ქიმიის გაკვეთილი მე-8 კლასში. "____" _____________ 20___

დაშლა. ნივთიერებების ხსნადობა წყალში.

სამიზნე. გააფართოვოს და გააღრმავოს სტუდენტების გაგება გადაწყვეტილებებისა და დაშლის პროცესების შესახებ.

საგანმანათლებლო ამოცანები: დადგინდეს რა არის ხსნარი, განიხილოს დაშლის პროცესი - როგორც ფიზიკურ-ქიმიური პროცესი; გააფართოვოს ხსნარებში მიმდინარე ნივთიერებების სტრუქტურისა და ქიმიური პროცესების გაგება; განვიხილოთ გადაწყვეტილებების ძირითადი ტიპები.

განმავითარებელი ამოცანები: გააგრძელოს მეტყველების უნარების განვითარება, დაკვირვება და ლაბორატორიული მუშაობის საფუძველზე დასკვნების გამოტანის უნარი.

საგანმანათლებლო ამოცანები: მოსწავლეთა მსოფლმხედველობის აღზრდა ხსნადობის პროცესების შესწავლით, ვინაიდან ნივთიერებების ხსნადობა მნიშვნელოვანი მახასიათებელია ხსნარების მომზადებისთვის ყოველდღიურ ცხოვრებაში, მედიცინაში და სხვა მნიშვნელოვან ინდუსტრიებში და ადამიანის ცხოვრებაში.

გაკვეთილების დროს.

რა არის გამოსავალი? როგორ მოვამზადოთ ხსნარი?

გამოცდილება ნომერი 1. მოათავსეთ კალიუმის პერმანგანატის კრისტალი ჭიქა წყალში. რას ვაკვირდებით? როგორია დაშლის პროცესი?

ექსპერიმენტი No2. ჩაასხით 5 მლ წყალი სინჯარაში. შემდეგ დაამატეთ 15 წვეთი კონცენტრირებული გოგირდმჟავა (H2SO4 კონს.). რას ვხედავთ? (პასუხი: სინჯარა გახურდა, მიმდინარეობს ეგზოთერმული რეაქცია, რაც ნიშნავს, რომ დაშლა ქიმიური პროცესია).

გამოცდილება ნომერი 3. დაამატეთ 5 მლ წყალი სინჯარაში ნატრიუმის ნიტრატით. რას ვაკვირდებით? (პასუხი: სინჯარა გაცივდა, მიმდინარეობს ენდოთერმული რეაქცია, რაც ნიშნავს, რომ დაშლა ქიმიური პროცესია).

დაშლის პროცესი განიხილება, როგორც ფიზიკურ-ქიმიური პროცესი.

გვერდი 211 შეავსეთ ცხრილი.

შედარების ნიშნები	ფიზიკური თეორია	ქიმიური თეორია.
თეორიის მომხრეები	ვან'ტ ჰოფი, არენიუსი, ოსტვალდი	მენდელეევი.
დაშლის განმარტება	დაშლის პროცესი დიფუზიის შედეგია, ე.ი. ხსნადი ნივთიერების შეღწევა წყლის მოლეკულებს შორის არსებულ სივრცეებში	ხსნადი ნივთიერების ქიმიური ურთიერთქმედება წყლის მოლეკულებთან
გადაწყვეტის განმარტება	ორი ან მეტი ერთგვაროვანი ნაწილისგან შემდგარი ერთგვაროვანი ნარევები.	ერთგვაროვანი სისტემა, რომელიც შედგება ხსნარის, გამხსნელის და მათი ურთიერთქმედების პროდუქტების ნაწილაკებისგან.

წყალში მყარი ნივთიერებების ხსნადობა დამოკიდებულია:

ამოცანა: ტემპერატურის ზემოქმედების დაკვირვება ნივთიერებების ხსნადობაზე.
შესრულების ბრძანება:
ჩაასხით წყალი სინჯებში No1 და No2 ნიკელის სულფატით (მოცულობის 1/3).
გააცხელეთ სინჯარა No1-ით, უსაფრთხოების ზომების დაცვით.
რომელ შემოთავაზებულ სინჯარაში No1 ან No2 მიმდინარეობს დაშლის პროცესი უფრო სწრაფად?
აღწერეთ ტემპერატურის გავლენა ნივთიერებების ხსნადობაზე.

სურ. 126 გვერდი 213

ა) კალიუმის ქლორიდის ხსნადობა 30 0C ტემპერატურაზე არის 40 გ

ზე 65 0 FROMარის 50 გრ.

ბ) ხსნადობა კალიუმის სულფატი 40 0C-ზე არის 10 გ

800C-ზე არის 20 წ.

გ) ბარიუმის ქლორიდის ხსნადობა 90 0C ტემპერატურაზე არის 60 გ

ზე 0 0 FROMარის 30 გრ.

ამოცანა: დაკვირვება ხსნარის ბუნების ზემოქმედებაზე დაშლის პროცესზე.
შესრულების ბრძანება:
3 სინჯარაში ნივთიერებებით: კალციუმის ქლორიდი, კალციუმის ჰიდროქსიდი, კალციუმის კარბონატი, თითოეულს დაუმატეთ 5 მლ წყალი, დაახურეთ საცობით და კარგად შეანჯღრიეთ ნივთიერების უკეთ გასახსნელად.
ჩამოთვლილთაგან რომელი ნივთიერება იხსნება კარგად წყალში? რომელი არ იშლება?
ამრიგად, დაშლის პროცესი დამოკიდებულია გამხსნელის ბუნებაზე:

ძალიან ხსნადი: (თითოეული სამი მაგალითი)

ოდნავ ხსნადი:

პრაქტიკულად უხსნადი:

3) ამოცანა: გამხსნელის ბუნების ზემოქმედებაზე დაკვირვება ნივთიერებების დაშლის პროცესზე.
შესრულების ბრძანება:
ჩაასხით 2 სინჯარაში სპილენძის სულფატით 5 მლ სპირტში (No 1) და 5 მლ წყალში (No2),

დაახურეთ და კარგად შეანჯღრიეთ ნივთიერების უკეთ დასაშლელად.
შემოთავაზებული გამხსნელებიდან რომელი კარგად ხსნის სპილენძის სულფატს?
გააკეთეთ დასკვნა გამხსნელის ბუნების გავლენის შესახებ დაშლის პროცესზე და

ნივთიერებების უნარი დაითხოვოს სხვადასხვა გამხსნელებში.

გადაწყვეტის ტიპები:

გაჯერებული ხსნარი არის ხსნარი, რომელშიც მოცემულ ტემპერატურაზე ნივთიერება აღარ იხსნება.

უჯერი არის ხსნარი, რომელშიც ნივთიერება ჯერ კიდევ შეიძლება დაითხოვოს მოცემულ ტემპერატურაზე.

ზეგაჯერებული არის ხსნარი, რომელშიც ნივთიერება ჯერ კიდევ იხსნება მხოლოდ მაშინ, როდესაც ტემპერატურა მოიმატებს.

ერთ დილას ზედმეტად მეძინა.
სკოლაში სწრაფად მივდიოდი:
ცივი ჩაი დაასხა
შაქარი დაასხა, თავიდან აიცილა,
მაგრამ ის არ იყო ტკბილი.
კიდევ ერთი კოვზი დავამატე
ცოტათი უფრო ტკბილი გახდა.
ჩაი ბოლომდე დავლიე
და დანარჩენი ტკბილი იყო
ბოლოში შაქარი მელოდა!
გონებაში დავიწყე ფიქრი -
რატომ არცხვენს ბედი?

დამნაშავე ხსნადობაა.

მონიშნეთ ლექსში ამოხსნის სახეები. რა უნდა გაკეთდეს იმისათვის, რომ ჩაიში შაქარი მთლიანად დაითხოვოს.

ხსნარების ფიზიკურ-ქიმიური თეორია.

წყალში გახსნისას ხსნადი წარმოქმნის ჰიდრატებს.

ჰიდრატები არის წყალთან დაკავშირებული ნივთიერებების მყიფე ნაერთები, რომლებიც არსებობს ხსნარში.

როდესაც იხსნება, სითბო შეიწოვება ან გამოიყოფა.

ტემპერატურის მატებასთან ერთად იზრდება ნივთიერებების ხსნადობა.

