Урок «Способность воды растворять твердые вещества (соль, сахар и др. Растворимые и нерастворимые вещества. Растворы в быту (стиральные, питьевые и т.д.). Растворы в природе: минеральная, морская вода». Урок "растворимые и нерастворимые в воде вещества"

Раствором называется термодинамически устойчивая гомогенная (однофазная) система переменного состава, состоящая из двух или более компонентов (химических веществ). Компонентами, составляющими раствор, являются растворитель и растворенное вещество. Обычно растворителем считается тот компонент, который в чистом виде существует в таком же агрегатном состоянии, что и полученный раствор (например, в случае водного раствора соли растворителем является, конечно, вода). Если же оба компонента до растворения находились в одинаковом агрегатном состоянии (например, спирт и вода), то растворителем считается компонент, находящийся в большем количестве.

Растворы бывают жидкими, твердыми и газообразными.

Жидкие растворы – это растворы солей, сахара, спирта в воде. Жидкие растворы могут быть водными и неводными. Водные растворы – это растворы, в которых растворителем является вода. Неводные растворы – это растворы, в которых растворителями являются органические жидкости (бензол, спирт, эфир и т.д.). Твёрдые растворы – сплавы металлов. Газообразные растворы – воздух и другие смеси газов.

Процесс растворения . Растворение – это сложный физико-химический процесс. При физическом процессе происходит разрушение структуры растворяемого вещества и распределение его частиц между молекулами растворителя. Химический процесс – это взаимодействие молекул растворителя с частицами растворенного вещества. В результате этого взаимодействия образуются сольваты. Если растворителем является вода, то образующиеся сольваты называются гидратами. Процесс образования сольватов называется сольватацией, процесс образования гидратов – гидратацией. При упаривании водных растворов образуются кристаллогидраты – это кристаллические вещества, в состав которых входит определенное число молекул воды (кристаллизационная вода). Примеры кристаллогидратов: CuSO 4 . 5H 2 O – пентагидрат сульфата меди (II); FeSO 4 . 7H 2 O – гептагидрат сульфата железа (II).

Физический процесс растворения идёт с поглощением энергии, химический – с выделением . Если в результате гидратации (сольватации) выделяется больше энергии, чем ее поглощается при разрушении структуры вещества, то растворение – экзотермический процесс. Выделение энергии происходит при растворении NaOH, H 2 SO 4 , Na 2 CO 3 , ZnSO 4 и других веществ. Если для разрушения структуры вещества надо больше энергии, чем её выделяется при гидратации, то растворение – эндотермический процесс. Поглощение энергии происходит при растворении в воде NaNO 3 , KCl, NH 4 NO 3 , K 2 SO 4 , NH 4 Cl и некоторых других веществ.

Количество энергии, которое выделяется или поглощается при растворении, называется тепловым эффектом растворения .

Растворимостью вещества называется его способность распределяться в другом веществе в виде атомов, ионов или молекул с образованием термодинамически устойчивой системы переменного состава. Количественной характеристикой растворимости является коэффициент растворимости , который показывает, какая максимальная масса вещества может раствориться в 1000 или 100 г воды при данной температуре. Растворимость вещества зависит от природы растворителя и вещества, от температуры и давления (для газов). Растворимость твердых веществ в основном увеличивается при повышении температуры. Растворимость газов с повышением температуры уменьшается, но при повышении давления увеличивается.

По растворимости в воде вещества делят на три группы:

1. Хорошо растворимые (р.). Растворимость веществ больше 10 г в 1000г воды. Например, 2000 г сахара растворяется в 1000 г воды, или в 1 л воды.

2. Малорастворимые (м.). Растворимость веществ от 0,01 г до 10 г в 1000 г воды. Например, 2 г гипса (CaSO 4 . 2 H 2 O) растворяется в 1000 г воды.

3. Практически нерастворимые (н.). Растворимость веществ меньше 0,01 г в 1000 г воды. Например, в 1000 г воды растворяется 1,5 . 10 -3 г AgCl.

При растворении веществ могут образоваться насыщенные, ненасыщенные и пересыщенные растворы.

Насыщенный раствор – это раствор, который содержит максимальное количество растворяемого вещества при данных условиях. При добавлении вещества в такой раствор вещество больше не растворяется.

Ненасыщенный раствор – это раствор, который содержит меньше растворяемого вещества, чем насыщенный при данных условиях. При добавлении вещества в такой раствор вещество еще растворяется.

