Czynniki wpływające na szybkość rozpuszczania się substancji w wodzie
Kiedy słodzimy herbatę lub solimy zupę, już odruchowo mieszamy. Codzienna praktyka uczy nas, że dzięki tej czynności herbata szybciej stanie się słodka, a zupa – doprawiona. Czy zabieg ten można stosować wobec wszystkich substancji, które chcemy rozpuścić w wodzie?

Dlaczego rozdrobniony cukier szybciej rozpuszcza się w gorącej herbacie niż ten posklejany w grudki w zimnej? Jak to się dzieje, że mieszanie łyżeczką przyspiesza ten proces?
pojęcie mieszaniny jednorodnej;
definicję roztworów właściwych;
różnicę pomiędzy rozpuszczalnikiem a substancją rozpuszczoną.
wymieniać czynniki, które wpływają na szybkość rozpuszczania substancji stałych w wodzie;
przeprowadzać doświadczenie, którego celem jest zbadanie, w jaki sposób mieszanie, rozdrobnienie substancji i temperatura wpływają na szybkość rozpuszczania.
1. Rozpuszczanie jako zjawisko fizyczne
W codziennym życiu zdążyliśmy już zauważyć, że po dodaniu soli kuchennej czy cukru spożywczego do wody, po pewnym czasie substancje te „zanikają”. Wiemy już, że powstają wtedy mieszaniny zwane roztworami. Proces ich powstawania nazywa się rozpuszczaniemrozpuszczaniem. Polega on na wymieszaniu się drobin rozpuszczalnika (wody) z drobinami substancji rozpuszczanej (np. cukru spożywczego lub soli kamiennej).

Podczas rozpuszczania drobiny ciała stałego mieszają się z drobinami rozpuszczalnika.
Rozpuszczanie to zjawisko fizyczne. Oznacza to, że właściwości chemiczne substancji nie ulegają zmianie, nic nowego nie powstaje. Otrzymane w wyniku rozpuszczania roztwory są klarowne i stanowią mieszaninę jednorodną.

2. Wpływ mieszania na proces rozpuszczania
Badanie wpływu procesu mieszania na szybkość rozpuszczania uwodnionego siarczanu() miedzi().
Uwaga!
Uwodniony siarczan() miedzi() to sól, która w sieci krystalicznej zawiera cząsteczki wody. Nazywamy ją hydratem. Siarczan() miedzi() tworzy hydrat o wzorze , co oznacza, że na każdy kation miedzi oraz anion siarczanowy() w krysztale przypada pięć cząsteczek wody. Hydrat ten ma intensywne niebieskie zabarwienie, natomiast bezwodny jest biały. W dalszych etapach edukacji dowiesz się więcej na temat hydratów.
Problem badawczy
Jaki wpływ na szybkość rozpuszczania uwodnionego siarczanu()
miedzi() ma mieszanie?
Hipoteza
Mieszanie zwiększa szybkość rozpuszczania uwodnionego siarczanu() miedzi().
Co było potrzebne do przeprowadzenia doświadczenia?
dwie zlewki;
pręcik szklany;
łyżeczka;
woda;
uwodniony siarczan() miedzi() ().
Jak przeprowadzono doświadczenie?
Do dwóch zlewek wlano jednakową objętość wody (około ). Do każdej ze zlewek wsypano taką samą ilość – około . Zawartość jednej zlewki mieszano za pomocą pręcika szklanego. Obserwowano szybkość rozpuszczania substancji stałej w obu mieszaninach.
Obserwacje:
W zlewce, w której zawartość mieszano, kryształki rozpuszczanej substancji stałej zanikały szybciej, a powstały roztwór szybciej barwił się na niebiesko.
Wnioski:
Mieszanie przyspiesza proces rozpuszczania.
Zmierz czas rozpuszczania cukru w wodzie – podczas mieszania i bez zastosowania tego zabiegu. W tym celu do dwóch jednakowych naczyń wlej identyczną objętość wody. Do każdej z nich wrzuć taką samą ilość cukru (np. kostkę). Zamieszaj zawartość jednego naczynia. Porównaj szybkość rozpuszczania cukru w obu naczyniach. Jakie są obserwacje, a jakie wnioski z przeprowadzonego doświadczenia?