ჰიდრატების შემადგენლობა არ არის მუდმივი ხსნარებში და მუდმივია კრისტალურ ჰიდრატებში.

კრისტალური ჰიდრატები არის მარილები, რომლებიც შეიცავს წყალს.

სპილენძის სულფატი CuSO4∙ 5H2O

სოდა Na2CO3∙ 10H2O

თაბაშირი CaSO4∙2H2O

კალიუმის ქლორიდის ხსნადობა წყალში 60 0C ტემპერატურაზე არის 50 გ. განსაზღვრეთ მარილის მასური წილი მითითებულ ტემპერატურაზე გაჯერებულ ხსნარში.

განსაზღვრეთ კალიუმის სულფატის ხსნადობა 80 0C-ზე. განსაზღვრეთ მარილის მასური წილი მითითებულ ტემპერატურაზე გაჯერებულ ხსნარში.

161 გრ გლაუბერის მარილი იხსნება 180 ლიტრ წყალში. განსაზღვრეთ მარილის მასური წილი მიღებულ ხსნარში.

Საშინაო დავალება. ნაწილი 35

შეტყობინებები.

წყლის საოცარი თვისებები;

წყალი ყველაზე ძვირფასი ნაერთია;

წყლის გამოყენება მრეწველობაში;

მტკნარი წყლის ხელოვნურად მიღება;

ბრძოლა სუფთა წყლისთვის.

პრეზენტაცია "კრისტალების ჰიდრატები", "ხსნარები - თვისებები, გამოყენება".

ჩვეულებრივ, არამოკავშირე სითხეში, როგორიცაა ბენზინი, მაგალითად, თავისუფალი მოლეკულები სრიალებს ერთმანეთის გარშემო. წყალში ისინი უფრო მოძრაობენ, ვიდრე სრიალებს. წყლის მოლეკულები, მოგეხსენებათ, ურთიერთდაკავშირებულია წყალბადის ბმებით, ამიტომ სანამ რაიმე გადაადგილება მოხდება, ამ ბმებიდან ერთი მაინც უნდა დაირღვეს. ეს თვისება განსაზღვრავს წყლის სიბლანტეს.

წყლის დიელექტრიკული მუდმივი არის მისი უნარი გაანეიტრალოს მიზიდულობა, რომელიც არსებობს ელექტრულ მუხტებს შორის. წყალში მყარი ნივთიერებების დაშლა რთული პროცესია, რომელიც განისაზღვრება გამხსნელი ნივთიერებისა და წყლის ნაწილაკების ურთიერთქმედებით.

რენტგენის სხივების დახმარებით ნივთიერებების სტრუქტურის შესწავლისას დადგინდა, რომ მყარი ნივთიერებების უმეტესობას აქვს კრისტალური სტრუქტურა, ანუ ნივთიერების ნაწილაკები სივრცეში განლაგებულია გარკვეული თანმიმდევრობით. ზოგიერთი ნივთიერების ნაწილაკები განლაგებულია ისე, თითქოს ისინი პატარა კუბის კუთხეებში იყვნენ, სხვების ნაწილაკები - ტეტრაედრის, პრიზმის, პირამიდის და ა.შ. მხარეების კუთხეებში, ცენტრში და შუაში. თითოეული ეს ფორმა არის მსგავსი ფორმის უფრო დიდი კრისტალების უმცირესი უჯრედი. ზოგიერთ ნივთიერებას აქვს მოლეკულები მათი კრისტალური მედის კვანძებში (ორგანული ნაერთების უმეტესობისთვის), ზოგი კი (მაგალითად, არაორგანულ მარილებს) აქვს იონები, ანუ ნაწილაკები, რომლებიც შედგება ერთი ან მეტი ატომისგან დადებითი ან უარყოფითი მუხტით. ძალები, რომლებიც იკავებენ იონებს კრისტალური მედის გარკვეულ, სივრცეზე ორიენტირებულ წესრიგში, არის საპირისპიროდ დამუხტული იონების ელექტროსტატიკური მიზიდულობის ძალები, რომლებიც ქმნიან კრისტალურ გისოსს.

თუ, მაგალითად, ნატრიუმის ქლორიდი იხსნება წყალში, მაშინ დადებითად დამუხტული ნატრიუმის იონები და უარყოფითად დამუხტული ქლორიდის იონები მოიგერიებენ ერთმანეთს.

ეს მოგერიება ხდება იმის გამო, რომ წყალს აქვს მაღალი დიელექტრიკული მუდმივი, ანუ უფრო მაღალია, ვიდრე ნებისმიერი სხვა სითხე. ის ამცირებს ურთიერთმიზიდულობის ძალას საპირისპიროდ დამუხტულ იონებს შორის 100-ჯერ. წყლის ძლიერ განეიტრალებელი ეფექტის მიზეზი მისი მოლეკულების განლაგებაში უნდა ვეძებოთ. წყალბადის ატომი მათში არ იზიარებს თავის ელექტრონს თანაბრად იმ ჟანგბადის ატომთან, რომელსაც იგი ერთვის. ეს ელექტრონი ყოველთვის უფრო ახლოს არის ჟანგბადთან, ვიდრე წყალბადთან. ამრიგად, წყალბადის ატომები დადებითად არის დამუხტული, ხოლო ჟანგბადის ატომები უარყოფითად.

როდესაც ნივთიერება, იხსნება, იშლება იონებად, ჟანგბადის ატომები იზიდავს პოზიტიურ იონებს, წყალბადის ატომებს კი უარყოფითს. დადებითი იონის გარშემო მყოფი წყლის მოლეკულები აგზავნიან ჟანგბადის ატომებს მისკენ, ხოლო მოლეკულები, რომლებიც აკრავს უარყოფით იონს, აგზავნიან წყალბადის ატომებს მისკენ. ამრიგად, წყლის მოლეკულები ქმნიან, თითქოსდა, გისოსს, რომელიც აშორებს იონებს ერთმანეთისგან და ანეიტრალებს მათ მიზიდულობას (სურ. 12). ბროლის გისოსების იონების ერთმანეთისგან განცალკევებისთვის და ხსნარში გადასატანად საჭიროა ამ გისოსის მიზიდულობის ძალის დაძლევა. როდესაც მარილები იხსნება, ასეთი ძალა არის გისოსის იონების მიზიდულობა წყლის მოლეკულებით, რაც ხასიათდება ე.წ. თუ ამ შემთხვევაში დატენიანების ენერგია საკმარისად დიდია კრისტალური მედის ენერგიასთან შედარებით, მაშინ იონები ამ უკანასკნელს დაშორდებიან და გადადიან ხსნარში.

წყლის მოლეკულებსა და ხსნარში გისოსიდან გამოყოფილ იონებს შორის კავშირი არათუ არ სუსტდება, არამედ კიდევ უფრო მჭიდრო ხდება.

როგორც უკვე აღვნიშნეთ, ხსნარში იონები გარშემორტყმულია და გამოყოფილია წყლის მოლეკულებით, რომლებიც მათზე ფოკუსირებით მოპირდაპირე ნაწილებით, ქმნიან ე.წ. დამატენიანებელ გარსს (ნახ. 13). ამ გარსის ზომა განსხვავებულია სხვადასხვა იონებისთვის და დამოკიდებულია იონის მუხტზე, მის ზომაზე და, გარდა ამისა, ხსნარში იონების კონცენტრაციაზე.

რამდენიმე წლის განმავლობაში ფიზიკოსები სწავლობდნენ წყალს, როგორც ელექტროლიტების გამხსნელს. შედეგად, ბევრი ინფორმაცია იქნა მიღებული ელექტროლიტების შესახებ, მაგრამ ძალიან ცოტა ინფორმაცია თავად წყლის შესახებ. უცნაურად საკმარისია, მაგრამ მხოლოდ ბოლო წლებში გაკეთდა სამუშაოები, რომლებიც მიეძღვნა წყლის ურთიერთობის შესწავლას მასში პრაქტიკულად უხსნად ნივთიერებებთან.

ბევრი საოცარი რამ დაფიქსირდა. მაგალითად, ერთხელ მილი, რომლითაც ბუნებრივი აირი მიედინებოდა t = 19 ° C-ზე, აღმოჩნდა, რომ გადაკეტილი იყო სველი თოვლითა და წყლით. გაირკვა, რომ აქ წერტილი არა ტემპერატურაში, არამედ წყლის სხვა თვისებებშია. გაჩნდა არაერთი კითხვა: რატომ გაიყინა წყალი ასეთ მაღალ ტემპერატურაზე, როგორ შეიძლება წყალი გაერთიანდეს მასში უხსნად ნივთიერებებთან.