Иногда удается получить раствор, в котором растворенного вещества содержится больше, чем в насыщенном растворе при данной температуре. Такой раствор называется пересыщенным. Этот раствор получают при осторожном охлаждении насыщенного раствора до комнатной температуры. Пересыщенные растворы очень неустойчивы. Кристаллизацию вещества в таком растворе можно вызвать путем потирания стеклянной палочкой стенок сосуда, в котором находится данный раствор. Этот способ применяется при выполнении некоторых качественных реакций.

Растворимость вещества может выражаться и молярной концентрацией его насыщенного раствора (п.2.2).

Константа растворимости. Рассмотрим процессы, возникающие при взаимодействии малорастворимого, но сильного электролита сульфата бария BaSO 4 с водой. Под действием диполей воды ионы Ba 2+ и SO 4 2 - из кристаллической решетки BaSO 4 будут переходить в жидкую фазу. Одновременно с этим процессом под влиянием электростатического поля кристаллической решетки часть ионов Ba 2+ и SO 4 2 - вновь будет осаждаться (рис.3). При данной температуре в гетерогенной системе, наконец, установится равновесие: скорость процесса растворения (V 1) будет равна скорости процесса осаждения (V 2), т.е.

BaSO 4 ⇄ Ba 2+ + SO 4 2 -

твёрдая раствор

Рис. 3. Насыщенный раствор сульфата бария

Раствор, находящийся в равновесии с твердой фазой BaSO 4 , называется насыщенным относительно сульфата бария.

Насыщенный раствор представляет собой равновесную гетерогенную систему, которая характеризуется константой химического равновесия:

, (1)

где a (Ba 2+) – активность ионов бария; a(SO 4 2-) – активность сульфат-ионов;

a (BaSO 4) – активность молекул сульфата бария.

Знаменатель этой дроби – активность кристаллического BaSO 4 – является постоянной величиной, равной единице. Произведение двух констант дает новую постоянную величину, которую называют термодинамической константой растворимости и обозначают К s °:

К s ° = a(Ba 2+) . a(SO 4 2-). (2)

Эту величину раньше называли произведением растворимости и обозначали ПР.

Таким образом, в насыщенном растворе малорастворимого сильного электролита произведение равновесных активностей его ионов есть величина постоянная при данной температуре.

Если принять, что в насыщенном растворе малорастворимого электролита коэффициент активности f ~1, то активность ионов в таком случае можно заменить их концентрациями, так как а(X ) = f (X ) . С(X ). Термодинамическая константа растворимости К s ° перейдет в концентрационную константу растворимости К s:

К s = С(Ba 2+) . С(SO 4 2-), (3)

где С(Ba 2+) и С(SO 4 2 -) – равновесные концентрации ионов Ba 2+ и SO 4 2 - (моль/л) в насыщенном растворе сульфата бария.

Для упрощения расчётов обычно пользуются концентрационной константой растворимости К s , принимая f (Х ) = 1 (приложение 2).

Если малорастворимый сильный электролит образует при диссоциации несколько ионов, то в выражение К s (или К s °) входят соответствующие степени, равные стехиометрическим коэффициентам:

PbCl 2 ⇄ Pb 2+ + 2 Cl - ; K s = С (Pb 2+) . С 2 (Cl -);

Ag 3 PO 4 ⇄ 3 Ag + + PO 4 3 - ; K s = С 3 (Ag +) . С (PO 4 3 -).

В общем виде выражение концентрационной константы растворимости для электролита A m B n ⇄ m A n+ + n B m - имеет вид

K s = С m (A n+) . С n (B m -),

где С - концентрации ионов A n+ и B m - в насыщенном растворе электролита в моль/л.

Величиной K s принято пользоваться только в отношении электролитов, растворимость которых в воде не превышает 0,01 моль/л.

Условия образования осадков

Предположим, с - фактическая концентрация ионов трудно растворимого электролита в растворе.

Если С m (A n +) . С n (B m -) > K s , то произойдет образование осадка, т.к. раствор становится пересыщенным.

Если С m (A n +) . С n (B m -) < K s , то раствор является ненасыщенным и осадок не образуется.

Свойства растворов . Ниже рассмотрим свойства растворов неэлектролитов. В случае электролитов в приведённые формулы вводится поправочный изотонический коэффициент.

Если в жидкости растворено нелетучее вещество, то давление насыщенного пара над раствором меньше давления насыщенного пара над чистым растворителем. Одновременно с понижением давления пара над раствором наблюдается изменение его температуры кипения и замерзания; температуры кипения растворов повышаются, а температуры замерзания понижаются по сравнению с температурами, характеризующими чистые растворители.

