Растворение сахара воде это химическое явление

§7.6. Растворы. Как происходит растворение. Насыщенные растворы

Если в сосуд с водой поместить кристаллы поваренной соли, сахара или перманганата калия (марганцовки), то мы можем наблюдать, как количество твердого вещества постепенно уменьшается. При этом вода, в которую были добавлены кристаллы, приобретает новые свойства: у нее появляется соленый или сладкий вкус (в случае марганцовки появляется малиновая окраска), изменяется плотность, температура замерзания и т.д. Полученные жидкости уже нельзя назвать водой, даже если они неотличимы от воды по внешнему виду (как в случае с солью и сахаром). Это – растворы .

Растворы не отстаиваются и сохраняются все время однородными. Если раствор профильтровать через самый плотный фильтр, то ни соль, ни сахар, ни марганцовокислый калий не удается отделить от воды. Следовательно, эти вещества в воде раздроблены до наиболее мелких частиц – молекул или ионов.

Растворами называются гомогенные (т.е. однородные) смеси переменного состава из двух или более веществ. Наиболее распространенное агрегатное состояние растворов – жидкое.

Под переменным составом раствора понимают то простое обстоятельство, что соотношение смешанных друг с другом веществ может непрерывно изменяться в определенных пределах. Например, раствор соли можно разбавлять чистой водой или, наоборот, упаривать, но полученные при этом жидкости в любом случае будут называться растворами соли. Приведнное выше определение не охватывает всех свойств растворов, поэтому в конце параграфа мы его уточним.

Любой раствор состоит из растворителя и растворенного вещества:

Из двух или нескольких компонентов раствора растворителем является тот, который взят в большем количестве и имеет то же агрегатное состояние, что и раствор в целом.

Не всегда обязательно вода является растворителем – существуют и неводные растворы. Однако когда речь идет о водных растворах, воду считают растворителем и в тех случаях, когда ее меньше. Например, говорят о 96%-ном растворе этилового спирта в воде, а не о 4 %-ном растворе воды в спирте.

** Существуют растворы не только жидкие, но и твердые. В твердых растворах частицы одного вещества хаотично распределены среди частиц какого-нибудь другого, но обязательно твердого вещества. Например, водород охотно растворяется в некоторых металлах (платине, палладии), и это пример твердого раствора. Смеси газов (например, воздух) не называют растворами. Дело в том, что важным свойством растворов является заметное взаимодействие между частицами растворителя и растворенных веществ, а в газах такое взаимодействие практически отсутствует.

Давайте разберемся в том, как происходит растворение веществ. Для этого понаблюдаем, как растворяется добавленный в чай сахар. Если чай холодный, то сахар растворяется медленно. Наоборот, если чай горячий и размешивается ложечкой, то растворение происходит быстро.

Попадая в воду, молекулы сахара, находящиеся на поверхности кристаллов сахарного песка, образуют с молекулами воды межмолекулярные (водородные) связи. При этом с одной молекулой сахара связывается несколько молекул воды. Тепловое движение молекул воды заставляет связанные с ними молекулы сахара отрываться от кристалла и переходить в толщу молекул растворителя (рис. 7-2).

Рис. 7-2. Молекулы сахара (белые кружочки), находящиеся на поверхности кристалла сахара, окружены молекулами воды (темные кружочки). Между молекулами сахара и воды возникают межмолекулярные связи, благодаря которым молекулы сахара отрываются от поверхности кристалла. Молекулы воды, не связанные с молекулами сахара, на рисунке не показаны.

Молекулы сахара, перешедшие из кристалла в раствор, могут передвигаться по всему объему раствора вместе с молекулами воды благодаря тепловому движению. Это явление называется диффузией . Диффузия происходит медленно, поэтому около поверхности кристаллов находится избыток уже оторванных от кристалла, но еще не диффундировавших в раствор молекул сахара. Они мешают новым молекулам воды подойти к поверхности кристалла, чтобы связаться с его молекулами водородными или другими межмолекулярными связями. Если раствор перемешивать, то диффузия происходит интенсивнее и растворение сахара идет быстрее. Молекулы сахара распределяются равномерно и раствор становится одинаково сладким по всему объему. При растворении перманганата калия диффузию частиц в растворе можно наблюдать визуально благодаря интенсивной малиновой окраске этого вещества.