Przeprowadzono doświadczenie, w którym w dwóch zlewkach z wodą destylowaną rozpuszczano po jednej kostce cukru. Zawartość pierwszej zlewki była mieszana, natomiast zawartość drugiej pozostawiona została bez mieszania
Mieszanie wpływa korzystnie na rozpuszczanie się substancji stałych w wodzie, dlatego podczas słodzenia herbaty mieszamy ją za pomocą łyżeczki. W czasie rozpuszczania drobiny rozpuszczalnika wyrywają drobiny ciała stałego z kryształu i powoli przenoszą je w głąb roztworu.
Bez mieszania, usunięte drobiny stosunkowo długo przebywają w pobliżu kryształu i niejako blokują dostęp drobinom rozpuszczalnika. Mieszanie usuwa je z okolic kryształu i przyspiesza ich rozprzestrzenianie się w całej objętości roztworu. Z tego względu zabieg ten znacznie przyspiesza rozpuszczanie substancji stałych.
3. Wpływ rozdrobnienia substancji na proces rozpuszczania
Badanie wpływu rozdrobnienia uwodnionego siarczanu() miedzi() na szybkość jego rozpuszczania w wodzie.
Problem badawczy
Jaki wpływ na szybkość rozpuszczania się ma rozdrobnienie substancji?
Hipoteza
Rozdrobnienie zwiększa szybkość rozpuszczania uwodnionego
siarczanu() miedzi().
Co było potrzebne?
dwie zlewki;
dwa pręciki szklane;
łyżeczka;
moździerz;
woda;
uwodniony siarczan() miedzi() ().
Instrukcja przeprowadzonego doświadczenia
Do dwóch zlewek wlano jednakową objętość wody (około ). Do każdej z nich wsypano taką samą ilość – około – do pierwszej zlewki – w formie kryształów, do drugiej zlewki – po utarciu kryształów w moździerzu na proszek. Zawartość obu zlewek mieszano za pomocą pręcika szklanego. Obserwowano szybkość rozpuszczania substancji stałej w obu mieszaninach.
Obserwacje:
W zlewce, w której substancja była rozdrobniona wcześniej w moździerzu, kryształki rozpuszczanej substancji stałej znikały szybciej, a powstały roztwór od razu barwił się na niebiesko.
Wnioski:
Rozdrobnienie substancji przyspiesza proces jej rozpuszczania.
Film dostępny pod adresem https://zpe.gov.pl/b/Pw84sZeLQ
Film przedstawia doświadczenie badające wpływ rozdrobnienia substancji na szybkość jej rozpuszczania. W doświadczeniu rozpuszczane są dwie próbki uwodnionego siarczanu(<math aria‑label="sześć">
Jednym z etapów rozpuszczania jest odrywanie drobin ciała stałego od kryształu przez drobiny rozpuszczalnika. Rozdrobnienie zwiększa obszar kryształu dostępnego dla drobin rozpuszczalnika. Im większa jest powierzchnia kryształu, tym większa liczba drobin substancji rozpuszczanej może zostać jednocześnie oderwana i przejść do roztworu.

Rozdrobnienie zwiększa powierzchnię kryształu, która staje się dostępna dla drobin rozpuszczalnika. W określonej jednostce czasu więcej drobin rozdrobnionego ciała stałego przechodzi do roztworu niż w przypadku substancji nierozdrobnionej.
4. Wpływ temperatury na proces rozpuszczania
Badanie wpływu temperatury na szybkość rozpuszczania uwodnionego
siarczanu() miedzi().
Problem badawczy
Jaki wpływ na szybkość rozpuszczania substancji ma temperatura?
Hipoteza
Wzrost temperatury zwiększa szybkość rozpuszczania uwodnionego siarczanu() miedzi().
Co było potrzebne?
zlewka z wodą o temperaturze pokojowej;
zlewka z wodą o temperaturze powyżej ;
dwa pręciki szklane;
łyżeczka;
uwodniony siarczan() miedzi() ().