Относительное понижение температуры замерзания или относительное повышение температуры кипения раствора пропорционально его концентрации.

Вода - это жидкое вещество, не имеющее вкуса, цвета и запаха. Чистая вода абсолютно прозрачна. Если налить воду в стеклянный стакан, через его стенки можно разглядеть предметы, расположенные за ним. Вода обладает текучестью, благодаря которой она проникает через трещинки и щели, пропитывает все вокруг.

В жидком состоянии вода:

• заполняет моря, океаны, реки и озера;
• пропитывает почву;
• входит в состав растений;
• входит в состав тел млекопитающих.

Удивительное свойство воды в том, что она умеет растворять почти всё вокруг. Существуют некоторые предметы, которые промокают, но остаются не растворёнными. Как и почему это происходит?

Что такое раствор?

Когда вещество растворяется, оно смешивается с жидкостью, образуя раствор. Раствором можно назвать чай в стакане, куда до этого положили кусочек сахара. Впитавшая сахар вода становиться сладкой на вкус. Когда вещество соединяется с растворителем, образуется раствор. Водный раствор представляет собой водорастворимое вещество, которое разбавили чистой водой. Вода хороший растворитель, но она не в силах растворить камень, дерево, пластик. Если в воду бросить несколько камешков, они так и останутся лежать на дне стакана.

Как это происходит?

Если рассмотреть под микроскопом капельку воды, мы увидим, что она состоит из особых частичек, называемых молекулами. Их нельзя рассмотреть невооруженным глазом. Молекулы воды электронейтральны, это означает, что они «дружат» со всеми веществами. К некоторым веществам они испытывают особое притяжение. Удивительная дружелюбность водных молекул позволяет им легко соединяться с молекулами других веществ, несущих заряд.

При соприкосновении с молекулами другого вещества притяжение усиливается, в результате вещество смешивается с водой, полностью в ней растворяясь. Если же притяжения нет, то соответственно, всё остается неизменным. Вещество останется лежать на дне стакана. Если в воду добавить немного соли и размешать ложкой, вскоре соль исчезнет. Вода станет солёной на вкус.

Что такое чистая вода?

В природе не существует абсолютно чистой воды. Почти все жидкости, которые мы видим в повседневной жизни, являются растворами. Вода из под крана является раствором воды с примесями железа. Прежде чем попасть в стакан, вода течет по железным трубам, впитывая молекулы железа. Натуральными растворами являются напитки - чай, сок и компоты. Все они содержат полезные для организма человека компоненты. Вода может растворять не только твердые, но жидкие и газообразные вещества.

В обычной воде всегда что либо растворено. В дождевой, водопроводной, речной или озерной - содержаться какие-либо примеси.

Какие вещества растворяются воде, а какие нет?

В природе встречаются твёрдые, жидкие и газообразные вещества, наделенные различными свойствами. Некоторые из них способны растворится в воде, другие нет. В зависимости от этой особенности различают следующие группы веществ:

• водоотталкивающие (гидрофобные);
• притягивающие воду (гидрофильные).

Гидрофобные вещества либо плохо растворяются в воде, либо не растворяются в ней совсем. К таким веществам можно отнести каучук, жир, стекло, песок и т.д. Гидрофильными веществами можно назвать некоторые соли, щелочи и кислоты.

Так как клетки тела человека содержат оболочку, содержащую жировые компоненты, жир не позволяет человеческому телу раствориться в воде. Благодаря уникальному строению живого организма вода не только не впитывает клетки тела, но поддерживает жизнедеятельность человека.

Подведем итоги

При соприкосновении с пищей вода растворяет питательные вещества, а потом отдает их клеткам организма человека. Взамен вода забирает отходы жизнедеятельности, которые выходят наружу с потом и мочой.

В природе мало таких веществ, которые не растворялись бы в воде. Даже металл при длительном контакте с водой начинает в ней растворяться.

Вода с растворёнными в ней компонентами приобретает новые качества. К примеру, раствор серебра способен убивать микробы. Вода это система, которая может быть полезной или вредной для человека. А это зависит от того, что в ней растворено.

Если это сообщение тебе пригодилось, буда рада видеть тебя

Вода - одно из самых распространенных соединений на Земле. Она есть не только в реках и морях; во всех живых организмах тоже присутствует вода. Без нее невозможна жизнь. Вода - хороший растворитель (в ней легко растворяются разные вещества). животных и сок растений состоят преимущественно из воды. Вода существует вечно; она постоянно переходит из почвы в атмосферу и организмы и обратно. Более 70% земной поверхности покрыто водой.

