Вода - розчинник. Розчин, його компоненти та кількісний склад

Якщо ви хочете навчитися плавати, то сміливо входьте у воду, а якщо хочете навчитися розв’язувати задачі,

то розв’язуйте їх.

Д. Пойа

Опрацювавши матеріал параграфа, ви зможете:

• наводити приклади водних розчинів;

• розрізняти розчинник і розчинену речовину;

• обґрунтовувати значення розчинів у природі та житті людини;

• обчислити масову частку і масу розчиненої речовини та розчинника в розчині.

Вода як розчинник має непересічне значення. На поверхні речовин, занурених у воду, міжатомні й міжмолекулярні сили притягання слабшають у 80 разів під впливом її молекул. Саме цим пояснюють здатність води бути універсальним розчинником. Водні розчини цукру, солі, лимонної

кислоти тощо мають характерний смак. Це використовують для приготування чаю, узвару, супів, соління й консервування овочів, заготовлювання варення. Коли ви миєте руки, умиваєтеся або купаєтеся, перете одяг, то також використовуєте воду як розчинник. У воді розчиняються гази, зокрема кисень. Завдяки цьому в річках, озерах, морях живуть риби та інші мешканці. Водні розчини широко використовують у техніці, на виробництві, у сільському господарстві, лабораторних дослідженнях, фармації, медицині, повсякденному житті (рис. 26.1).

Суть процесу розчинення. У чому вона полягає? Спробуймо відповісти на це запитання, виконавши дослід. До склянки з водою помістимо грудочку цукру. Поступово вона зменшуватиметься: молекули цукру відокремлюватимуться й рівномірно розподілятимуться поміж молекулами води.

Спираючись на власний досвід приготування чаю, назвіть дві умови, за яких розчинення цукру пришвидшується.

Молекули цукру не лише відокремлюються від кристала, а й приєднуються до нього з розчину. Якщо цукру узято порівняно небагато, у розчин переходить більше його молекул, ніж приєднується до кристала, - відбувається розчинення.

Розчин і його компоненти певною мірою вже відомі вам з курсу природознавства. З § 7 ви дізналися, що розчини є однорідними сумішами. У них навіть за допомогою ультрамікроскопа не можна побачити структурних частинок речовин, з яких виготовлено розчин. Розчин утворений що-найменш двома компонентами, один з яких - розчинник, а інші розчинені в ньому. У столовому оцті вода - розчинник, оцтова кислота - розчинена речовина. Запам’ятайте: з двох або кількох складників розчину розчинником є той, який узято в більшій кількості і перебуває в такому самому агрегатному стані, що й розчин у цілому. Воду традиційно вважають розчинником навіть тоді, коли її маса значно менша за масу розчиненої речовини. Розчинення речовин супроводжується взаємодією розчинника і розчиненої речовини. Компонентами розчину є розчинник, розчинена речовина і продукти їхньої взаємодії.

Масова частка розчиненої речовини - важлива кількісна характеристика розчинів. Її завжди зазначають на етикетках хімічних реактивів, харчових продуктів, лікарських засобів у формі розчинів. Наприклад, масова частка брильянтового зеленого у його спиртовому розчині становить 1 %; амоніаку й гідроген пероксиду в їхніх водних розчинах - 10 % і 3 % відповідно; оцтової кислоти у столовому оцті - 6 %.

Під час роботи з розчинами важливо знати їхній кількісний склад. Наприклад, якщо фармацевтичний засіб призначений для лікування дітей, то масова частка розчиненої речовини в ньому зазвичай у кілька разів менша, ніж у ліках для дорослих. Важливо уважно читати етикетки на споживчих товарах, щоб не сплутати, наприклад, столовий оцет, масова частка оцтової кислоти в якому не перевищує 9 %, з їдкою оцтовою есенцією. Масова частка оцтової кислоти в ній становить 70 %, тож помилкове вживання есенції замість столового оцту може не лише зіпсувати страву, а й спричинити тяжкі хімічні опіки органів травлення.

Величини, названі частками компонентів (складових частин) системи або просто частками, використовують для кількісної характеристики складу речовини, суміші або розчину.

Поняття «масова частка хімічного елемента в речовині» ви засвоїли, опрацювавши § 15. Тож зможете застосувати здобуті знання у новій навчальній ситуації й легко дійти висновку, що

масова частка розчиненої речовини — це відношення її маси до маси розчину.

Масову частку розчиненої речовини у розчині обчислюють за формулою:

Поміркуйте, чи зазнає змін формула для обчислення масової частки речовини, якщо як одиниці вимірювання використати кілограм, тонну тощо.

Обчислюючи масові частки хімічних елементів у сполуках, ви пересвідчилися, що сума часток усіх компонентів становить одиницю, або 100 %.

Розгляньмо приклад розрахунків із використанням масової частки розчиненої речовини. Визначимо масову частку сахарози в розчині, для виготовлення якого було взято цукор масою 20 г і воду об’ємом 180 см³.

Запишемо скорочено умову задачі та виконаємо розрахунки.

