Головна Хімія Процес розчинення, його фізико-хімічний сенс
Процес розчинення, його фізико-хімічний зміст. Поняття про кристалогідрати
Розглянемо процес розчинення речовин.
Наприклад, якщо ми додаємо в чай цукор, то можемо спостерігати, як кількість речовини поступово зменшується. Якщо чай холодний, то цукор розчиняється повільно. Навпаки, якщо чай гарячий і розмішується ложечкою, то розчинення відбувається швидко. Потрапляючи в воду, молекули цукру, що знаходяться на поверхні кристалів цукрового піску, утворюють зв'язку з молекулами води. При цьому з одного молекулою цукру зв'язується кілька молекул води. Тепловий рух молекул води змушує пов'язані з ними молекули цукру відриватися від кристала і переходити в товщу молекул розчинника. Молекули цукру, що перейшли з кристала в розчин, можуть пересуватися по всьому об'єму розчину разом з молекулами води завдяки дифузії. Якщо розчин нагріти або перемішувати, то дифузія відбувається інтенсивніше і розчинення цукру проходить швидше. Молекули цукру розподіляються рівномірно і розчин стає однаково солодким по всьому об'єму.
Речовини при розчиненні не змінюються, після випарювання розчинів ми можемо отримати розчинена речовина в твердому стані. При розчиненні руйнується кристалічна решітка розчиненої речовини і її частки переміщаються в розчині, отже, розчинення - це фізичний процес. Для здійснення такого процесу необхідно затратити енергію.
Але коли молекули розчиненої речовини зв'язуються з молекулами води, то фактично утворюються нові хімічні сполуки. Ці молекулярні асоціати не мають постійного складу. Їх загальна назва - гідрати. Процес зв'язування речовин з водою називається гідратацією. При випаровуванні розчинів відбувається руйнування гідратів і освіти кристалічного речовини. Однак деякі речовини здатні утворювати стійкі гідрати, які можуть містити воду навіть в кристалічному стані. Такі речовини називаються кристалогідратів. Їх можна виділити з розчину, обережно випарівая воду. У формулах таких речовин кристаллизационная вода вказується після формули сполуки зі знаком множення. Наприклад: CuSO4 · 5H2O - мідний купорос, FeSO4 · 7H2O - залізний купорос. Освіта гідратів, тобто нових речовин, свідчить, що розчинення - хімічний процес.
Розібратися в суті процесу розчинення допомагає вивчення теплових явищ, що відбуваються при цьому. Відомо, що одним з ознак хімічних реакцій є виділення теплоти, а для фізичних явищ необхідно витрачати енергію. Розчинення сірчаної кислоти супроводжується сильним розігрівом розчину. Це результат хімічної взаємодії між молекулами води і розчиненої речовини - гідратація супроводжується виділенням енергії. А розчинення нітрату амонію супроводжується охолодженням розчину. У цьому випадку на фізичний процес руйнування кристалічної решітки витрачається більше енергії, ніж утворюється при отриманні гідратів.
Наведені факти свідчать про те, що розчинення слід вважати фізико-хімічним процесом.
Розчинення - це складний фізико-хімічний процес, при якому відбувається взаємодія частинок розчинника і речовини, розчиняється.