Что такое вода

Круговорот воды

Вода рек, морей, озер постоянно испаряется, превращаясь в мельчайшие капли водяного пара. Капли собираются вместе, образуя , из которых вода проливается на землю в виде дождя. В этом состоит круговорот воды в природе. В облаках пар охлаждаемся и возвращается на землю в виде дождя, снега или града. Сточные воды из канализации и с заводов очищаются и затем сбрасываются в море.

Водонапорная станция

Речная вода обязательно содержит при­меси, поэтому ее необходимо очищать. Вода поступает в водохранилища, где отстаивается и твердые частицы оседают на дно. Затем вода проходит через фильтры, задерживающие оставшиеся твердые частицы. Вода просачивается через слои чистого гравия, песка или активированного угля, где она очищается от грязи и твердых примесей. После фильтрации воду обрабатывают хлором, чтобы убить болезнетворные бактерии, после чего закачивают ее в резервуары и по­дают в жилые дома и на заводы. Прежде чем сточная вода уйдет в море, ее нужно очистить. На водоочистной станции ее пропус­кают через фильтры, задерживающие грязь, затем перекачивают в отстой­ники, где твердые частицы должны осесть на дно. Бактерии уничтожают остатки органических веществ, разлагая их на без­вредные компоненты.

Очистка воды

Вода - хороший растворитель, поэтому она обычно содержит примеси. Очистить воду можно с помощью дистилляции (см. статью « »), но более эффективный метод очистки - деионизация (обессоливание). Ионы - это атомы или молекулы, утратившие или приобретшие электроны и в силу этого получившие положительный или отрицательный заряд. Для деионизации берется вещество, называемое ионитом . В нем есть положительно зараженные ионы водорода (Н +) и отрицательно заряженные ионы гидроксида (ОН —) Когда загрязненная вода проходит через ионит, ионы примесей заменяются ионами водорода и гидроксида из ионита. Ионы водорода и гидроксида соединяются, образуя новые молекулы воды. Вода, прошедшая через ионит, уже не содержит примесей.

Вода как растворитель

Вода - превосходный растворитель, очень многие вещества легко растворяют­ся в ней (см. так же статью « «). Именно поэтому в природе ред­ко встречается чистая вода. В молекуле воды электрические заряды слегка разделены, так как атомы водорода располагаются с одной стороны молекулы. Из-за этого ионные соединения (соединения, состоящие из ионов) так легко растворяются в ней. Ионы заряжены, и молекулы воды притягивают их.

Вода, как и все растворители, может растворить только ограниченное количество вещества. Раствор называется насыщенным, когда растворитель не может растворить дополнительную порцию вещества. Обычно количество вещества, которое способен растворить растворитель, возрастает при нагревании. В горячей коде сахар растворяется легче, чем в холодной. Шипучие напитки - это водные ра­споры углекислого газа. Чем выше , тем большее количество газа способен поглотить раствор. Поэтому когда мы открываем банку с напитком и тем самым, уменьшаем давление, из напитка вырывается углекислый газ. При нагревании растворимость газов уменьшается. В 1 литре речной и морской воды обычно растворено около 0,04 грамма кислорода. Этого хватит водорослям, рыбам и другим обитателям морей и рек.

Жесткая вода

В жесткой воде растворены минералы, по­павшие туда из горных пород, по которым текла вода. В такой воде мыло плохо мылится, потому что оно вступает в реакции с минералами и образует хлопья. Существует жесткая вода двух видов; разница между ними в типе растворенных минералов. Тип минералов, растворенных в воде, зависит от типа горных пород, по которым течет вода (см. рис.). Временная жесткость воды возникает при реакции известняка с дождевой водой. Известняк - это нерастворимый карбонат кальция, а дождевая вода - слабый ра­створ угольной кислоты. Кислота вступает в реакцию с карбонатом кальция и образует гидрокарбонат, который растворяется в воде и придаст ей жесткость.

При кипении или испарении воды с временной жесткостью часть минералов выпадает в осадок, образуя накипь на дне чайника или сталактиты и сталагмиты в пещере. Вода с постоянной жесткостью содержит другие кальциевые и магниевые со­единения, например гипс. Эти минералы при кипячении не выпадают в осадок.

Умягчение воды

Удалить минералы, делающие воду жест­кой, можно путем добавления в раствор стиральной соды или путем ионного обмена - процесса, аналогичного деионизации воды при очистке. Вещество, содержащее ионы натрии, которые обмениваются с находящимися в воде ионами кальция и магния. В ионообменнике жесткая вода проходит через цеолит - вещество, содержащие натрий. В цеолите ионы кальция и магния замешаются на ионы натрия, которые не придают воде жесткости. Стиральная сода - это карбонат натрия. В жесткой воде она вступает в реакцию с соединениями кальция и магния. В результате получаются нерастворимые со­единения, не образующие хлопьев.