ეს საიდუმლო ჯერ კიდევ არ იყო ამოხსნილი, როდესაც გაირკვა, რომ ისეთი კეთილშობილური აირებიც კი, როგორიცაა არგონი და ქსენონი, რომლებიც არ შედიან ქიმიურ რეაქციებში, შეუძლიათ წყალთან დაკავშირება და ნაერთების გარკვეული მსგავსების ფორმირება.

ბრინჯი. 13. Na + და C1 - იონების გამოყოფა პოლარული წყლის მოლეკულებით, რომლებიც ქმნიან მათ ირგვლივ დამატენიანებელ გარსს.

წყალში მეთანის ხსნადობის შესახებ საინტერესო შედეგები მიიღეს ილინოისში. მეთანის მოლეკულები არ წარმოქმნიან იონებს წყალში და არ იღებენ წყალბადურ კავშირებს; მათსა და წყლის მოლეკულებს შორის მიზიდულობა ძალიან სუსტია. თუმცა, მეთანი ჯერ კიდევ, თუმცა ცუდად ხსნადია წყალში და მისი დისოცირებული მოლეკულები ქმნიან მასთან ნაერთებს - ჰიდრატებს, რომლებშიც წყლის რამდენიმე მოლეკულა ერთვის მეთანის ერთ მოლეკულას. ეს რეაქცია ათავისუფლებს 10-ჯერ მეტ სითბოს, ვიდრე მეთანის გახსნისას ჰექსანში (მეთანი უკეთესად იხსნება ჰექსანში, ვიდრე წყალში).

დიდ ინტერესს იწვევს ის ფაქტი, რომ მეთანი წყალში იხსნება. მეთანის მოლეკულა ორჯერ აღემატება წყლის მოლეკულას. იმისთვის, რომ მეთანი წყალში გაიხსნას, მის მოლეკულებს შორის საკმაოდ დიდი "ხვრელები" უნდა წარმოიქმნას. ეს მოითხოვს ენერგიის მნიშვნელოვან ხარჯვას, უფრო მეტს, ვიდრე წყლის აორთქლებას (დაახლოებით 10000 კალორია თითო მოლზე). საიდან მოდის ამდენი ენერგია? მიზიდულობის ძალები მეთანისა და წყლის მოლეკულებს შორის ძალიან სუსტია, ისინი ვერ უზრუნველყოფენ ამდენ ენერგიას. აქედან გამომდინარე, არსებობს კიდევ ერთი შესაძლებლობა: მეთანის არსებობისას იცვლება კერის სტრუქტურა. დავუშვათ, რომ გახსნილი მეთანის მოლეკულა გარშემორტყმულია 10-20 წყლის მოლეკულისგან შემდგარი გარსით. მოლეკულების ასეთი გაერთიანებების ფორმირებისას სითბო გამოიყოფა. მეთანის მოლეკულის მიერ დაკავებულ სივრცეში ქრება წყლის მოლეკულებს შორის ურთიერთმიზიდულობის ძალები და, შესაბამისად, შიდა წნევა. ასეთ პირობებში, როგორც ვნახეთ, წყალი იყინება ნულის ზემოთ ტემპერატურაზე.

ამიტომაც შეიძლება მეთანსა და წყალს შორის მოლეკულების კრისტალიზაცია, რაც მოხდა ზემოთ აღწერილ შემთხვევაში. გაყინული ჰიდრატები შეიძლება შეიწოვება ხსნარში და გამოთავისუფლდეს. ეს თეორია ცნობილია როგორც აისბერგის თეორია. პრაქტიკაში, კვლევები აჩვენებს, რომ ყველა არაგამტარი ნივთიერება, რომელიც გამოცდილია, ქმნის სტაბილურ კრისტალურ ჰიდრატებს. ამავდროულად, ეს ტენდენცია სუსტად არის გამოხატული ელექტროლიტებში. ყოველივე ეს იწვევს ხსნადობის სრულიად ახალ გაგებას.

ითვლებოდა, რომ ელექტროლიტების დაშლა ხდება მიმზიდველი ძალების მოქმედების შედეგად. ახლა დადასტურდა, რომ არაელექტროლიტების დაშლა ხდება არა ამ ნივთიერებებსა და წყალს შორის მიზიდულობის ძალების გამო, არამედ მათ შორის არასაკმარისი მიზიდულობის შედეგად. ნივთიერებები, რომლებიც არ იშლება იონებად, ერწყმის წყალს, რადგან ისინი აქრობენ შიდა წნევას და ამით ხელს უწყობენ კრისტალური წარმონაქმნების გაჩენას.

ასეთი ჰიდრატების წარმოქმნის უკეთ გასაგებად, სასარგებლოა მათი მოლეკულური სტრუქტურის გათვალისწინება.

დადასტურებულია, რომ მიღებულ ჰიდრატებს ყინულის ექვსკუთხა სტრუქტურისგან განსხვავებით აქვთ კუბური სტრუქტურა (გისოსი). მკვლევართა შემდგომმა მუშაობამ აჩვენა, რომ ჰიდრატს შეიძლება ჰქონდეს ორი კუბური გისოსი: ერთ მათგანში მოლეკულებს შორის უფსკრული არის 12, მეორეში - 17 ა. პატარა გისოსში არის 46 წყლის მოლეკულა, დიდში 136. გაზის მოლეკულების ხვრელებს უფრო მცირე გისოსებში აქვს 12-14 სახე, ხოლო დიდში - 12-16, უფრო მეტიც, ისინი განსხვავდებიან ზომით და ივსება სხვადასხვა ზომის მოლეკულებით და ყველა ხვრელის შევსება შეუძლებელია. ასეთი მოდელი ხსნის ჰიდრატების რეალურ სტრუქტურას მაღალი სიზუსტით.

ასეთი ჰიდრატების როლი სიცოცხლის პროცესებში არ შეიძლება გადაჭარბებული იყოს. ეს პროცესები ძირითადად ხდება წყლისა და ცილის მოლეკულებს შორის არსებულ სივრცეებში. ამ შემთხვევაში წყალს აქვს ძლიერი კრისტალიზაციის ტენდენცია, რადგან ცილის მოლეკულა შეიცავს ბევრ არაიონურ, ან არაპოლარულ ჯგუფს. ნებისმიერი ასეთი ჰიდრატი წარმოიქმნება ყინულზე უფრო დაბალი სიმკვრივით, ამიტომ მისმა წარმოქმნამ შეიძლება გამოიწვიოს მნიშვნელოვანი დესტრუქციული გაფართოება.

ასე რომ, წყალი თავისებური და რთული ნივთიერებაა გარკვეული და მრავალფეროვანი ქიმიური თვისებებით. მას აქვს სუსტი და ამავე დროს ცვალებადი ფიზიკური სტრუქტურა.

ყველა ცოცხალი და მეტწილად უსულო ბუნების განვითარება განუყოფლად არის დაკავშირებული წყლის დამახასიათებელ მახასიათებლებთან.

გადაწყვეტილებები ძალიან მნიშვნელოვან როლს ასრულებენ ბუნებაში, მეცნიერებასა და ტექნოლოგიაში. ბუნებაში ასე გავრცელებული წყალი ყოველთვის შეიცავს გახსნილ ნივთიერებებს. მდინარეების და ტბების მტკნარ წყალში ისინი ცოტაა, ხოლო ზღვის წყალი შეიცავს დაახლოებით 3,5% გახსნილ მარილებს.

პირველყოფილ ოკეანეში (დედამიწაზე სიცოცხლის გაჩენის დროს) მარილების მასობრივი წილი დაბალი უნდა ყოფილიყო, დაახლოებით 1%.