Растворение веществ можно сравнить с перетаскиванием мебели. Представьте, что на время ремонта школьные столы (или парты) составили в спортзале в строгом порядке аккуратным штабелем. Этот упорядоченный штабель является моделью кристаллического вещества, а каждый стол – как бы «молекулой» такого вещества. После окончания ремонта учеников попросили помочь перетащить столы. В спортзал вбежала ватага учеников (эта ватага не что иное, как растворитель, а каждый ученик – молекула растворителя), кто-то залез наверх, кто-то тянет столы снизу – короче, работа закипела. Очень скоро столы, каждый из которых несут где двое, а где четверо ребят, оказываются в разных концах школы, а от штабеля в спортзале не остается и следа.

Количество молекул, способных перейти в раствор, часто ограничено. Молекулы вещества не только покидают кристалл, но и вновь присоединяются к кристаллу из раствора. Пока кристаллов относительно немного, больше молекул переходит в раствор, чем возвращается из него – идет растворение. Но если растворитель находится в контакте с большим количеством кристаллов, то число уходящих и возвращающихся молекул становится одинаковым и для внешнего наблюдателя растворение прекращается.

Например, при комнатной температуре мы не можем растворить в 100 мл воды более 200 г сахара или более 35,9 г поваренной соли. В таких случаях говорят, что раствор стал насыщенным .

Раствор, в котором данное вещество при данной температуре уже больше не растворяется, называется НАСЫЩЕННЫМ.

В насыщенном растворе при данной температуре содержится максимально возможное количество растворенного вещества.

** Если вернуться к примеру со школьными столами, то там тоже возможно образование «насыщенного раствора». Это может произойти в том случае, если столов окажется слишком много и для них в классах уже не будет хватать места. В этом случае часть учеников будет просто-напросто вынуждена вернуться и поставить столы в тот же штабель, откуда они были взяты. Таким образом, количество мебели в спортзале перестанет уменьшаться. Разумеется, ученики гораздо умнее молекул воды и не станут дальше делать бесполезную работу. В реальном растворе, где есть тепловое движение молекул, молекулы продолжают “трудиться”, транспортируя частицы растворенного вещества из кристалла в раствор и обратно.

Такая ситуация называется ДИНАМИЧЕСКИМ равновесием (равновесием в движении). В связи с этим можно дополнить определение насыщенного раствора:

Насыщенным называется такой раствор, который находится в динамическом равновесии с избытком растворенного вещества.

Следовательно, никакое самое сильное перемешивание не помогает растворить в насыщенном растворе дополнительные порции вещества. Однако, если повысить температуру, то раствор вновь может стать ненасыщенным и растворить еще определенную порцию кристаллов.

Мы говорим: «сахар растворяется в воде хорошо» или «мел плохо растворяется в воде». Но можно и количественно оценить способность того или иного вещества к растворению или, другими словами, растворимость вещества.

РАСТВОРИМОСТЬЮ называется способность вещества растворяться в том или ином растворителе. Мерой растворимости вещества при данных условиях является его содержание в насыщенном растворе.

Если в 100 г воды растворяется более 10 г вещества, то такое вещество называют хорошо растворимым . Если растворяется менее 1 г вещества – вещество малорастворимо . Наконец, вещество считают практически нерастворимым , если в раствор переходит менее 0,01 г вещества. Абсолютно нерастворимых веществ не бывает. Даже когда мы наливаем воду в стеклянный сосуд, очень небольшая часть молекул стекла неизбежно переходит в раствор.

Растворимость, выраженная при помощи массы вещества, которое может раствориться в 100 г воды при данной температуре, называют также коэффициентом растворимости .

В целом растворимость разных веществ определяется многими сложными причинами, некоторые из которых до сих пор не ясны. Поэтому трудно предсказать растворимость какого-либо вещества по его химической формуле или агрегатному состоянию.