Загрязнение воды

Когда неочищенная вода с заводов и из домов попадает в моря и реки, происходит загрязнение воды. Если в воде слишком много отходов, бактерии, разлагающие органические вещества, размножаются и поглощают почти весь кис­лород. В такой воде выживают только болезнетворные бактерии, способные жить в воде без кислорода. Когда уровень растворенного а воде кислорода снижается, рыбы и растения умирают. В воду также попадает мусор, пестициды и нитраты из удобрении, ядовитые - свинец, ртуть. Ядовитые вещества, в том числе металлы, попадают в организм рыб, а от них - в организмы других животных и даже человека. Пестициды убивают микроорганизмы и животных, нарушая тем самым природный баланс. Удобрения с полей и моющие средства, содержащие фосфаты, попадая в воду, вызывают усиленный рост растений. Растения и бактерии, питающиеся мертвыми растениями, поглощают кис­лород, снижая его содержание в воде.

Краткая характеристика роли воды для организмов

Вода - важнейшее неорганическое соединение, без которого невозможна жизнь на . Это вещество является и важнейшей частью , и играет большую роль как внешний фактор для всех живых существ.

На планете Земля вода встречается в трех агрегатных состояниях: газообразном (пары в , жидком (вода в и туманообразная в атмосфере) и твердом (вода в ледниках, айсбергах и т.д.). Формула парообразной воды - Н 2 О, жидкой (Н 2 О) 2 (при Т = 277 К) и (Н 2 O) n - для твердой воды (кристаллы льда), где n = 3, 4, … (зависит от температуры - чем ниже температура, тем больше величина n). Молекулы воды объединяются в частицы с формулой (Н 2 O) n в результате образования особых химических связей, называемых водородными; такие частицы называются ассоциатами; за счет образования ассоциатов возникают более рыхлые структуры, чем жидкая вода, поэтому при температуре ниже 277 К плотность воды, в отличие от других веществ, не увеличивается, а уменьшается, в результате лед плавает на поверхности жидкой воды и глубокие водоемы не промерзают до дна, тем более что вода имеет малую теплопроводность. Это имеет большое значение для организмов, живущих в воде, - они не погибают при сильных морозах и выживают во время зимних холодов до наступления более благоприятных температурных условий.

Наличие водородных связей обусловливает высокую теплоемкость воды, что делает возможным жизнь на поверхности Земли, так как наличие воды способствует уменьшению перепада температур днем и ночью, а также зимой и летом, ведь при охлаждении вода конденсируется и тепло выделяется, а при нагревании вода испаряется, на разрыв водородных связей затрачивается и поверхность Земли не перегревается.

Молекулы воды образуют водородные связи не только между собой, но и с молекулами других веществ (углеводов, белков, нуклеиновых кислот), что является одной из причин возникновения комплекса химических соединений, в результате образования которого и возможно существование особого вещества - живого вещества, образующего различные .

Экологическая роль воды огромна и имеет два аспекта: она является как внешним (первый аспект), так и внутренним (второй аспект) экологическим фактором. Как внешний экологический фактор вода входит в состав абиотических факторов (влажность, среда обитания, составная часть климата и микроклимата). Как внутренний фактор вода играет большую роль внутри клетки и внутри организма. Рассмотрим роль воды внутри клетки.

В клетке вода выполняет следующие функции:

1) среда, в которой располагаются все органоиды клетки;

2) растворитель как для неорганических, так и для органических веществ;

3) среда для протекания различных биохимических процессов;

4) катализатор для реакций обмена между неорганическими веществами;

5) реагент для процессов гидролиза, гидратации, фотолиза и т.д.;

6) создает определенное состояние клетки, например тургор, что делает клетку упругой и механически прочной;

7) выполняет строительную функцию, состоящую в том, что вода входит в состав различных клеточных структур, например мембран, и т. д.;

8) является одним из факторов, объединяющих все клеточные структуры в единое целое;

9) создает электрическую проводимость среды, переводя неорганические и органические соединения в растворенное состояние, вызывая электролитическую диссоциацию ионных и сильно полярных соединений.

