Roztwory
Jeśli nie lubisz pić gorzkiej herbaty, to możesz ją posłodzić, np. cukrem. Zwykle nie czekasz, aż kryształki same się rozpuszczą, tylko mieszasz herbatę. W ten sposób zwiększasz szybkość rozpuszczania się substancji stałej w cieczy. Jak nazywamy otrzymaną w ten sposób mieszaninę jednorodną?
jak powstają mieszaniny jednorodne i mieszaniny niejednorodne,
sposoby rozdzielania mieszanin na składniki,
właściwości substancji.
Zbadasz zdolność różnych substancji do rozpuszczania w wodzie.
Wyjaśnisz, na czym polega rozpuszczanie i z czego składa się roztwór.
Zaplanujesz doświadczenie wykazujące wpływ różnych czynników na rozpuszczalność substancji.
1. Czym jest roztwór?
Czasami podczas tworzenia mieszaniny dochodzi do sytuacji, kiedy cząsteczki jednej substancji mieszają się z inną. Taki proces nazywamy rozpuszczaniem. Jeśli jedna substancja całkowicie rozpuści się w drugiej, powstaje mieszanina jednorodna zwana roztworemroztworem. Każdy roztwór składa się z rozpuszczalnikarozpuszczalnika i substancji rozpuszczonej (jednej lub więcej). Rozpuszczalnik to ten składnik roztworu, którego jest najwięcej, a między jego cząsteczkami są równomiernie rozproszone cząsteczki substancji rozpuszczonej.
Roztwory dzielimy na:
roztwory cieczy w cieczy (np. ocet);
roztwory ciał stałych w cieczach (np. mydło w wodzie; takie roztwory mogą być nasycone, czyli takie, w których nie można już rozpuścić większej ilości ciała stałego, lub nienasycone – takie, w których można rozpuścić jego większą ilość);
roztwory gazowe (np. para wodna).
Roztworami są na przykład:
woda z cukrem – woda jest w tym roztworze rozpuszczalnikiem, cukier – substancją rozpuszczoną;
woda morska – woda jest w tym roztworze rozpuszczalnikiem, sole mineralne oraz minerały – substancjami rozpuszczonymi;
mineralna woda gazowana – jest to roztwór wieloskładnikowy, w którym w wodzie rozpuszczone zostały sole mineralne (ciała stałe) oraz dwutlenek węgla (gaz);
ocet – woda jest w tym roztworze rozpuszczalnikiem, kwas octowy – substancją rozpuszczoną.
Istnieje również pojęcie roztworu rzeczywistego (właściwego), w którym cząstki substancji rozpuszczonej mają rozmiary mniejsze od 1 nm (10Indeks górny −9−9 m). Jest to np. roztwór wody z solą i woda mineralna.
Na co dzień najczęściej mamy do czynienia z roztworami, w których rozpuszczalnikiem jest woda, czyli z roztworami wodnymi. W wodzie rozpuszcza się więcej substancji niż w jakimkolwiek innym znanym rozpuszczalniku. Występujące w przyrodzie roztwory wodne zawierają rozpuszczone substancje stałe, a także ciecze lub gazy. Rośliny pobierają z gleby wodę wraz z rozpuszczonymi w niej solami mineralnymi, które są im potrzebne do życia. Podobnie jest w przypadku ludzi i zwierząt – wraz z roztworem wodnym do naszych organizmów dostarczane są niezbędne substancje.
Są również substancje nierozpuszczalne w wodzie, np. piasek, olej, kreda. W takiej sytuacji możemy mówić o mieszaninach niejednorodnych. Mieszaniny niejednorodne to np. koloid i zawiesina. Koloid to układ, w którym jedna z substancji jest rozproszona w drugiej i jej cząsteczki są bardzo małe, np. mgła, dym, majonez, piana mydlana. Zawiesina to układ tego samego rodzaju, lecz o większych cząsteczkach. Są to np. zupa, błoto, woda w jeziorze.
Film dostępny pod adresem /preview/resource/R18ZB4pr0WYir
Film przedstawia proces powstawania roztworu.
2. Rozpuszczalność substancji
Czy możemy rozpuścić w wodzie dowolną ilość cukru lub soli? Aby to sprawdzić, najlepiej wykonać doświadczenie. Zbadamy, czym jest i od czego zależy rozpuszczalnośćrozpuszczalność substancji.
Rozpuszczalność to zdolność danej substancji (w postaci stałej, ciekłej lub gazowej) do rozpuszczania się w innej substancji, tworząc roztwór. Jest to także miara ile danej substancji można rozpuścić w danych warunkach w określonej porcji rozpuszczalnika.
