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?
RepYzIJ2aUtLu
Aby zrozumieć poruszane w tym materiale zagadnienia, przypomnij sobie:
różnicę pomiędzy rozpuszczalnikiem a substancją rozpuszczoną.
Nauczysz się
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.
i5OyQsJfC9_d5e158
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 rozpuszczaniemrozpuszczanierozpuszczaniem. Polega on na wymieszaniu się drobin rozpuszczalnika (wody) z drobinami substancji rozpuszczanej (np. cukru spożywczego lub soli kamiennej).
RzTpwzBsP4ypd
Rozpuszczanie to zjawisko fizycznezjawisko fizycznezjawisko 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.
RQLBSsPeMrUKA
2. Wpływ mieszania na proces rozpuszczania
Wpływ mieszania na proces rozpuszczania się substancji stałych – na przykładzie siarczanu() miedzi()
Doświadczenie 1
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.
RGp94DDr5deR1
Problem badawczy
Jaki wpływ na szybkość rozpuszczania uwodnionego siarczanu() miedzi() ma mieszanie?
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.
1
Polecenie 1
RMVXeLg5Mnr9x
Obserwacje:
Pamiętaj, że obserwacje to wszystkie zmiany, jakie jesteśmy w stanie zauważyć za pomocą zmysłów (wzroku, słuchu, dotyku oraz węchu).
Wnioski:
Co wynika z obserwowanych przez Ciebie zmian? Nawiąż w swojej odpowiedzi do sformułowanego pytania w problemie badawczym.
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.
1
Polecenie 1
R114sMMbonk6r
Zastanów się, jak szybko rozpuszcza się sól kuchenna w garnku z wrzącą wodą, a jak szybko rozpuszcza się w garnku z zimną wodą.
Na szybkość rozpuszczania się substancji mają wpływ przykładowo temperatura, poziom rozdrobnienia substancji oraz mieszanie roztworu.
1
Polecenie 2
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?
R131il1NWzrIo
Obserwacje:
Pamiętaj, że obserwacje to wszystkie zmiany, jakie jesteśmy w stanie zauważyć za pomocą zmysłów (wzroku, słuchu, dotyku oraz węchu).
Wnioski:
We wniosku zapisujemy wszystko to, co wynika z obserwowanych zmian.
Obserwacje:
W naczyniu, w którym zawartość mieszano, kryształki cukru rozpuściły się szybciej.
Wnioski:
Mieszanie przyspiesza proces rozpuszczania.
Polecenie 2
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
R1CExkgYaQf32
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.
i5OyQsJfC9_d5e299
3. Wpływ rozdrobnienia substancji na proces rozpuszczania
Wpływ rozdrobnienia na proces rozpuszczania się substancji stałych na – przykładzie siarczanu() miedzi()
Doświadczenie 2
Badanie wpływu rozdrobnienia uwodnionego siarczanu() miedzi() na szybkość jego rozpuszczania w wodzie.
RSGrFqUrucoaP
Problem badawczy
Jaki wpływ na szybkość rozpuszczania się ma rozdrobnienie substancji?
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 zabarwił się na niebiesko.
Wnioski:
Rozdrobnienie substancji przyspiesza proces jej rozpuszczania.
RAhlAcUBlOnd0
1
Polecenie 3
R8Z2sDgGgxl6C
Obserwacje:
Pamiętaj, że obserwacje to wszystkie zmiany, jakie jesteśmy w stanie zauważyć za pomocą zmysłów (wzroku, słuchu, dotyku oraz węchu).
Wnioski:
Co wynika z obserwowanych przez Ciebie zmian? Nawiąż swoją odpowiedź do sformułowanego pytania w problemie badawczym.
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.
RQHn3IGPeOkCT
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.
RDl0XTrDavY90
i5OyQsJfC9_d5e402
4. Wpływ temperatury na proces rozpuszczania
Wpływ temperatury na proces rozpuszczania się substancji stałych – na przykładzie siarczanu() miedzi()
Doświadczenie 3
Badanie wpływu temperatury na szybkość rozpuszczania uwodnionego siarczanu() miedzi().
R1DOlCCcqgNyF
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.
RT6t7niBcp9Sm
1
Polecenie 4
RPwPNQdUzrClx
Obserwacje: Pamiętaj, że obserwacje to wszystkie zmiany, jakie jesteśmy w stanie zauważyć za pomocą zmysłów (wzroku, słuchu, dotyku oraz węchu).
Wnioski:
Co wynika z obserwowanych przez Ciebie zmian? Nawiąż swoją odpowiedź do sformułowanego pytania w problemie badawczym.
Obserwacje:
W zlewce z gorącą wodą kryształy rozpuszczały się szybciej i roztwór zabarwił się na niebiesko w krótszym czasie.
Wnioski:
Wzrost temperatury zwiększa szybkość rozpuszczania substancji.
1
Polecenie 4
RY2lmfffS95hH
Co wynika z obserwowanych w doświadczeniu zmian? Wnioski powinny nawiązywać do pytania zawartego w problemie badawczym.
Wzrost temperatury zwiększa szybkość rozpuszczania substancji.