В организме роль воды состоит в том, что она:

1) выполняет транспортную функцию, так как переводит вещества в растворимое состояние, а полученные растворы за счет различных сил (например, осмотического давления и др.) перемещаются от одного органа к другому;

2) осуществляет проводящую функцию за счет того, что в организме содержатся растворы электролитов, способные проводить электрохимические импульсы;

3) связывает воедино отдельные органы и системы органов за счет наличия в воде особых веществ (гормонов), осуществляя при этом гуморальную регуляцию;

4) является одним из веществ, которые регулируют температуру тела организма (вода в виде пота выделяется на поверхность тела, испаряется, за счет чего теплота поглощается и организм охлаждается);

5) входит в состав пищевых продуктов и т. д.

Значение воды вне организма охарактеризовано выше (среда для обитания, регулятор температуры внешней среды и т. д.).

Для организмов большую роль играет пресная вода (содержание солей менее 0,3%). В природе химически чистой воды практически не существует, наиболее чистой является дождевая вода сельской местности, удаленной от крупных населенных пунктов. Для организмов пригодна вода, содержащаяся в пресных водоемах - реках, прудах, пресных озерах.

Государственное общеобразовательное учреждение Тульской области «Тульский областной центр образования» (отделение адаптированного общего образования для обучающихся с нарушением интеллектуальной сферы № 1)

Тема: Способность воды растворять твердые вещества (соль, сахар и др.). Растворимые и нерастворимые вещества. Растворы в быту (стиральные, питьевые и т.д.). Растворы в природе: минеральная, морская вода.
Биология 6 класс. Индивидуальное обучение.

Урок получения новых знаний.

Учитель: Курбатова Н.С.

Цели урока: формировать знания в области свойств воды, в частности, способности воды растворять вещества; расширить представления ученицы о растворах в быту и природе и их применении.

Задачи:

Обучающие:

• повторить ранее изученные свойства воды;
• познакомить ученицу со способностью воды растворять некоторые вещества;
• познакомить ученицу с растворами в быту и природе и их применением;
• учить определять пригодность воды для питья и приготовления пищи.

Воспитывающие:

• воспитывать отношение к воде, как важному природному ресурсу;
• формировать навыки бережного отношения к природе.

Коррекционные:

• развивать навыки наблюдения, сравнения при выполнении практической работы;
• развитие навыка правильной речи (построение полных распространенных предложений при ответах на вопросы учителя);
• расширение словарного запаса;
• коррекция логического мышления на основе анализа и установления закономерностей;
• развитие произвольного внимания.

Оборудование:

1. Пластиковые стаканы;
2. Пластиковые ложки;
3. Фильтровальная бумага;
4. Глина, соль;
5. Компьютер, файл с презентацией.

Ход урока

1. Организационный момент.
Приветствие. Сообщение темы и целей урока.

Слайд 2 . (Изображения воды в природе в разных состояниях.)
- Что изображено на фотографиях? (туман, река, снег, лед, облако)
- Что общего на фотографиях? (Вода в разных состояниях.)
- Вода обладает уникальной способностью. Она может находиться в жидком, твердом, газообразном состоянии.

Сегодня мы продолжаем изучать свойства воды.

2. Повторение.
Слайды 3-8. Свойства воды.
- Ты уже знаешь некоторые свойства воды.
- Рассмотри схемы и сформулируй их. Слайды 5-11 .
(Не имеет цвета, формы, вкуса и запаха, прозрачная, текучая.)

3. Изучение нового материала.

На этом уроке ты познакомишься с еще одним свойством воды. Для этого проведем опыт.

Практическая работа.
Слайды 9-10. Опыт No1.
- Начнем опыт. Налей воду в стакан.
- Какого цвета вода в стакане? (Бесцветная, прозрачная).
- В стакан с водой, добавь немного соли. Понаблюдай, что происходит.
- Какой вода стала? (Мутная, потом бесцветная).
- Видны в воде крупинки соли? (Нет)
- Они исчезли?
- Вода растворила соль полностью.
- В результате опыта мы получили необходимое человеку вещество - раствор соли. Скажи, как люди используют раствор соли?
Слайд 11 . Опыт No2.
- Теперь добавь в стакан с чистой водой глину. Размешай.
- Что ты видишь? Какого цвета вода? (мутная, непрозрачная)
- Глина растворилась в воде не полностью. Часть твердых веществ осела на дно стакана.

Не все вещества растворяются в воде. Стекло, серебро, золото — это практически нерастворимые в воде вещества (твердые вещества). К ним также относят керосин, растительное масло (жидкие вещества), некоторые газы.
- Примеры растворимых веществ: поваренная соль, сахар, сода, вишневый сок, крахмал.