Trzeba przy tym pamiętać, że niektóre substancje nie rozpuszczają się w wodzie, ale za to doskonale mogą się rozpuszczać w innych substancjach. Jako rozpuszczalników używamy m.in. benzyny lub alkoholu.
Badanie, czy rozpuszczalność cukru spożywczego (sacharozy) zależy od temperatury oraz wpływu różnych czynników na szybkość rozpuszczania się cukru w wodzie.
ciepła woda,
zimna woda,
cukier kryształ,
cukier puder,
łyżeczka,
6 szklanek.
Badanie zależności rozpuszczalności cukru spożywczego od temperatury
Etap 1: zimna woda
Napełnij szklankę zimną wodą do 1/4 pojemności.
Nasyp do szklanki jedną łyżeczkę cukru i mieszaj do momentu, aż cukier się rozpuści.
Wsypuj następne łyżeczki cukru, ale za każdym razem mieszaj uważnie i obserwuj, czy po wsypaniu kolejnej łyżeczki cukier się rozpuszcza.
Przerwij doświadczenie, gdy zauważysz, że mimo mieszania cukier już się nie rozpuszcza. Zanotuj, ile cukru rozpuściło się w 1/4 szklanki zimnej wody.
Dolej wody, by szklanka była napełniona do połowy, i spróbuj ponownie rozmieszać cukier.
Etap 2: ciepła woda
Napełnij szklankę ciepłą wodą do 1/4 pojemności.
Postępuj dalej tak samo jak w instrukcji z zimną wodą. Zanotuj, ile łyżeczek cukru rozpuściło się w 1/4 szklanki ciepłej wody.
Badanie wpływu różnych czynników na szybkość rozpuszczania
Etap 3: wpływ temperatury
Przygotuj dwie identyczne szklanki.
Napełnij szklanki wodą do 1/4 ich pojemności, wlewając do jednej wodę zimną, a do drugiej ciepłą (prawie gorącą).
Przygotuj dwie takie same porcje cukru (odmierz po jednej łyżeczce).
Wsyp przygotowane porcje jednocześnie do obu szklanek. Nie mieszaj.
Uważnie obserwuj, w której szklance cukier się szybciej rozpuścił.
Etap 4: wpływ mieszania
Dwie identyczne szklanki napełnij do połowy ciepłą wodą.
Przygotuj dwie takie same porcje cukru (odmierz po jednej łyżeczce).
Wsyp przygotowane porcje jednocześnie do obu szklanek.
Zawartość jednej ze szklanek zamieszaj. Zanotuj, w której szklance cukier rozpuścił się szybciej.
Etap 5: wielkość cząstek substancji rozpuszczonej
Napełnij dwie identyczne szklanki jednakową ilością ciepłej wody.
Przygotuj dwie jednakowe porcje cukru (po jednej łyżeczce).
Jedną porcję rozdrobnij w moździerzu, na drobny proszek (pył).
Wsyp przygotowane porcje cukru jednocześnie do obu szklanek (rozdrobniony cukier do jednej, nierozdrobniony do drugiej). Nie mieszaj.
Uważnie obserwuj, w której szklance cukier się szybciej rozpuścił.
Rozpuszczalność cukru w wodzie jest lepsza w ciepłej wodzie, niż w zimnej. Rozpuszczalność substancji zależna jest więc od temperatury.
Podwyższenie temperatury rozpuszczalnika, mieszanie i rozdrobnienie cukru powodowały, że cukier rozpuszczał się w wodzie szybciej. Szybkość rozpuszczania substancji stałych w cieczach można przyspieszyć poprzez:
podwyższanie temperatury rozpuszczalnika;
mieszanie roztworu podczas rozpuszczania;
rozdrobnienie substancji rozpuszczanej.
Film dostępny pod adresem /preview/resource/RScKDYSwXoWFJ
Film przedstawia czynniki wpływające na rozpuszczanie.
Zasób interaktywny dostępny pod adresem https://zpe.gov.pl/b/P18RSQ6da
Cztery filmy prezentujące rozpuszczanie w różnych rozpuszczalnikach. Sól dobrze rozpuszcza się w wodzie, mieszanie przyspiesza ten proces. Otrzymany roztwór jest lekko mętny. Parafina nie rozpuszcza się w wodzie. Parafina ma żółtawą barwę. Sól nie rozpuszcza się w nafcie. Pomimo mieszania osiada na dnie. Parafina rozpuszcza się w nafcie. Po zamieszaniu w roztworze było widać drobinki nierozpuszczonej do końca parafiny.
Niektóre substancje – np. alkohol – rozpuszczają się w wodzie w dowolnych ilościach. W pewnym momencie może więc dojść do sytuacji, że alkoholu będzie w roztworze więcej niż wody! Jednak zwykle substancje mają ściśle określoną rozpuszczalność w danym rozpuszczalniku. I tak na przykład w temperaturze 20 °C w szklance wody można rozpuścić nie więcej niż 510 g cukru lub 90 g soli kuchennej.