В качестве примера приведем растворимость (в граммах вещества на 100 г воды при комнатной температуре) нескольких веществ: твердых, жидких и газообразных, среди которых многие имеют похожие химические формулы (таблица 7-2).

Таблица 7-2. Растворимость некоторых веществ в воде при комнатной температуре.

Источник

Растворение сахара в воде: химические или физические изменения? — 2021

Настя и сборник весёлых историй

Является ли растворение сахара в воде примером химических или физических изменений? Этот процесс немного сложнее понять, чем большинство, но если вы посмотрите на определение химических и физических изменений, вы увидите, как он работает. Вот ответ и объяснение процесса.

Относить роспуск к переменам

Растворение сахара в воде является примером физического изменения. И вот почему: химическое изменение производит новые химические продукты. Чтобы сахар в воде стал химическим изменением, должно произойти что-то новое. Химическая реакция должна произойти. Однако, смешивание сахара и воды просто производит … сахар в воде! Вещества могут изменить форму, но не идентичность. Это физическое изменение.

Один из способов определения некоторых физических изменений (не всех) состоит в том, чтобы спросить, имеют ли исходные материалы или реагенты такую же химическую идентичность, что и конечные материалы или продукты. Если вы выпариваете воду из водно-сахарного раствора, у вас остается сахар.

Является ли растворение химическим или физическим изменением

Каждый раз, когда вы растворяете ковалентное соединение, такое как сахар, вы наблюдаете физические изменения. Молекулы все больше расходятся в растворителе, но они не меняются.

Тем не менее, существует спор о том, является ли растворение ионного соединения (например, соли) химическим или физическим изменением, потому что происходит химическая реакция, когда соль распадается на составляющие ее ионы (натрий и хлорид) в воде. Ионы проявляют свойства, отличные от исходного соединения. Это указывает на химическое изменение. С другой стороны, если вы испарите воду, у вас останется соль. Это похоже на физическое изменение. Для обоих ответов есть веские аргументы, поэтому, если вас когда-нибудь спросят об этом во время теста, будьте готовы объяснить сами.

Вольфрам или Вольфрам — химические и физические свойства

Получите таблицу фактических данных о химических и физических свойствах элемента вольфрама или вольфрама.

Химические и физические изменения

Химические и физические изменения относятся к свойствам вещества. Узнайте, что это за изменения, приведите примеры и научитесь отличать их друг от друга.

Растворение соли в воде: химические или физические изменения?

Растворение соли в воде — это химическое изменение или физическое изменение? Вот процесс, который происходит, и объяснение ответа.

Источник

Школьный проект «Растворение- физический или химический процесс?»

Исследовательская работа по химии, выполненная учащимися 8 класса

Скачать:

Вложение	Размер
shkolnyy_proekt.docx	31.68 КБ

Предварительный просмотр:

Авторы: Кирсанов Саша, Богатырев Женя, учащиеся 8А класса

Руководитель: Богер Наталья Владимировна, учитель химии

Тема: «Растворение – физический или химический процесс?»

Образовательное учреждение: МБОУ Каргасокская СОШ № 2 п. Каргасок, Томская область

Используемые медиаресурсы: текстовый редактор WORD, ресурсы сети Интернет

1) Актуальность исследования (почему данная тема взята автором для исследования)

Уже два года мы изучаем физику, увлекаемся данной наукой, изучаем основные законы, физические явления. И для нас всегда было понятно, что процесс растворения сахара, соли и других растворимых веществ в воде – физическое явление. В этом году мы стали изучать новую науку – химию. И каким было для нас удивлением, что процесс растворения –химическое явление. Химия — наука о веществах, свойствах и их превращениях. Но ведь в процессе растворения сахара в воде мы не получили ни кислоту, ни щелочь, ни какое — то другое вещество. Сахар так и остался сахаром.

2) Определение предмета исследования (Что подлежит изучению?)

Нас заинтересовал вопрос, чем же отличаются физические изменения от химических? Это не очень простой вопрос.