„სწორედ ამ ხსნარში პირველად განვითარდნენ ცოცხალი ორგანიზმები და ამ ხსნარიდან მიიღეს მათი ზრდისა და სიცოცხლისთვის აუცილებელი იონები და მოლეკულები... დროთა განმავლობაში ცოცხალი ორგანიზმები განვითარდნენ და იცვლებოდნენ, რამაც მათ საშუალება მისცა დაეტოვებინათ წყლის გარემო და გადაადგილებულიყვნენ. დაეშვა და შემდეგ ჰაერში ავიდა. მათ ეს უნარი შეიძინეს იონებისა და მოლეკულების საჭირო მარაგის შემცველი სითხეების სახით წყალხსნარის შენარჩუნებით ორგანიზმში. ”ასე აფასებს ცნობილი ამერიკელი ქიმიკოსი, ნობელის პრემიის ლაურეატი ლინუს პოლინგი ხსნარების როლს აღმოცენებასა და განვითარებაში. სიცოცხლე დედამიწაზე. ჩვენს შიგნით, თითოეულ ჩვენს უჯრედში, არის შეხსენება პირველადი ოკეანის შესახებ, საიდანაც წარმოიშვა სიცოცხლე, წყალხსნარი, რომელიც თავად უზრუნველყოფს სიცოცხლეს.

ყველა ცოცხალ ორგანიზმში უსასრულოდ მიედინება გემებში - არტერიებში, ვენებში და კაპილარებში - ჯადოსნური ხსნარი, რომელიც ქმნის სისხლის საფუძველს, მასში მარილების მასობრივი წილი იგივეა, რაც პირველად ოკეანეში - 0,9%. რთული ფიზიკურ-ქიმიური პროცესები, რომლებიც ხდება ადამიანის და ცხოველის ორგანიზმებში, ასევე ხდება ხსნარებში. საკვების ათვისება დაკავშირებულია საკვები ნივთიერებების ხსნარში გადატანასთან. ბუნებრივი წყალხსნარები ჩართულია ნიადაგის წარმოქმნის პროცესებში და მცენარეთა საკვები ნივთიერებებით ამარაგებს. მრავალი ტექნოლოგიური პროცესი ქიმიურ და სხვა ინდუსტრიებში, როგორიცაა სოდა, სასუქების, მჟავების, ლითონებისა და ქაღალდის წარმოება, მიმდინარეობს ხსნარებში. ხსნარების თვისებების შესწავლას თანამედროვე მეცნიერებაში ძალიან მნიშვნელოვანი ადგილი უკავია. მაშ რა არის გამოსავალი?

ხსნარსა და სხვა ნარევებს შორის განსხვავება იმაში მდგომარეობს, რომ შემადგენელი ნაწილების ნაწილაკები მასში თანაბრად ნაწილდება და შემადგენლობა ასეთი ნარევის ნებისმიერ მიკრომოცულობაში ერთნაირია.

აქედან გამომდინარე, გადაწყვეტილებები გაგებული იყო, როგორც ერთგვაროვანი ნარევები, რომლებიც შედგება ორი ან მეტი ერთგვაროვანი ნაწილისგან. ეს იდეა ეფუძნებოდა ამონახსნების ფიზიკურ თეორიას.

ხსნარების ფიზიკური თეორიის მხარდამჭერები, რომლებიც შეიმუშავეს ვან ჰოფმა, არენიუსმა და ოსტვალდმა, თვლიდნენ, რომ დაშლის პროცესი დიფუზიის შედეგია, ანუ ხსნადი ნივთიერების შეღწევა წყლის მოლეკულებს შორის უფსკრულით.

ხსნარების ფიზიკური თეორიის იდეებისგან განსხვავებით, დ.ი. მენდელეევი და ხსნარების ქიმიური თეორიის მომხრეები ამტკიცებდნენ, რომ დაშლა არის წყლის მოლეკულებთან გამხსნელის ქიმიური ურთიერთქმედების შედეგი. აქედან გამომდინარე, უფრო სწორია (უფრო ზუსტი) ხსნარის განსაზღვრა, როგორც ერთგვაროვანი სისტემა, რომელიც შედგება გახსნილი ნივთიერების ნაწილაკებისგან, გამხსნელისა და მათი ურთიერთქმედების პროდუქტებისგან.

გახსნილი ნივთიერების წყალთან ქიმიური ურთიერთქმედების შედეგად წარმოიქმნება ნაერთები – ჰიდრატები. ქიმიურ ურთიერთქმედებაზე მითითებულია ქიმიური რეაქციების ისეთი ნიშნები, როგორიცაა თერმული მოვლენები დაშლის დროს. მაგალითად, გახსოვდეთ, რომ გოგირდის მჟავას წყალში დაშლა მიმდინარეობს ისეთი დიდი რაოდენობით სითბოს გამოყოფით, რომ ხსნარს შეუძლია ადუღდეს და, შესაბამისად, მჟავა შეედინება წყალში (და არა პირიქით).

სხვა ნივთიერებების დაშლას, როგორიცაა ნატრიუმის ქლორიდი, ამონიუმის ნიტრატი, თან ახლავს სითბოს შეწოვა.

მ.ვ.ლომონოსოვმა აღმოაჩინა, რომ ხსნარები იყინება უფრო დაბალ ტემპერატურაზე, ვიდრე გამხსნელი. 1764 წელს მან დაწერა: „მარილიანი მარილწყალში ყინვები ვერ გადაიქცევა ყინულად, რადგან ისინი სძლევენ ახალს“.

ჰიდრატები არის წყალთან დაკავშირებული ნივთიერებების მყიფე ნაერთები, რომლებიც არსებობს ხსნარში. ჰიდრატაციის არაპირდაპირი მტკიცებულებაა მყარი კრისტალური ჰიდრატების - მარილების არსებობა, რომელშიც შედის წყალი. ამ შემთხვევაში მას კრისტალიზაციას უწოდებენ. მაგალითად, ცნობილი ლურჯი მარილი, სპილენძის სულფატი CuSO 4 5H 2 O, ეკუთვნის კრისტალურ ჰიდრატებს, უწყლო სპილენძის (II) სულფატი თეთრი კრისტალებია. სპილენძის სულფატის (II) ფერის შეცვლა ლურჯად, როდესაც ის წყალში იხსნება და სპილენძის სულფატის ლურჯი კრისტალების არსებობა კიდევ ერთი დასტურია D.I. მენდელეევის ჰიდრატის თეორიისა.

ამჟამად მიღებულია თეორია, რომელიც აერთიანებს ორივე თვალსაზრისს - ხსნარების ფიზიკურ-ქიმიურ თეორიას. ეს იწინასწარმეტყველა ჯერ კიდევ 1906 წელს დ.ი. მენდელეევმა თავის მშვენიერ სახელმძღვანელოში "ქიმიის საფუძვლები": სავარაუდოდ მიგვიყვანს გადაწყვეტილებების ზოგად თეორიამდე, რადგან იგივე ზოგადი კანონები მართავს როგორც ფიზიკურ, ასევე ქიმიურ მოვლენებს.

წყალში ნივთიერებების ხსნადობა დამოკიდებულია ტემპერატურაზე. როგორც წესი, წყლის მყარი ხსნადობა ტემპერატურის მატებასთან ერთად მატულობს (სურ. 126), ხოლო აირების ხსნადობა მცირდება, ამიტომ წყალი თითქმის მთლიანად შეიძლება განთავისუფლდეს მასში გახსნილი აირებისგან ადუღებით.

ბრინჯი. 126.
ნივთიერებების ხსნადობა დამოკიდებულია ტემპერატურაზე

თუ კალიუმის ქლორიდი KCl, რომელიც გამოიყენება სასუქად, იხსნება წყალში, მაშინ ოთახის ტემპერატურაზე (20 ° C) შესაძლებელია მხოლოდ 34,4 გ მარილის გახსნა 100 გ წყალში; რაც არ უნდა აურიოთ ხსნარი დანარჩენ გაუხსნელ მარილთან, მარილი აღარ გაიხსნება - მოცემულ ტემპერატურაზე ხსნარი ამ მარილით გაჯერდება.

თუ ამ ტემპერატურაზე 34,4 გ-ზე ნაკლები კალიუმის ქლორიდი იხსნება 100 გ წყალში, მაშინ ხსნარი იქნება უჯერი.

შედარებით ადვილია ზოგიერთი ნივთიერებისგან ზეგაჯერებული ხსნარის მიღება. ესენია, მაგალითად, კრისტალური ჰიდრატები - გლაუბერის მარილი (Na 2 SO 4 10H 2 O) და სპილენძის სულფატი (CuSO 4 5H 2 O).