Ilość rozpuszczonego gazu w wodzie zmniejsza się wraz ze wzrostem temperatury. Dlatego po otwarciu w ciepły dzień butelki z napojem gazowanym gwałtownie wydziela się z niej dwutlenek węgla, powodując wzburzenie cieczy. Zależność ta dotyczy także tlenu – zimna woda może zawierać więcej tego gazu niż woda cieplejsza. Dlatego zimne wody mórz polarnych tętnią życiem, podczas gdy oceany w klimacie tropikalnym przypominają pustynie.
3. Metody rozdzielania mieszanin
Destylacja to proces odparowania, a następnie skroplenia składników danego roztworu, dzięki czemu dochodzi do ich rozdzielenia.
Mieszaninę, w której jeden ze składników ma postać stałą można przesączyć (ciało stałe zostaje wtedy na filtrze) lub zlać ciecz znad osadu.
Innym sposobem rozdzielania mieszanin jest krystalizacja podczas której jeden ze składników wytrąca się z roztworu w postaci kryształów.
Podsumowanie
Roztwory to mieszaniny jednorodne, które składają się z dwóch lub więcej substancji. Zawierają rozpuszczalnik i rozproszoną w nim substancję rozpuszczoną. Najczęściej spotykamy roztwory wodne substancji.
Na proces rozpuszczania mają wpływ m.in. temperatura rozpuszczalnika, mieszanie składników oraz rozdrobnienie substancji rozpuszczonej.
Praca domowa
Dowiedz się, jakie roztwory wodne występują w twoim otoczeniu.
Słownik
mieszanina jednorodna rozpuszczalnika i substancji rozpuszczonej; najczęściej spotykamy roztwory wodne, np. ocet jest roztworem kwasu octowego w wodzie
substancja, w której rozpuszczają się drobiny innych substancji; najbardziej rozpowszechnionym rozpuszczalnikiem jest woda
zdolność substancji do rozpuszczania się w innej substancji
Zadania
Substancja, której w roztworze jest najwięcej, to
- rozpuszczalnik.
- substancja rozpuszczona.
- mieszanina.
- kryształ.
Wskaż zdania prawdziwe i fałszywe.
| Prawda | Fałsz | |
| Roztwór składa się z rozpuszczalnika i substancji rozpuszczonej. | □ | □ |
| W wodzie można rozpuścić dowolną ilość substancji. | □ | □ |
| Nie wszystkie substancje rozpuszczają się w wodzie. | □ | □ |
| Szybkość rozpuszczania zależy od temperatury. | □ | □ |
| Prędkość ruchu drobin nie ma wpływu na szybkość mieszania się substancji w roztworze. | □ | □ |
Połącz termin z jego wyjaśnieniem.
Zdolność rozpuszczania się jednej substancji w innej., Mieszanina, której głównym składnikiem jest woda., Mieszanina jednorodna, w której jedna substancja rozpuszczona zmieszana zostaje w innej, zwanej rozpuszczalnikiem.
| roztwór | |
| rozpuszczalność | |
| roztwór wodny |
Wskaż czynniki, które mają wpływ na szybkość rozpuszczania substancji.
- mieszanie
- oświetlenie
- pora dnia
- temperatura
- rozdrobnienie substancji rozpuszczonej
- wielkość naczynia
- szybkość, z jaką wlewamy substancję rozpuszczoną
- szybkość rozdzielania mieszaniny
- krystalizacja
Uzupełnij luki, wybierając właściwą odpowiedź.
benzyna, mieszanina niejednorodna, woda, mieszanina jednorodna, rozpuszczalnikiem, substancją rozpuszczoną, rozpuszczalnikiem, substancją rozpuszczoną
Roztwór to .................................................. , w której jedna substancja zwana .................................................. rozpuszcza się w drugiej zwanej .................................................. . Jednym z najlepszych i najpopularniejszych rozpuszczalników jest .................................................. .
Wypełnij hasła, kierując się podpowiedziami.
- Czynnik wpływający na szybkość rozpuszczania się substancji.
- Mieszanina kwasu octowego z wodą.
- Im szybsze, tym szybciej rozpuści się substancja.
- Im wyższa, tym szybciej rozpuszcza się substancja.
- Najpopularniejszy rozpuszczalnik o dużym znaczeniu w przyrodzie.
- Woda w stanie stałym.
- Jest go najwięcej w roztworze.
| 1 | ||||||||||||||||||
| 2 | ||||||||||||||||||
| 3 | ||||||||||||||||||
| 4 | ||||||||||||||||||
| 5 | ||||||||||||||||||
| 6 | ||||||||||||||||||
| 7 |