3) Формулировка проблемы. В чем заключается проблема? На какой вопрос(ы) предстоит ответить?

Выяснить, физическим или химическим – является процесс растворения веществ в воде.

4) Выдвижение гипотезы. Каким может быть предположительный ответ?

Мы выдвинули гипотезу : возможно, что грань между физическими и химическими превращениями условна, проведена произвольно.

5) Проверка гипотезы.

На данном этапе работа проходит по трем направлениям:

Теоретический анализ научной литературы;
Физический и химический эксперимент;
Анализ экспериментальных данных.

Работа в рамках первого направления дала возможность рассмотреть теоретические вопросы процесса растворения веществ в воде. Проблема растворения издавна интересовала человека. Сущность процесса растворения пытались разгадать еще алхимики, а затем химики последующих веков. Так, английский химик Р,Бойль (1627-1691) предполагал, что частицы растворителя имеют шипы, крючочки и другие приспособления, с помощью которых сцепляются с частицами растворенного вещества, от чего и происходит растворение.

Более научно высказал мнение о растворении М.В. Ломоносов(1711-1765): «частицы соли отделяются друг от друга действием частиц воды…» и, сцепляясь с водными частицами, вместе начинают двигаться поступательно и разносятся по растворителю».

В XIX веке исследования растворов продолжил Д.И. Менделеев (1834-1907). Большое значение он придавал изучению тепловых эффектов при растворении. Известно, что при растворении одних веществ теплота выделяется, а при других – поглощается.

Теория растворения получила развитие в работах шведского ученого Сванте Аррениуса (1859-1927). Он предположил, что вещество в растворе распадается на ионы. В дальнейшем русский ученый И.А. Каблуков (1857-1942) соединил теорию электролитической диссоциации С. Аррениуса с гидратной теорией Д.И. Менделеева. Он выдвинул предположение о гидратации (взаимодействии с водой) образующихся в растворе ионов, что и было доказано экспериментально.

Сторонники физической теории растворов, которую развивали Вант-Гофф, Аррениус и Освальд, считали, что процесс растворения является результатом диффузии, т.е. проникновения растворенного вещества в промежутки между молекулами воды, т.е. физическое явление.

Сторонники химической теории растворов, которую развивали Д.И. Менделеев, И.А. Каблуков, В.А. Кистяковский, считали, что процесс растворения является химическим взаимодействием растворенного вещества и воды.

Рассмотрев теоретические вопросы, мы приступили к экспериментальной части нашей работы.

Проведем опыт , цель которого продемонстрировать, что при растворении происходит процесс равномерного распределения одного вещества в другом, при котором растворяемое вещество переходит в агрегатное состояние растворителя, т.е. происходит физическое явление.

Опыт №1. Явление диффузии на примере перманганата калия

Если в химический стакан с водой поместить несколько гранул перманганата калия, мы можем наблюдать, как количество твердого вещества постепенно уменьшается. При этом вода, в которую были добавлены кристаллы, приобретает новые свойства. Появляется малиновая окраска.

Вывод : Мы наблюдаем процесс диффузии – это самопроизвольное взаимное проникновение молекул одного вещества в промежутки между молекулами другого. Происходит она потому, что молекулы одного и другого вещества взаимно проникают друг между другом.

Опыт №2. Влияние температуры на процесс диффузии

Оказывается, на скорость диффузии определенных веществ можно влиять изменение температуры. Чтобы убедиться в этом, мы взяли два стакана, один с горячей, а другой с холодной водой. Насыпали одинаковое количество перманганата калия. В одном из стаканов диффузия пойдет гораздо быстрее. Как подсказывает нам жизненный опыт, диффузия происходит тем быстрее, чем выше температура диффундирующих веществ.

Вывод: Чем выше температура веществ, тем быстрее происходит диффузия.

О химическом взаимодействии вещества с растворителем судят по некоторым признакам. Перечислим признаки химических реакций:

изменение цвета;
появление запаха;
образование и растворение осадка;
выделение газа;
выделение или поглощение теплоты.