ზეგაჯერებული ხსნარები მზადდება შემდეგნაირად. მოამზადეთ გაჯერებული მარილის ხსნარი მაღალ ტემპერატურაზე, მაგალითად, დუღილის ადგილზე. ზედმეტ მარილს ფილტრავენ, კოლბას ცხელ ფილტრატთან ერთად აფარებენ ბამბის მატყლით და ფრთხილად, შერყევის თავიდან აცილების მიზნით, ნელ-ნელა აციებენ ოთახის ტემპერატურამდე. დარტყმისა და მტვრისგან დაცული ამგვარად მომზადებული ხსნარი შეიძლება საკმაოდ დიდხანს ინახებოდეს. მაგრამ როგორც კი შუშის ღერო შეჰყავთ ასეთ ზეგაჯერებულ ხსნარში, რომლის წვერზე ამ მარილის რამდენიმე მარცვალია, მაშინვე იწყება მისი კრისტალიზაცია ხსნარიდან (სურ. 127).

ბრინჯი. 127.
ნივთიერების მყისიერი კრისტალიზაცია ზეგაჯერებული ხსნარიდან

გლაუბერის მარილი ფართოდ გამოიყენება როგორც ნედლეული ქიმიურ ქარხნებში. იგი მოიპოვება ზამთარში ყარა-ბოგაზ-გოლის ყურეში, რომელიც შედარებით იზოლირებულია კასპიის ზღვიდან. ზაფხულში, წყლის აორთქლების მაღალი სიჩქარის გამო, ყურე ივსება მაღალი კონცენტრირებული მარილის ხსნარით. ზამთარში ტემპერატურის დაქვეითების გამო მცირდება მისი ხსნადობა და კრისტალდება მარილი, რაც საფუძვლად უდევს მის მოპოვებას. ზაფხულში მარილის კრისტალები იშლება და მისი მოპოვება ჩერდება.

მსოფლიოს ყველაზე მარილიან ზღვაში - მკვდარ ზღვაში - მარილების კონცენტრაცია იმდენად მაღალია, რომ ამ ზღვის წყალში მოთავსებულ ნებისმიერ საგანზე უცნაური კრისტალები იზრდება (სურ. 128).

ბრინჯი. 128.
მკვდარი ზღვის წყალში მასში გახსნილი მარილებისგან იზრდება ლამაზი უცნაური კრისტალები.

ნივთიერებებთან მუშაობისას მნიშვნელოვანია იცოდეთ მათი ხსნადობა წყალში. ნივთიერება ითვლება უაღრესად ხსნად, თუ ამ ნივთიერების 1 გ-ზე მეტი იხსნება 100 გ წყალში ოთახის ტემპერატურაზე. თუ ასეთ პირობებში 1 გ-ზე ნაკლები ნივთიერება იხსნება 100 გ წყალში, მაშინ ასეთი ნივთიერება ითვლება ცუდად ხსნად. პრაქტიკულად უხსნად ნივთიერებებს მიეკუთვნება ის ნივთიერებები, რომელთა ხსნადობა 0,01 გ-ზე ნაკლებია 100 გ წყალში (ცხრილი 9).

ცხრილი 9
ზოგიერთი მარილის ხსნადობა წყალში 20 °C-ზე

სრულიად უხსნადი ნივთიერებები ბუნებაში არ არსებობს. მაგალითად, ვერცხლის ატომებიც კი ოდნავ შედიან ხსნარში წყალში მოთავსებული პროდუქტებიდან. მოგეხსენებათ, წყალში ვერცხლის ხსნარი კლავს მიკრობებს.

საკვანძო სიტყვები და ფრაზები

1. გადაწყვეტილებები.
2. ხსნარების ფიზიკური და ქიმიური თეორია.
3. თერმული მოვლენები დაშლის დროს.
4. ჰიდრატები და კრისტალური ჰიდრატები; კრისტალიზაციის წყალი.
5. გაჯერებული, უჯერი და ზეგაჯერებული ხსნარები.
6. ძლიერ ხსნადი, ოდნავ ხსნადი და პრაქტიკულად უხსნადი ნივთიერებები.

კომპიუტერთან მუშაობა

1. მიმართეთ ელექტრონულ აპლიკაციას. შეისწავლეთ გაკვეთილის მასალა და შეასრულეთ შემოთავაზებული დავალებები.
2. მოიძიეთ ინტერნეტში ელექტრონული ფოსტის მისამართები, რომლებიც შეიძლება გახდეს დამატებითი წყაროები, რომლებიც გამოავლენს აბზაცის საკვანძო სიტყვებისა და ფრაზების შინაარსს. შესთავაზეთ მასწავლებელს თქვენი დახმარება ახალი გაკვეთილის მომზადებაში - მოამზადეთ ანგარიში შემდეგი აბზაცის საკვანძო სიტყვებსა და ფრაზებზე.

კითხვები და ამოცანები

1. რატომ იხსნება შაქრის ნაჭერი ცხელ ჩაიში უფრო სწრაფად, ვიდრე ცივ ჩაიში?
2. მიეცით სხვადასხვა კლასის წყალში ძლიერ ხსნადი, ოდნავ ხსნადი და პრაქტიკულად უხსნადი ნივთიერებების მაგალითები ხსნადობის ცხრილის გამოყენებით.
3. რატომ არ შეიძლება აკვარიუმების შევსება სწრაფად გაგრილებული ადუღებული წყლით (ის უნდა გაჩერდეს რამდენიმე დღე)?
4. რატომ იხსნება უფრო სწრაფად წყლით გარეცხილი ჭრილობები, რომელშიც ვერცხლის ნივთები იყო მოთავსებული?
5. სურათი 126-ის გამოყენებით, განსაზღვრეთ კალიუმის ქლორიდის მასური წილი, რომელიც შეიცავს გაჯერებულ ხსნარს 20 °C ტემპერატურაზე.
6. შესაძლებელია თუ არა განზავებული ხსნარის ერთდროულად გაჯერება?
7. 20 °C-ზე გაჯერებულ მაგნიუმის სულფატის 500 გ ხსნარს (იხ. სურ. 126), დაემატა რეაქციისთვის საკმარისი ბარიუმის ქლორიდის ხსნარის მოცულობა. იპოვეთ ნალექის მასა.

ხსნადობა არის ნივთიერების თვისება, შექმნას ერთგვაროვანი ნარევები სხვადასხვა გამხსნელებთან. როგორც უკვე აღვნიშნეთ, გაჯერებული ხსნარის მისაღებად საჭირო გამხსნელის რაოდენობა განსაზღვრავს ამ ნივთიერებას. ამასთან დაკავშირებით, ხსნადობას აქვს იგივე ზომა, როგორც შემადგენლობა, მაგალითად, გამხსნელის მასის წილი მის გაჯერებულ ხსნარში, ან გამხსნელი ნივთიერების რაოდენობა მის გაჯერებულ ხსნარში.

ყველა ნივთიერება მათი ხსნადობის მიხედვით შეიძლება დაიყოს:

• ძალიან ხსნადი - 10 გ-ზე მეტი ნივთიერება შეიძლება დაითხოვოს 100 გ წყალში.
• ოდნავ ხსნადი - 1 გ-ზე ნაკლები ნივთიერება შეიძლება დაითხოვოს 100 გ წყალში.
• უხსნადი - 0,01გრ-ზე ნაკლები ნივთიერება შეიძლება გაიხსნას 100გრ წყალში.

ცნობილია, რომ თუ პოლარობაგამხსნელი გამხსნელის პოლარობის მსგავსია, უფრო სავარაუდოა, რომ დაითხოვოს. თუ პოლარობები განსხვავებულია, მაშინ დიდი ალბათობით გამოსავალი არ იმუშავებს. Რატომ ხდება ეს?

პოლარული გამხსნელი არის პოლარული გამხსნელი.