Instrukcja wykonania doświadczenia
Do dwóch zlewek wlano jednakową objętość wody (około ). Do pierwszej zlewki – o temperaturze pokojowej, do drugiej zlewki – o temperaturze powyżej . Do każdej z nich wsypano taką samą ilość – około . Zawartość obu zlewek mieszano za pomocą pręcika szklanego w ten sam sposób i w tym samym tempie. Obserwowano szybkość rozpuszczania substancji stałej w obu mieszaninach.
Obserwacje:
W zlewce z gorącą wodą kryształy rozpuszczały się szybciej i roztwór zabarwił się na niebiesko w krótszym czasie.
Film dostępny pod adresem https://zpe.gov.pl/b/Pw84sZeLQ
Film przedstawia doświadczenie badające wpływ temperatury na proces rozpuszczania substancji stałych na przykładzie hydratu siarczanu(<math aria‑label="sześć">
Zmierzono czas rozpuszczania cukru w zimnej i gorącej wodzie. W tym celu do dwóch jednakowych naczyń wlano identyczną objętość wody. Do jednego – zimną wodę z kranu, a do drugiego – gorącą wodę. Do każdego z nich wrzucono łyżeczkę cukru. Zamieszano zawartość każdego naczynia. Porównano szybkość rozpuszczania cukru w obu naczyniach.
W naczyniu z gorącą wodą kryształy cukru rozpuszczały się szybciej.
Wzrost temperatury przyspiesza ruch drobin. Dzięki temu drobiny rozpuszczalnika częściej zderzają się z kryształem i tym samym odrywają od niego większą liczbę drobin substancji stałej, a usunięte drobiny są szybciej przenoszone w głąb roztworu.
Pewien lek należy przyjąć po rozpuszczeniu połowy tabletki w szklance wody. Czy wówczas można zastosować wszystkie czynności, które przyspieszają rozpuszczanie substancji stałych w wodzie?
Rozwiązanie
1. Zanim przystąpimy do sporządzania leku, powinniśmy zawsze zapoznać się z jego ulotką.

2. Z informacji na temat przechowywania leku wynika, że nie może być on przechowywany w temperaturze powyżej . Oznacza to, że w wyższych temperaturach lek może tracić swoje właściwości. Nie można go więc rozpuszczać w gorącej wodzie.
3. Podczas sporządzania dawki leku możemy pokruszyć tabletkę (rozdrobnić ją), wrzucić do wody o temperaturze pokojowej i mieszać, aż ulegnie rozpuszczeniu.
Podsumowanie
Rozpuszczanie jest procesem fizycznym i polega na wymieszaniu drobin substancji rozpuszczanej z drobinami rozpuszczalnika.
Mieszanie przyspiesza rozpuszczanie substancji w wodzie.
Im bardziej rozdrobniona jest substancja, tym szybciej ulega rozpuszczaniu.
Temperatura ma wpływ na szybkość rozpuszczania substancji w wodzie – wraz z jej wzrostem rośnie szybkość rozpuszczania.
Słownik
proces powstawania roztworu, polegający na mieszaniu się drobin substancji rozpuszczanej z drobinami rozpuszczalnika
przemiana, w wyniku której właściwości chemiczne substancji nie ulegają zmianie; nie powstaje żadna nowa substancja
mieszanina jednorodna, składająca się z co najmniej dwóch składników: rozpuszczalnika i substancji rozpuszczonej
Ćwiczenia
Uzupełnij luki w tekście. Wybierz właściwe określenia spośród podanych.
roztwór właściwy, chemicznej, mieszaninę niejednorodną, fizycznej, zawsze, jest większa, substancją rozpuszczoną, rozpuszczalnikiem, nie zawsze, jest mniejsza
W efekcie rozpuszczania cukru otrzymuje się ..................................................... Rozpuszczanie jest przykładem przemiany ..................................................... W roztworze wodnym soli kamiennej woda jest ..................................................... Mieszanie .................................................... zwiększa szybkość rozpuszczania. Im większe kryształy substancji stałej są rozpuszczane, tym .................................................... jest szybkość rozpuszczania.
Oceń, czy podane zdania są prawdziwe, czy fałszywe.