Составь слово из карточек и скажи, с каким свойством воды ты познакомилась. (Растворитель)

Вода хороший растворитель многих твердых веществ. Не все вещества растворяются в воде. Слайд 12 .

Физкульминутка.

Вновь у нас физкультминутка,

Наклонились, ну-ка, ну-ка!

Распрямились, потянулись,

А теперь назад прогнулись.

Хоть зарядка коротка,

Отдохнули мы слегка.

Слайды 13-14. Опыт No3 . Очистка воды.
- Вода стала грязная.
- Грязную воду (воду, которая имеет посторонний цвет, запах) в пищу употреблять нельзя. Почему? (Может нанести вред организму.)
- Как ты думаешь, можно ли очистить мутную воду от частиц песка, глины?
- Как это можно сделать? (Использовать фильтр.)
- Фильтр - это устройство для очистки воды.
Рассматривание бытового фильтра. Слайд 13.
- Мы сделаем фильтр из специальной бумаги. Вырежи круг. Сделай надрез от края к центру. Сложи в виде конуса.
- Возьми пустой стакан. Вставь в него конус из фильтровальной бумаги.
- Налей загрязненную воду в стакан через конус из фильтровальной бумаги. Наблюдай, что происходит. (Чистая вода капает в стакан. На фильтре остаются твердые частицы.)
- Имеет ли полученная вода цвет? Прозрачная ли она? (Рассматривание предметов за стаканом.)
- Получилась прозрачная вода. Мы сделали простейший фильтр. Процесс очистки воды называется фильтрованием.

Попробуй пропустить через фильтр соленую воду. Повтори те же действия, что и при фильтровании воды с примесью глины. (Ученица делает новый фильтр. Вставляет его в чистый стакан. Наливает через фильтр раствор соли.)

Наблюдай, что происходит. Остались ли на фильтре частицы соли?

Соль растворилась в воде, стала невидимой и вместе с ней прошла через фильтр. Очистить воду от растворимых веществ с помощью фильтра, не удается.

Слайд 15.

Для сохранения здоровья, мы должны употреблять в пищу чистую воду. Для очистки воды люди создают устройства различной сложности.

А как очищается вода в природе?
- Большую роль в очистке воды от многих примесей играет песок. (Пример - родник.)

Вода в природе всегда содержит различные растворенные вещества. Поэтому помни, что не всякая водица для питья годится. Если ты не знаешь, чист ли источник, пить из него воду нельзя.

4. Включение нового материала в систему знаний.

Растворы в природе и в быту. Слайды 16-19.

Вода очень хороший растворитель. Она может растворить почти все. Даже некоторые металлы. В воде может раствориться, например, серебро. Этим раствором лечили желудочно - кишечные заболевания и раны. Воду, в которой растворены минеральные соли называют минеральной водой. Такая вода помогает вылечить много заболеваний. В местах, где находятся минеральные источники строят санатории. Еще один пример природного солевого раствора - морская вода. В отличие от пресной и минеральной воды она не пригодна для питья. Не все водные растворы полезны для здоровья и пригодны для употребления в пищу. У них есть другое назначение.
- Как мы используем способность воды растворять вещества? (Рассматривание фотографий. Беседа.)

Самым распространенным растворителем на нашей планете является вода. Тело среднего человека массой 70 кг содержит примерно 40 кг воды. При этом около 25 кг воды приходится на жидкость внутри клеток, а 15 кг составляет внеклеточная жидкость, в которую входят плазма крови, межклеточная жидкость, спинномозговая жидкость, внутриглазная жидкость и жидкое содержимое желудочно-кишечного тракта. У животных и растительных организмов вода составляет обычно более 50%, а в ряде случаев содержание воды достигает 90-95%.

Вследствие своих аномальных свойств вода уникальный растворитель, прекрасно приспособленный для жизнедеятельности.

Прежде всего вода хорошо растворяет ионные и многие полярные соединения. Такое свойство воды связано в значительной мере с ее высокой диэлектрической проницаемостью (78,5).

Другой многочисленный класс веществ, хорошо растворимых в воде, включает такие полярные органические соединения, как сахара, альдегиды, кетоны, спирты. Их растворимость в воде объясняется склонностью молекул воды к образованию полярных связей с полярными функциональными группами этих веществ, например с гидроксильными группами спиртов и сахаров или с атомом кислорода карбонильной группы альдегидов и кетонов. Ниже приведены примеры водородных связей, важных для растворимости веществ в биологических системах. Вследствие высокой полярности вода вызывает гидролиз веществ.

Так как вода составляет основную часть внутренней среды организма, то она обеспечивает процессы всасывания, передвижения питательных веществ и продуктов обмена в организме.