მაგალითად ავიღოთ წყალში ჩვეულებრივი მარილის ხსნარი. როგორც უკვე ვიცით, წყლის მოლეკულები ბუნებით პოლარულია, ნაწილობრივ დადებითი მუხტი წყალბადის თითოეულ ატომზე და ნაწილობრივ უარყოფითი მუხტი ჟანგბადის ატომზე. ხოლო იონური მყარი ნივთიერებები, ნატრიუმის ქლორიდის მსგავსად, შეიცავს კატიონებსა და ანიონებს. ასე რომ, როდესაც სუფრის მარილი წყალშია მოთავსებული, ნაწილობრივი დადებითი მუხტი წყლის მოლეკულების წყალბადის ატომებზე იზიდავს უარყოფითად დამუხტულ ქლორიდის იონს NaCl-ში. ანალოგიურად, ნაწილობრივი უარყოფითი მუხტი წყლის მოლეკულების ჟანგბადის ატომებზე იზიდავს დადებითად დამუხტული ნატრიუმის იონს NaCl-ში. და რადგან წყლის მოლეკულების მიზიდულობა ნატრიუმის და ქლორის იონების მიმართ უფრო ძლიერია, ვიდრე ურთიერთქმედება, რომელიც მათ ერთმანეთთან აკავებს, მარილი იხსნება.

არაპოლარული გამხსნელი არის არაპოლარული გამხსნელი.

ვცადოთ ნახშირბადის ტეტრაბრომიდის ნაჭერი ნახშირბადის ტეტრაქლორიდში გავხსნათ. მყარ მდგომარეობაში, ნახშირბადის ტეტრაბრომიდის მოლეკულები ერთმანეთთან არის შენარჩუნებული ძალიან სუსტი დისპერსიული ურთიერთქმედებით. ნახშირბადის ტეტრაქლორიდში მოთავსებისას მისი მოლეკულები უფრო შემთხვევით იქნება განლაგებული, ე.ი. სისტემის ენტროპია იზრდება და ნაერთი იხსნება.

წონასწორობა დაშლისას

განვიხილოთ ცუდად ხსნადი ნაერთის ხსნარი. იმისათვის, რომ წონასწორობა დამყარდეს მყარსა და მის ხსნარს შორის, ხსნარი უნდა იყოს გაჯერებული და კონტაქტში იყოს მყარის გაუხსნელ ნაწილთან.

მაგალითად, წონასწორობა დამყარდეს ვერცხლის ქლორიდის გაჯერებულ ხსნარში:

AgCl (ტვ) \u003d Ag + (წყ.) + Cl - (წყ.)

განსახილველი ნაერთი არის იონური და წარმოდგენილია გახსნილი სახით იონების სახით. ჩვენ უკვე ვიცით, რომ ჰეტეროგენულ რეაქციებში მყარი ნივთიერების კონცენტრაცია მუდმივი რჩება, რაც საშუალებას გვაძლევს შევიტანოთ იგი წონასწორობის მუდმივში. ასე რომ, გამოთქმა ასე გამოიყურება:

K = [ Cl - ]

ასეთი მუდმივი ეწოდება ხსნადობის პროდუქტი PRიმ პირობით, რომ კონცენტრაციები გამოხატულია მოლ/ლ-ში.

PR \u003d [ Cl - ]

ხსნადობის პროდუქტიუდრის წონასწორობაში მონაწილე იონების მოლური კონცენტრაციების ნამრავლს, სიმძლავრეებით წონასწორობის განტოლებაში შესაბამისი სტექიომეტრიული კოეფიციენტების ტოლი.
აუცილებელია განასხვავოთ ხსნადობის ცნება და ხსნადობის პროდუქტი. ნივთიერების ხსნადობა შეიძლება შეიცვალოს, როდესაც ხსნარს ემატება სხვა ნივთიერება და ხსნადობის პროდუქტი არ არის დამოკიდებული ხსნარში დამატებითი ნივთიერებების არსებობაზე. მიუხედავად იმისა, რომ ეს ორი მნიშვნელობა ურთიერთდაკავშირებულია, რაც საშუალებას გაძლევთ იცოდეთ ერთი მნიშვნელობა მეორეს გამოთვლაში.

ხსნადობა ტემპერატურისა და წნევის ფუნქციით

წყალი მნიშვნელოვან როლს ასრულებს ჩვენს ცხოვრებაში, მას შეუძლია დაშალოს დიდი რაოდენობით ნივთიერებები, რასაც ჩვენთვის დიდი მნიშვნელობა აქვს. ამიტომ, ჩვენ ყურადღებას გავამახვილებთ წყალხსნარებზე.

ხსნადობაგაზები იზრდება მზარდი წნევაგაზი გამხსნელის ზემოთ, ხოლო მყარი და თხევადი ნივთიერებების ხსნადობა უმნიშვნელოდ არის დამოკიდებული წნევაზე.

უილიამ ჰენრიპირველად მივიდა დასკვნამდე, რომ გაზის რაოდენობა, რომელიც იხსნება მუდმივ ტემპერატურაზე სითხის მოცემულ მოცულობაში, პირდაპირპროპორციულია მისი წნევისა. ეს განცხადება ცნობილია როგორც ჰენრის კანონიდა გამოიხატება შემდეგნაირად:

C \u003d k P,

სადაც C არის აირის ხსნადობა თხევად ფაზაში

P - გაზის წნევა ხსნარზე

k არის ჰენრის მუდმივი

შემდეგ სურათზე ნაჩვენებია ზოგიერთი აირის ხსნადობის მრუდები წყალში ტემპერატურახსნარზე გაზის მუდმივი წნევით (1 ატმ)

როგორც ჩანს, აირების ხსნადობა ტემპერატურის მატებასთან ერთად მცირდება, განსხვავებით იონური ნაერთების უმეტესობისგან, რომელთა ხსნადობა ტემპერატურის მატებასთან ერთად იზრდება.

ტემპერატურის გავლენა ხსნადობაზედამოკიდებულია ენთალპიის ცვლილებაზე, რომელიც ხდება დაშლის პროცესში. როდესაც ხდება ენდოთერმული პროცესი, ხსნადობა იზრდება ტემპერატურის მატებასთან ერთად. ეს გამომდინარეობს იქიდან, რაც უკვე ვიცით : თუ თქვენ შეცვლით ერთ-ერთ პირობას, რომლის დროსაც სისტემა წონასწორობაშია - კონცენტრაცია, წნევა ან ტემპერატურა - მაშინ წონასწორობა გადაინაცვლებს იმ რეაქციის მიმართულებით, რომელიც ეწინააღმდეგება ამ ცვლილებას.

წარმოიდგინეთ, რომ საქმე გვაქვს წონასწორობაში მყოფ ხსნართან ნაწილობრივ დაშლილ ნივთიერებასთან. და ეს პროცესი ენდოთერმულია, ე.ი. მიდის გარედან სითბოს შთანთქმასთან, შემდეგ:

ნივთიერება + გამხსნელი + სითბო = ხსნარი

Მიხედვით Le Chatelier-ის პრინციპი,ზე ენდოთერმულიპროცესი, წონასწორობა გადადის იმ მიმართულებით, რომელიც ამცირებს სითბოს შეყვანას, ე.ი. მარჯვნივ. ამრიგად, ხსნადობა იზრდება. თუ პროცესი ეგზოთერმული, მაშინ ტემპერატურის მატება იწვევს ხსნადობის შემცირებას.

იონური ნაერთების ხსნადობის დამოკიდებულება ტემპერატურაზე

ცნობილია, რომ არსებობს სითხეების ხსნარები სითხეებში. ზოგიერთ მათგანს შეუძლია ერთმანეთში იშლება შეუზღუდავი რაოდენობით, როგორიცაა წყალი და ეთილის სპირტი, ზოგი კი მხოლოდ ნაწილობრივ დაიშლება. ასე რომ, თუ თქვენ ცდილობთ ნახშირბადის ტეტრაქლორიდის დაშლას წყალში, მაშინ წარმოიქმნება ორი ფენა: ზედა არის წყლის გაჯერებული ხსნარი ნახშირბადის ტეტრაქლორიდში და ქვედა არის ნახშირბადის ტეტრაქლორიდის გაჯერებული ხსნარი წყალში. ტემპერატურის მატებასთან ერთად, ზოგადად, ასეთი სითხეების ურთიერთ ხსნადობა იზრდება. ეს ხდება მანამ, სანამ არ მიიღწევა კრიტიკული ტემპერატურა, რომელშიც ორივე სითხე შერეულია ნებისმიერი პროპორციით. სითხეების ხსნადობა პრაქტიკულად დამოუკიდებელია წნევისგან.