Prawda | Fałsz | |
W wyniku rozpuszczenia cukru w wodzie otrzymuje się roztwór. | □ | □ |
Im bardziej rozdrobniona jest substancja, tym szybciej ulegnie rozpuszczeniu. | □ | □ |
Oziębienie wody przed sporządzeniem roztworu przyspieszy rozpuszczanie cukru w wodzie. | □ | □ |
Podczas rozpuszczania substancji stałej bez mieszania nie otrzyma się roztworu. | □ | □ |
Pięcioro uczniów: A, B, C, D, E rozpuszczało jednakową ilość pewnej substancji w identycznej ilości wody. Każdy z nich wykonywał inne czynności. Wskaż ucznia, który najszybciej mógł otrzymać klarowny roztwór po wrzuceniu substancji do wody.
Uczeń A: Przesypał substancję do zlewki z wodą, którą wcześniej schłodził. Mieszał do momentu otrzymania przezroczystego roztworu.
Uczeń B: Wrzucił substancję do wody w zlewce, a następnie mieszał jej zawartość do momentu rozpuszczenia substancji.
Uczeń C: Wsypał substancję do wody w zlewce. Ogrzał zawartość zlewki, a potem mieszał.
Uczeń D: Rozdrobnił substancję w moździerzu, wrzucił ją do gorącej wody w zlewce, a następnie mieszał zawartość zlewki aż do rozpuszczenia.
Uczeń E: Przesypał rozdrobnioną substancję do zlewki z wodą i mieszał aż do uzyskania przezroczystego roztworu.
- A
- B
- C
- D
- E
- Wszyscy uczniowie jednocześnie rozpuścili substancję w wodzie.
Grupa uczniów zaplanowała eksperyment, którego celem ma być zbadanie wpływu temperatury na rozpuszczanie substancji w wodzie. Postanowili wrzucić substancję do zlewki z gorącą wodą i zmierzyć czas, po którego upływie ulegnie ona rozpuszczeniu.
Oceń, czy eksperyment został zaplanowany poprawnie. Wskaż odpowiedni komentarz.
- Uczniowie powinni jednocześnie przeprowadzić próbę, umieszczając identyczną porcję substancji w wodzie o niższej temperaturze i mierząc czas, po którego upływie uległa ona rozpuszczeniu.
- Zaplanowany eksperyment pozwoli ocenić wpływ temperatury na rozpuszczanie się substancji.
- Uczniowie powinni jednocześnie przeprowadzić próbę, umieszczając identyczną porcję substancji w wodzie o takiej samej temperaturze i mieszając otrzymaną mieszaninę. Następnie powinni zmierzyć czas, po którym substancja rozpuści się.
- Uczniowie powinni jednocześnie przeprowadzić rozpuszczanie identycznej porcji substancji w dwukrotnie większej objętości wody o tej samej temperaturze i mierzyć czas, po którym substancja ulegnie rozpuszczeniu.
- Uczniowie powinni przeprowadzić doświadczenie, wrzucając dwukrotnie większą porcję substancji do zimnej wody o identycznej objętości. Następnie powinni zmierzyć czas, po którym substancja uległa rozpuszczeniu.
Przeprowadzono doświadczenie, w którym sprawdzano, czy stopień rozdrobnienia substancji ma wpływ na szybkość jej rozpuszczania się. W tym celu do trzech zlewek, zawierających tyle samo wody o tej samej temperaturze, dodano:
- do pierwszej zlewki duże kryształy soli kuchennej;
- do drugiej zlewki drobno zmieloną sól kuchenną;
- do trzeciej zlewki małe kryształy soli kuchennej.
Zauważono, że sól kuchenna całkowicie rozpuściła się we wszystkich probówkach, ale proces przebiegał z różnymi szybkościami – sól rozpuściła się w różnych czasach, oznaczonych jako , i .
Imagine that you performed an experiment in which you dissolved different samples of sugar (sugar cubes, extra fine sugar and regular table sugar) into water samples to compare how long they took to dissolve.
Bibliografia
Kulawik J., Kulawik T., Litwin M., Podręcznik do chemii dla klasy siódmej szkoły podstawowej, Warszawa 2020.
Kulawik J., Kulawik T., Litwin M., Podręcznik do chemii dla klasy ósmej szkoły podstawowej, Warszawa 2020.
Łasiński D., Sporny Ł., Strutyńska D., Wróblewski P., Podręcznik dla klasy siódmej szkoły podstawowej, Mac edukacja 2020.