Проведем опыт, цель которого продемонстрировать, что при образовании растворов может происходить выделение теплоты.

Опыт № 3. Выделение теплоты при растворении кислоты в воде.

Для этого эксперимента мы взяли следующее оборудование: серная кислота (98%), вода, датчик температуры, химический стакан на 100мл.В ходе эксперимента при растворении в воде небольшого количества (5мл) серной кислоты порциями по 1мл наблюдали значительное повышение температуры.

Химическая реакция процесса:

Вывод: При растворении серной кислоты в воде мы наблюдали значительное повышение температуры, а это признак химической реакции.

Опыт№4. Поглощение теплоты при растворении соли в воде.

Цель: продемонстрировать, что при образовании растворов может происходит поглощение теплоты.

Для эксперимента мы взяли 5г нитрата калия и растворили в 10мл воды.

Вывод : Мы наблюдали понижение температуры при растворении нитрата калия в воде, а это признак химического взаимодействия.

О сложности процесса растворения свидетельствуют не только тепловые эффекты, но и такой признак химических реакций, как изменение цвета.

Опыт №5 .Изменение цвета в процессе растворения соли.

Возьмем белый порошок сульфата меди и растворим его в воде. При этом образуется раствор голубого цвета. Это доказывает, что при растворении происходит химический процесс – гидратация ионов:

Если раствор выпаривать, то выпадают голубые кристаллы. Сохранение окраски кристаллов свидетельствует о том, что при кристаллизации соли из растворов гидратированные ионы не разрушаются, а сохраняются

Вывод: Вещества, в кристаллические решетки которых входят гидратированные ионы, называют кристаллогидратами, а воду, входящую в состав кристаллогидрата – кристаллизационной.

Опыт №6 Изменение цвета в процессе растворения йода.

Мы провели эксперимент, растворяя йод в различных растворителях. Пары йода имеют фиолетовый цвет. Такой же цвет и у раствора йода в бензине. В воде раствор йода желтый, в бензоле или спирте – коричневый (этот цвет знакомой всем йодной настойки), в растворе поливинилового спирта йод синий (это цвет лекарственного средства иодинола). И меняется не только цвет в разных растворителях, химически ведет себя тоже по-разному.

Вывод: Молекулы растворенного вещества связываются с молекулами растворителя, в результате образуются новые химические соединения.

6 ) Объяснение результатов. Возможные выводы.

Мы выяснили, каким является процесс растворения — физическим или химическим. Мы изучили теоретические вопросы процесса растворения. Рассмотрели признаки физических и химических явлений при растворении. Экспериментально подтвердили все рассмотренные признаки и процессы. В результате проведенного исследования, мы выяснили, что процесс растворения является физико – химическим процессом, а растворы – это однородная (гомогенная) система, состоящая из частиц растворённого вещества, растворителя и продуктов их взаимодействия – гидратов. Мы выяснили, что грань между физическими и химическими явлениями во многом условна. Она проведена учеными произвольно. Процесс растворения по некоторым признакам можно отнести к физическим, а по другим – к химическим. Поэтому такие процессы стали называть физико – химическими явлениями.

Сформулированные выводы позволяют судить о том, что цель исследования достигнута. Однако на этом наше исследование не окончено, оно ставит перед нами новую задачу — почему водные растворы некоторых веществ проводят электрический ток, найти причину такого явления. Но это будет уже другое исследование.

Подготовка к презентации исследовательского материала. Написание отчета.

Для написания отчета были использованы возможности текстового редактора WORD.Итоговый материал представлен также в виде презентации, выполненной в редакторе POWER POINT.

В результате работы была использована следующая литература:

Аликбеков Л.Ю. Занимательные задания и опыты по химии М.Дрофа,2006.
Горев Л.А. Занимательные опыты по физике. М. Просвещение, 1985г.
Журнал «Наука и жизнь», № 5 2004г.
Кузнецова Л.М. Химия 9класс. М. Мнемозина, 2003.
Олма энциклопедия. Превращения вещества. Химия. М. Олма Медиа Групп,2013.
Интернет-ресурс.

Источник