1
Polecenie 5
RCsOH5HkMw3xB
Obserwacje:
Pamiętaj, że obserwacje to wszystkie zmiany, jakie jesteśmy w stanie zauważyć za pomocą zmysłów (wzroku, słuchu, dotyku oraz węchu).
Wnioski:
We wniosku zapisujemy wszystko to, co wynika z obserwowanych zmian.
W naczyniu z gorącą wodą kryształy cukru rozpuszczały się szybciej.
Polecenie 5
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.
RbURc6xc1rFMt
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.
Przykład 1
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
Zanim przystąpimy do sporządzania leku, powinniśmy zawsze zapoznać się z jego ulotką.
R9aBBWe7Lr0HH
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.
Podczas sporządzania dawki leku możemy pokruszyć tabletkę (rozdrobnić ją), wrzucić do wody o temperaturze pokojowej i mieszać, aż ulegnie rozpuszczeniu.
i5OyQsJfC9_d5e535
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 rozpuszczeniu.
Temperatura ma wpływ na szybkość rozpuszczania substancji w wodzie – wraz z jej wzrostem rośnie szybkość rozpuszczania.
i5OyQsJfC9_d5e597
Słownik
rozpuszczanie
rozpuszczanie
proces powstawania roztworu polegający na mieszaniu się drobin substancji rozpuszczanej z drobinami rozpuszczalnika
zjawisko fizyczne
zjawisko fizyczne
przemiana, w wyniku której właściwości chemiczne substancji nie ulegają zmianie; nie powstaje żadna nowa substancja
roztwór właściwy
roztwór właściwy
mieszanina jednorodna składająca się z co najmniej dwóch składników: rozpuszczalnika i substancji rozpuszczonej
i5OyQsJfC9_d5e642
Ćwiczenia
Pokaż ćwiczenia:
1
Ćwiczenie 1
R1OpzZTf8BVR8
1
Ćwiczenie 2
R6wb9sOUikH0J
Ocen prawdziwość poniższych zdań. Zaznacz "Prawda", jeśli zdanie jest prawdziwe albo "Fałsz", jeśli jest fałszywe. W wyniku rozpuszczenia cukru w wodzie, otrzymuje się roztwór. Możliwe odpowiedzi: Prawda, Fałsz. Im bardziej rozdrobniona jest substancja, tym szybciej ulegnie rozpuszczeniu. Możliwe odpowiedzi: Prawda, Fałsz. Oziębienie wody, przed sporządzeniem roztworu, przyspieszy rozpuszczanie cukru w wodzie. Możliwe odpowiedzi: Prawda, Fałsz. Podczas rozpuszczania substancji stałej, bez mieszania, nie otrzyma się roztworu. Możliwe odpowiedzi: Prawda, Fałsz
Ocen prawdziwość poniższych zdań. Zaznacz "Prawda", jeśli zdanie jest prawdziwe albo "Fałsz", jeśli jest fałszywe. W wyniku rozpuszczenia cukru w wodzie, otrzymuje się roztwór. Możliwe odpowiedzi: Prawda, Fałsz. Im bardziej rozdrobniona jest substancja, tym szybciej ulegnie rozpuszczeniu. Możliwe odpowiedzi: Prawda, Fałsz. Oziębienie wody, przed sporządzeniem roztworu, przyspieszy rozpuszczanie cukru w wodzie. Możliwe odpowiedzi: Prawda, Fałsz. Podczas rozpuszczania substancji stałej, bez mieszania, nie otrzyma się roztworu. Możliwe odpowiedzi: Prawda, Fałsz
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.
□
□
Źródło: Gromar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
Rre8aoR2oW7YP1
Ćwiczenie 3
2
Ćwiczenie 4
R12CVsqUlw0px
2
Ćwiczenie 5
RYZkLpBrnotJj
2
Ćwiczenie 6
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 .
R2QPV4bTPQOU3
R1Z3nEM9YrN2J3
Ćwiczenie 7
3
Ćwiczenie 8
RnvrVG6nWuqmO
Glossary
factor
factor
ROQufSvFyMSkL
czynnik
to affect
to affect
R1TfdQW414iRO
wpłynąć
solubility
solubility
R13S6hgEIo4tl
rozpuszczalność
to stir
to stir
R1ZuInOOk802H
mieszać
sugar
sugar
RE4q4m8iyweWj
cukier
salt
salt
RSjFlYuxp2GsM
sól
to add
to add
RPhGM294Ht4xv
dodać
to grind
to grind
R1IET8B4udvQJ
zmielić
finer
finer
R8MnYRvS9ZDv1
drobny
3
Ćwiczenie 9
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.
R96wYIxSWmCOu
Glossary
conclusion
conclusion
R1Smi3rTFclQZ
wniosek
to accelerate
to accelerate
R1E7wSGZirCYH
przyspieszyć
to mix
to mix
R10D24z0uJJHB
mieszać
to fragmentate
to fragmentate
R14cs3Pw7lDjV
rozdrobnić
to increase
to increase
R1WxTVyQnyNPc
zwiększać
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, Kielce 2020.