Необходимо отметить, что вода является конечным продуктом биологического окисления веществ, в частности глюкозы. Образование воды в результате этих процессов сопровождается выделением большого количества энергии приблизительно 29 кДж/моль.

Важны и другие аномальные свойства воды: высокое поверхностное натяжение, низкая вязкость, высокие температуры плавления и кипения и более высокая плотность в жидком состоянии, чем в твердом.

Для воды характерно наличие ассоциатов групп молекул, соединенных водородными связями.

В зависимости от сродства к воде функциональные группы растворяемых частиц подразделяются на гидрофильные (притягивающие воду), легко сольватируемые водой, гидрофобные (отталкивающие воду) и дифильные.

К гидрофильным группам относятся полярные функциональные группы: гидроксильная -ОН, амино -NH 2 , тиольная -SH, карбоксильная -СООН.

К гидрофобным — неполярные группы, например углеводородные радикалы: СНз-(СН 2) п -, С 6 Н 5 -.

К дифильным относят вещества (аминокислоты, белки), молекулы которых содержат как гидрофильные группы (-ОН, -NH 2 , -SH, -СООН), так и гидрофобные группы: (СН 3, (СН 2) п,- С 6 Н 5 -).

При растворении дифильных веществ происходит изменение структуры воды как результат взаимодействия с гидрофобными группами. Степень упорядочения молекул воды, близко расположенных к гидрофобным группам, увеличивается, и контакт молекул воды с гидрофобными группами сводится к минимуму. Гидрофобные группы, ассоциируясь, выталкивают молекулы воды из области своего расположения.

Процесс растворения

Природа процесса растворения сложна. Естественно, возникает вопрос, почему некоторые вещества легко растворяются в одних растворителях и плохо растворимы или практически нерастворимы в других.

Образование растворов всегда связано с теми или иными физическими процессами. Одним из таких процессов является диффузия растворенного вещества и растворителя. Благодаря диффузии частицы (молекулы, ионы) удаляются с поверхности растворяющегося вещества и равномерно распределяются по всему объему растворителя. Именно поэтому в отсутствие перемешивания скорость растворения зависит от скорости диффузии. Однако нельзя лишь физическими процессами объяснить неодинаковую растворимость веществ в различных растворителях.

Великий русский химик Д. И. Менделеев (1834-1907) считал, что важную роль при растворении играют химические процессы. Он доказал существование гидратов серной кислоты H 2 SО 4* H 2 O, H 2 SО 4* 2H 2 O, H 2 SО 4* 4H 2 О и некоторых других веществ, например, С 2 Н 5 ОН*3Н 2 О. В этих случаях растворение сопровождается образованием химических связей частиц растворяемого вещества и растворителя. Этот процесс называется сольватацией, в частном случае, когда растворителем является вода, гидратацией.

Как установлено, в зависимости от природы растворенного вещества сольваты (гидраты) могут образовываться в результате физических взаимодействий: иондипольного взаимодействия (например, при растворении веществ с ионной структурой (NaCI и др.); дипольдипольного взаимодействия при растворении веществ с молекулярной структурой (органические вещества)).

Химические взаимодействия осуществляются за счет донорноакцепторных связей. Здесь ионы растворенного вещества являются акцепторами электронов, а растворители (Н 2 О, NН 3) донорами электронов (например, образование аквакомплексов), а также в результате образования водородных связей (например, растворение спирта в воде).

Доказательствами химического взаимодействия растворенного вещества с растворителем являются тепловые эффекты и изменение окраски, сопровождающие растворение.

Например, при растворении гидроксида калия в воде выделяется теплота:

КОН + хН 2 О = КОН(Н 2 О)х; ΔН° раств = 55 кДж/моль.

А при растворении хлорида натрия теплота поглощается:

NaCI + хН 2 О = NaCI(H 2 О)х; ΔН° раств = +3,8 кДж/моль.

Теплота, выделяемая или поглощаемая при растворении 1 моля вещества, называется теплотой растворения Q раств

В соответствии с первым началом термодинамики

Q раств = ΔН раств ,

где ΔН раств изменение энтальпии при растворении данного количества вещества.

Растворение в воде безводного сульфата меди белого цвета приводит к появлению интенсивной голубой окраски. Образование сольватов, изменение окраски, тепловые эффекты, как и ряд других факторов, свидетельствуют об изменении химической природы компонентов раствора при его образовании.

Таким образом, в соответствии с современными представлениями, растворение физико-химический процесс, в котором играют роль как физические, так и химические виды взаимодействия.