როდესაც ნივთიერება, რომელიც შეიძლება დაიშალოს რომელიმე ამ ორ სითხეში, შეჰყავთ ნარევში, რომელიც შედგება ორი შეურევი სითხისგან, მისი განაწილება ამ სითხეებს შორის იქნება თითოეულ მათგანში ხსნადობის პროპორციული. იმათ. მიხედვით განაწილების კანონი ნივთიერება, რომელსაც შეუძლია დაითხოვოს ორ შეურევ გამხსნელში, ნაწილდება მათ შორის ისე, რომ მისი კონცენტრაციების თანაფარდობა ამ გამხსნელებში მუდმივ ტემპერატურაზე რჩება მუდმივი, განურჩევლად ხსნარის მთლიანი რაოდენობისა:

C 1 / C 2 \u003d K,

სადაც C 1 და C 2 არის ნივთიერების კონცენტრაცია ორ სითხეში

K არის განაწილების კოეფიციენტი.

კატეგორიები,

მოცემული ნივთიერების უნარს, დაითხოვოს მოცემულ გამხსნელში, ეწოდება ხსნადობა.

რაოდენობრივი მხრივ, მყარის ხსნადობა ახასიათებს ხსნადობის კოეფიციენტს ან უბრალოდ ხსნადობას - ეს არის ნივთიერების მაქსიმალური რაოდენობა, რომელიც მოცემულ პირობებში შეიძლება დაითხოვოს 100 გ ან 1000 გ წყალში და წარმოქმნას გაჯერებული ხსნარი.

ვინაიდან მყარი ნივთიერებების უმეტესობა წყალში გახსნისას შთანთქავს ენერგიას, ლე შატელიეს პრინციპის თანახმად, ბევრი მყარი ნივთიერების ხსნადობა იზრდება ტემპერატურის მატებასთან ერთად.

ახასიათებს აირების ხსნადობა სითხეში შთანთქმის კოეფიციენტი- გაზის მაქსიმალური მოცულობა, რომელიც შეიძლება დაითხოვოს n.o. გამხსნელის ერთ მოცულობაში. აირების დაშლისას სითბო გამოიყოფა, შესაბამისად, ტემპერატურის მატებასთან ერთად, მათი ხსნადობა მცირდება (მაგალითად, NH 3-ის ხსნადობა 0 ° C-ზე არის 1100 დმ 3 / 1 დმ 3 წყალი, ხოლო 25 ° C - 700 დმ 3. / 1 დმ 3 წყალი). აირების ხსნადობის დამოკიდებულება წნევაზე ემორჩილება ჰენრის კანონს: გახსნილი აირის მასა მუდმივ ტემპერატურაზე პირდაპირპროპორციულია წნევისა.

ხსნარების რაოდენობრივი შემადგენლობის გამოხატვა

ტემპერატურასა და წნევასთან ერთად ხსნარის მდგომარეობის ძირითადი პარამეტრია მასში გახსნილი ნივთიერების კონცენტრაცია.

ხსნარის კონცენტრაციაეწოდება გამხსნელი ნივთიერების შემცველობას გარკვეულ მასაში ან ხსნარის ან გამხსნელის გარკვეულ მოცულობაში. ხსნარის კონცენტრაცია შეიძლება გამოიხატოს სხვადასხვა გზით. ქიმიურ პრაქტიკაში ყველაზე ხშირად გამოიყენება კონცენტრაციების გამოხატვის შემდეგი მეთოდები:

ა) გახსნილი ნივთიერების მასური ფრაქცია გვიჩვენებს ხსნარის გრამების (მასური ერთეულების) რაოდენობას, რომელიც შეიცავს ხსნარის 100 გ (მასურ ერთეულებს) (ω, %).

ბ) მოლარული მოცულობის კონცენტრაცია ან მოლარობა , გვიჩვენებს ხსნარის მოლების რაოდენობას (რაოდენობას), რომელიც შეიცავს 1 dm 3 ხსნარში (s ან M, mol / dm 3)

in) ექვივალენტური კონცენტრაცია, ანუ ნორმალურობა , გვიჩვენებს ხსნარის 1 დმ 3 ხსნარის ეკვივალენტთა რაოდენობას (s e ან n, mol / dm 3)

გ) მოლური მასის კონცენტრაცია, ანუ მოლალობა გვიჩვენებს ხსნარის მოლების რაოდენობას, რომელიც შეიცავს 1000 გ გამხსნელს (ს მ, მოლი / 1000 გ)

ე) ტიტრი ხსნარი არის ხსნარის გრამების რაოდენობა 1 სმ 3 ხსნარში (T, გ / სმ 3)

T = m r.v. /ვ.

გარდა ამისა, ხსნარის შემადგენლობა გამოიხატება განზომილებიანი ფარდობითი მნიშვნელობებით - ფრაქციები. მოცულობითი ფრაქცია - გამხსნელი ნივთიერების მოცულობის შეფარდება ხსნარის მოცულობასთან; მასური ფრაქცია - ხსნარის მასის თანაფარდობა ხსნარის მოცულობასთან; მოლური ფრაქცია არის გახსნილი ნივთიერების რაოდენობის თანაფარდობა (მოლების რაოდენობა) ხსნარის ყველა კომპონენტის მთლიან რაოდენობასთან. ყველაზე ხშირად გამოყენებული მნიშვნელობა არის მოლური ფრაქცია (N) - გახსნილი ნივთიერების რაოდენობის (ν 1) თანაფარდობა ხსნარის ყველა კომპონენტის მთლიან რაოდენობასთან, ანუ ν 1 + ν 2 (სადაც ν 2 არის რაოდენობა. გამხსნელის)

N r.v. \u003d ν 1 / (ν 1 + ν 2) \u003d m r.v. /მ რ.ვ. / (მ რ.ვ. / მ რ.ვ + მ რ-ლა. / მ რ-ლა).

არაელექტროლიტების განზავებული ხსნარები და მათი თვისებები

ხსნარების ფორმირებისას კომპონენტების ურთიერთქმედების ბუნება განისაზღვრება მათი ქიმიური ბუნებით, რაც ართულებს ზოგადი ნიმუშების იდენტიფიცირებას. აქედან გამომდინარე, მოსახერხებელია მივმართოთ რაიმე იდეალიზებულ გადაწყვეტის მოდელს, ე.წ. ხსნარს, რომლის წარმოქმნა არ არის დაკავშირებული მოცულობის და თერმული ეფექტის ცვლილებასთან, ეწოდება იდეალური გადაწყვეტა.თუმცა, ხსნარების უმეტესობას სრულად არ გააჩნია იდეალურობის თვისებები და ზოგადი შაბლონების აღწერა შესაძლებელია ეგრეთ წოდებული განზავებული ხსნარების მაგალითებით, ანუ ხსნარებით, რომლებშიც გამხსნელის შემცველობა ძალიან მცირეა გამხსნელის და შემცველობასთან შედარებით. ხსნადი ნივთიერების მოლეკულების ურთიერთქმედება გამხსნელთან შეიძლება უგულებელყოფილი იყოს. გადაწყვეტილებები აქვს ოლიგატიური თვისებებიარის ხსნარების თვისებები, რომლებიც დამოკიდებულია გახსნილი ნივთიერების ნაწილაკების რაოდენობაზე. ხსნარების კოლიგაციური თვისებები მოიცავს:

ოსმოსური წნევა;

გაჯერებული ორთქლის წნევა. რაულის კანონი;

დუღილის წერტილის გაზრდა;

გაყინვის ტემპერატურის ვარდნა.

ოსმოზი. ოსმოსური წნევა.

მოდით იყოს ჭურჭელი, რომელიც იყოფა ნახევრად გამტარი დანაყოფით (სურათზე წერტილოვანი ხაზი) ​​ორ ნაწილად, რომლებიც შევსებულია იმავე დონეზე O-O. გამხსნელი მოთავსებულია მარცხენა მხარეს, ხსნარი მოთავსებულია მარჯვენა მხარეს.

გამხსნელი ხსნარი

ოსმოსის ფენომენის კონცეფციას

დანაყოფის ორივე მხარეს გამხსნელის კონცენტრაციების განსხვავების გამო, გამხსნელი სპონტანურად (ლე შატელიეს პრინციპის შესაბამისად) შეაღწევს ნახევრად გამტარი დანაყოფის მეშვეობით ხსნარში, აზავებს მას. გამხსნელის ხსნარში უპირატესი დიფუზიის მამოძრავებელი ძალა არის განსხვავება სუფთა გამხსნელისა და ხსნარში არსებული გამხსნელის თავისუფალ ენერგიებს შორის. როდესაც ხსნარი განზავებულია გამხსნელის სპონტანური დიფუზიის გამო, ხსნარის მოცულობა იზრდება და დონე O პოზიციიდან II პოზიციაზე გადადის. გარკვეული სახის ნაწილაკების ცალმხრივი დიფუზია ხსნარში ნახევრად გამტარი დანაყოფის მეშვეობით ეწოდება ოსმოსი.