Відповідь: масова частка сахарози в розчині становить 0,1 (10 %). Формули, які ми використали під час розв’язування задачі, наведено на схемах (рис. 26.2).

Рис. 26.2. Співвідношення між масою, об’ємом і густиною речовини (1) та масою розчину, масою та масовою часткою розчиненої речовини (2)

Ці та інші типи розрахунків, пов’язані з виготовленням розчинів (розбавляння, упарювання, добавляння розчинюваної речовини, змішування кількох розчинів), ґрунтуються на розумінні змісту понять «ціле», «частка від цілого», «розчин», «розчинник», «розчинювана речовина», «масова частка компонента розчину», знанні співвідношень, зображених на рисунку 26.2, та вмінні ними оперувати.

Як обчислити масу розчиненої речовини в розчині? Ця задача є оберненою до попередньої. Розгляньмо приклад: обчислімо масу цукру в сиропі масою 500 г із масовою часткою цукру 50 %.

Відповідь: маса цукру в сиропі становить 250 г.

Уміння обчислювати маси компонентів розчину необхідні під час роботи у хімічних лабораторіях та на багатьох виробництвах. Знадобляться вони й у побуті, щоб виготовити розчини для засолювання овочів. Виготовлення столового оцту розбавлянням оцтової есенції також потребує згадуваних умінь. Як правильно виготовити розчин із певною масовою часткою розчиненої речовини, ви дізнаєтеся з наступного параграфа.

ПРО ГОЛОВНЕ

Вода - універсальний розчинник.

Водні розчини широко використовують у техніці, на виробництві, у сільському господарстві, лабораторних дослідженнях, фармації, медицині й повсякденному житті.

Розчин утворений щонайменш двома компонентами, один з яких - розчинник, а інші розчинені в ньому.

Масова частка розчиненої речовини - це відношення її маси до маси розчину.

Перевірте себе

1. Для чого застосовують водні розчини?

2. Як відбувається процес розчинення?

3. Які компоненти розчину ви знаєте?

4. Які величини використовують для кількісної характеристики складу речовини, суміші або розчину?

5. Що таке масова частка розчиненої речовини? За якою формулою її обчислюють?

Застосуйте свої знання й уміння

6. Чому воду вважають універсальним розчинником?

7. Для чого на етикетках хімічних реактивів, харчових продуктів, лікарських засобів у формі розчинів зазначають масову частку розчиненої речовини?

8. Чому сума часток усіх компонентів розчину становить одиницю, або 100 %?

9. Проаналізуйте зміст опрацьованого параграфа і складіть ілюстровану узагаль-нювальну схему «Розчини».

10. У питній воді «Тонус-Кислород» об’ємом 2 л міститься кисень масою 300 мг. Обчисліть масову частку кисню в цьому розчині, густина якого дорівнює 1 г/см³.

11. Обчисліть масу оцтової кислоти в 6 %-овому столовому оцті об’ємом 1 л і густиною 1 кг/л.

12. Обчисліть масу оцтової кислоти в оцтовій есенції масою 250 г з масовою часткою оцтової кислоти 0,7.

13. Обчисліть масу порції столового оцту з масовою часткою оцтової кислоти 9 %, якщо маса оцтової кислоти в ній становить 175 г. Обчисліть об’єм води в цій порції оцту.

14. У фізіологічному розчині, який широко застосовують у медицині, масова частка натрій хлориду становить 0,9 %. Обчисліть масу солі та об’єм води, потрібні для виготовлення фізіологічного розчину об’ємом 1 л та густиною 1 кг/л.

15. Обчисліть масу води в нашатирному спирті об’ємом 40 см³ - розчині з масовою часткою амоніаку 10 % та густиною 1 г/см³.

16. Для виготовлення цукрового сиропу було взято цукор масою 200 г і воду об’ємом 200 см³. Обчисліть масову частку цукру в сиропі.

17*. Медичний засіб «Регідрон» використовують для лікування й профілактики теплових уражень, пов’язаних з порушенням водного балансу (інтенсивне потовиділення,

пронос у дітей). В одному пакетику цього засобу - натрій хлорид масою 3,5 г, калій хлорид масою 2,5 г, натрій цитрат масою 2,9 г і глюкоза масою 10 г. Обчисліть масові частки кожного із цих компонентів у розчині, одержаному внаслідок розчинення вмісту одного пакетика «Регідрону» у воді об’ємом 150 см³. Одержані результати округліть до цілих. Щоб перевірити правильність своїх обчислень, використайте комп’ютерну програму Microsoft Office Excel. Побудуйте за її допомогою на основі даних про маси компонентів розчину «Регідрону» кругову діаграму.

Творча майстерня

18. У тексті параграфа зазначалися типи розрахунків, пов’язаних з виготовленням розчинів. Проаналізуйте наведені формули й визначте, які типи розрахунків їм відповідають. Складіть умови задач відповідних типів і розв’яжіть їх. За результатами роботи підготуйте презентацію.

Дізнайтеся більше про масову частку речовини в розчині (с. 182).

Це матеріал з підручника Хімія 7 клас Лашевська