя в воде по-разному, потому что их частицы неодинаково взаимодействуют с водой. Частицы соли и сахара могут распределиться в воде, поэтому образуется однородная смесь. Частицы песка сохраняются отдельно: вода не распределяет их так, чтобы получился раствор. После перемешивания песок может некоторое время плавать в воде, но затем оседает на дно.

Растворы нужны для многих обычных дел, потому что растворённое вещество распределено в воде и его удобно использовать вместе с ней. Сахар в напитке и соль в рассоле не остаются отдельными кучками, если хорошо растворились. В быту используют также растворы для мытья, а в хозяйстве — для ухода за растениями. При этом для каждого дела важно брать подходящий состав и следовать указаниям на его упаковке, если они есть.

Как вещества ведут себя в воде

Сравнивайте в таблице не только внешний вид смеси сразу после перемешивания, но и то, что происходит после отстаивания. Если вещество распределилось в воде и осадка нет, получился однородный раствор. Если заметные частицы осели, как песок, раствора не образовалось.

Разбор задач

Соль в стакане с водой

Условие. В стакан с водой насыпали немного соли и размешали. Нужно определить растворитель и растворённое вещество. Для этого сначала выясним, какое вещество было жидкостью, в которой растворяли другое.

1. Определяем вещество, в которое добавили соль: это вода.
2. Вспоминаем, что в водном растворе вода является растворителем.
3. Соль распределилась в воде, поэтому она является растворённым веществом.

Ответ. Растворитель — вода, растворённое вещество — соль. Соль не исчезла, хотя после растворения её кристаллы перестали быть видны.

Сахар растворяется по-разному

Условие. В два стакана добавили одинаковое количество сахара: в первый — постепенно, размешивая, а во второй — сразу и без перемешивания. Нужно объяснить, почему сахар растворяется по-разному. Сравним, как вода соприкасается с сахаром в каждом стакане.

1. В первом стакане перемешивание разносит сахар по воде и помогает частицам чаще соприкасаться с водой.
2. Постепенное добавление не даёт всей порции сахара сразу собраться на дне.
3. Во втором стакане сахар лежит кучкой, а вода без перемешивания медленнее взаимодействует со всей порцией.

Ответ. В первом стакане сахар обычно растворяется быстрее и равномернее. Во втором растворение идёт медленнее, поэтому на дне некоторое время могут оставаться кристаллы.

Соль и песок в воде

Условие. В два стакана с водой добавили соль и песок, затем смеси перемешали и оставили отстаиваться. Нужно описать наблюдения и определить, где образуется раствор. Чтобы сделать вывод, рассмотрим каждый стакан отдельно и проверим, появился ли осадок.

1. В стакане с солью после перемешивания кристаллы постепенно перестают быть заметными, а смесь становится однородной.
2. В стакане с песком частицы остаются видимыми и могут плавать в воде сразу после перемешивания.
3. После отстаивания песок оседает на дно, значит, однородной смеси не получилось.

Ответ. Раствор образуется в стакане с солью. В стакане с песком получается неоднородная смесь, а песок оседает на дно.

Типичные ошибки

Ошибка — считать, что растворённое вещество исчезло. Так думают, потому что после растворения нельзя разглядеть кристаллы соли или сахара. Проверьте себя: если испарить воду, растворённое вещество может снова появиться, значит, оно осталось в смеси.

Ошибка — называть растворителем соль или сахар. Их принимают за растворитель, потому что именно их добавили в стакан. Вспомните, в каком веществе их растворяли: в водном растворе растворителем всегда является вода.

Ошибка — считать раствором любую смесь вещества с водой. Вода с песком тоже состоит из двух веществ, но смесь остаётся неоднородной. Перемешайте её и дайте постоять: если частицы оседают, как песок, раствор не образовался.

Ошибка — путать растворение с таянием. Это происходит потому, что в обоих случаях твёрдое вещество может перестать выглядеть твёрдым. Проверьте, есть ли вода: при растворении вещество смешивается с ней, а при таянии само твёрдое вещество переходит в жидкое состояние.

Связь с другими темами

До изучения растворов нужно знать, что вещества состоят из частиц и могут смешиваться. Это помогает представить, почему частицы соли распределяются в воде, хотя их не видно. Понятие смеси пригодится и при изучении природных вод: в них могут находиться разные вещества. Знание способов разделения смесей поможет понять, как очищают воду и отделяют от неё нежелательные примеси.

Что запомнить

• Раствор — однородная смесь веществ.
• В водном растворе вода является растворителем.
• Соль и сахар могут растворяться в воде.
• Песок практически не растворяется в воде.
• Растворённое вещество не исчезает.
• Растворы широко используют в быту и хозяйстве.