შესაძლებელია ხსნარის ოსმოსური თვისებების რაოდენობრივი დახასიათება (სუფთა გამხსნელთან მიმართებაში) კონცეფციის დანერგვით. ოსმოსური წნევა. ეს უკანასკნელი არის გამხსნელის ტენდენციის საზომი, გადავიდეს ნახევრად გამტარი დანაყოფში მოცემულ ხსნარში. ის უდრის დამატებით წნევას, რომელიც უნდა იქნას გამოყენებული ხსნარზე, რათა ოსმოსი შეჩერდეს (წნევის ეფექტი მცირდება ხსნარიდან გამხსნელის მოლეკულების გამოყოფის ზრდამდე).

იგივე ოსმოსური წნევის მქონე ხსნარებს უწოდებენ იზოტონური.ბიოლოგიაში ეწოდება ხსნარებს, რომელთა ოსმოსური წნევა აღემატება უჯრედშიდა შიგთავსს ჰიპერტონიული, ნაკლებით ჰიპოტონური. იგივე ხსნარი ჰიპერტონურია ერთი უჯრედის ტიპისთვის, იზოტონური მეორისთვის და ჰიპოტონური მესამესთვის.

ორგანიზმების ქსოვილების უმეტესობას აქვს ნახევრად გამტარიანობის თვისებები. ამიტომ ოსმოსურ მოვლენებს დიდი მნიშვნელობა აქვს ცხოველური და მცენარეული ორგანიზმების სასიცოცხლო აქტივობისთვის. საჭმლის მონელების, მეტაბოლიზმის პროცესები და ა.შ. მჭიდრო კავშირშია წყლისა და გარკვეული ხსნარებისთვის ქსოვილების განსხვავებულ გამტარიანობასთან. ოსმოსის ფენომენი ხსნის ორგანიზმის გარემოსთან ურთიერთობასთან დაკავშირებულ ზოგიერთ საკითხს. მაგალითად, ისინი განპირობებულია იმით, რომ მტკნარი წყლის თევზი ვერ ცხოვრობს ზღვის წყალში, ხოლო ზღვის თევზი მდინარის წყალში.

ვან'ტ ჰოფმა აჩვენა, რომ ოსმოსური წნევა არაელექტროლიტურ ხსნარში პროპორციულია გამხსნელის მოლური კონცენტრაციისა.

რ ოსმ = თანრT,

სადაც R osm - ოსმოსური წნევა, kPa; გ - მოლური კონცენტრაცია, მოლ/დმ 3; R არის გაზის მუდმივი, ტოლია 8,314 J/mol∙K; T - ტემპერატურა, K.

ეს გამოხატულება ფორმაში მსგავსია მენდელეევ-კლაპეირონის განტოლების იდეალური გაზებისთვის, მაგრამ ეს განტოლებები აღწერს განსხვავებულ პროცესებს. ოსმოსური წნევა წარმოიქმნება ხსნარში, როდესაც გამხსნელის დამატებითი რაოდენობა შეაღწევს მასში ნახევრად გამტარი დანაყოფის მეშვეობით. ეს წნევა არის ძალა, რომელიც ხელს უშლის კონცენტრაციების შემდგომ გათანაბრებას.

ვანტ ჰოფმა ჩამოაყალიბა ოსმოსური წნევის კანონი: ოსმოსური წნევა უდრის იმ წნევას, რომელსაც გამოიმუშავებს ხსნარი, თუ იგი იდეალური გაზის სახით დაიკავებს იმავე მოცულობას, რასაც ხსნარი იკავებს იმავე ტემპერატურაზე.

გაჯერებული ორთქლის წნევა. რაულის კანონი.

განვიხილოთ არაასტაბილური (მყარი) ნივთიერების განზავებული ხსნარი აქროლად თხევად გამხსნელ B-ში. ამ შემთხვევაში მთლიანი გაჯერებული ორთქლის წნევა ხსნარზე განისაზღვრება გამხსნელის ნაწილობრივი ორთქლის წნევით, ვინაიდან ორთქლის წნევა ხსნადი შეიძლება იყოს უგულებელყოფილი.

რაულმა აჩვენა, რომ გამხსნელის გაჯერებული ორთქლის წნევა P ხსნარზე ნაკლებია ვიდრე სუფთა P° გამხსნელზე. განსხვავება Р° - Р = Р ეწოდება ორთქლის წნევის აბსოლუტურ შემცირებას ხსნარზე. ამ მნიშვნელობას, რომელიც ეხება სუფთა გამხსნელის ორთქლის წნევას, ანუ (P ° -P) / P ° \u003d  P / P °, ეწოდება ორთქლის წნევის შედარებით შემცირებას.

რაულის კანონის მიხედვით, გამხსნელის გაჯერებული ორთქლის წნევის შედარებითი ვარდნა ხსნარზე უდრის გახსნილი არაასტაბილური ნივთიერების მოლურ ნაწილს.

(P ° -P) / P ° \u003d N \u003d ν 1 / (ν 1 + ν 2) \u003d m r.v. /მ რ.ვ. / (მ რ.ვ. / მ რ.ვ + მ რ-ლა. / მ რ-ლა) \u003d X A

სადაც X A არის გახსნილი ნივთიერების მოლური ფრაქცია. და ვინაიდან ν 1 = m r.v. /M r.v, შემდეგ ამ კანონის გამოყენებით შეგიძლიათ განსაზღვროთ ხსნარის მოლური მასა.

რაულის კანონის შედეგი.ორთქლის წნევის დაქვეითება არასტაბილური ნივთიერების ხსნარზე, მაგალითად, წყალში, შეიძლება აიხსნას Le Chatelier-ის წონასწორობის ცვლის პრინციპის გამოყენებით. მართლაც, ხსნარში არამდგრადი კომპონენტის კონცენტრაციის მატებასთან ერთად, წყლის გაჯერებული ორთქლის სისტემაში წონასწორობა გადადის ორთქლის ნაწილის კონდენსაციისკენ (სისტემის რეაქცია წყლის კონცენტრაციის შემცირებაზე როდესაც ნივთიერება იხსნება), რაც იწვევს ორთქლის წნევის დაქვეითებას.

ორთქლის წნევის შემცირება ხსნარზე სუფთა გამხსნელთან შედარებით იწვევს დუღილის წერტილის ზრდას და ხსნარების გაყინვის წერტილის შემცირებას სუფთა გამხსნელთან შედარებით (t). ეს მნიშვნელობები პროპორციულია ხსნარის მოლური კონცენტრაციის - არაელექტროლიტის, ანუ:

ტ= K∙s თ = K∙t∙1000/M∙a,

სადაც c m არის ხსნარის მოლური კონცენტრაცია; a არის გამხსნელის მასა. პროპორციულობის ფაქტორი TO , დუღილის გაზრდის შემთხვევაში ე.წ ბულიოსკოპიული მუდმივიმოცემული გამხსნელისთვის (ე ), და გაყინვის წერტილის შესამცირებლად - კრიოსკოპიული მუდმივი(TO ). ეს მუდმივები, რომლებიც რიცხობრივად განსხვავებულია ერთიდაიგივე გამხსნელისთვის, ახასიათებს ერთმოლარიანი ხსნარის დუღილის მატებას და გაყინვის წერტილის შემცირებას, ე.ი. 1 მოლი არაასტაბილური არაელექტროლიტის 1000 გ გამხსნელში გახსნისას. ამიტომ, მათ ხშირად მოიხსენიებენ, როგორც დუღილის წერტილის მოლარულ ზრდას და ხსნარის გაყინვის წერტილის მოლარულ შემცირებას.

კრისკოპული და ბულიოსკოპიული მუდმივები არ არის დამოკიდებული გამხსნელის კონცენტრაციაზე და ბუნებაზე, არამედ დამოკიდებულია მხოლოდ გამხსნელის ბუნებაზე და ხასიათდება განზომილებით kg∙deg/mol.