Lösungen spielen in Natur, Wissenschaft und Technik eine Schlüsselrolle. Wasser ist die Grundlage des Lebens und enthält stets gelöste Stoffe. Süßwasser aus Flüssen und Seen enthält wenige gelöste Stoffe, während Meerwasser etwa 3,5 % gelöste Salze enthält.

Es wird angenommen, dass der Urozean (zur Zeit der Entstehung des Lebens auf der Erde) nur 1 % gelöste Salze enthielt.

„In dieser Umgebung entwickelten sich erstmals lebende Organismen; aus dieser Lösung zogen sie Ionen und Moleküle, die für ihr weiteres Wachstum und ihre Entwicklung notwendig waren … Im Laufe der Zeit entwickelten und verwandelten sich lebende Organismen, sodass sie die aquatische Umwelt verlassen konnten.“ und an Land gehen und dann in die Luft steigen. Sie erlangten diese Fähigkeiten, indem sie eine wässrige Lösung in Form von Flüssigkeiten in ihrem Körper speicherten, die einen lebenswichtigen Vorrat an Ionen und Molekülen enthalten“, so beschreibt der berühmte amerikanische Chemiker und Nobelpreisträger Linus Pauling die Rolle von Lösungen in der Natur. In jedem von uns, in jeder Zelle unseres Körpers, gibt es Erinnerungen an den Urozean, den Ort, an dem das Leben entstand – die wässrige Lösung, die das Leben selbst liefert.

In jedem lebenden Organismus fließt ständig eine ungewöhnliche Lösung durch die Gefäße – Arterien, Venen und Kapillaren, die die Grundlage des Blutes bildet. Der Massenanteil der darin enthaltenen Salze ist der gleiche wie im Primärozean – 0,9 %. Komplexe physikalische und chemische Prozesse, die im menschlichen und tierischen Körper ablaufen, wirken auch in Lösungen zusammen. Der Prozess der Nahrungsverdauung ist mit der Übertragung hochnährstoffreicher Substanzen in Lösung verbunden. Natürliche wässrige Lösungen stehen in direktem Zusammenhang mit Bodenbildungsprozessen und der Nährstoffversorgung der Pflanzen. Solche technologischen Prozesse in der Chemie und vielen anderen Industrien, beispielsweise die Herstellung von Düngemitteln, Metallen, Säuren und Papier, laufen in Lösungen ab. Die moderne Wissenschaft untersucht die Eigenschaften von Lösungen. Lassen Sie uns herausfinden, was eine Lösung ist?

Lösungen unterscheiden sich von anderen Mischungen dadurch, dass die Partikel der Bestandteile gleichmäßig in ihnen verteilt sind und in jedem Mikrovolumen einer solchen Mischung die Zusammensetzung gleich ist.

Daher wurden unter Lösungen homogene Gemische verstanden, die aus zwei oder mehr homogenen Teilen bestehen. Diese Idee stammt aus der physikalischen Lösungstheorie.

Anhänger der physikalischen Lösungstheorie, die von Van't Hoff, Arrhenius und Ostwald untersucht wurde, glaubten, dass der Auflösungsprozess das Ergebnis der Diffusion sei.

D. I. Mendeleev und Anhänger der chemischen Theorie glaubten, dass die Auflösung das Ergebnis der chemischen Wechselwirkung eines gelösten Stoffes mit Wassermolekülen ist. Daher wäre es genauer, eine Lösung als ein homogenes System zu definieren, das aus Partikeln eines gelösten Stoffes, eines Lösungsmittels und den Produkten ihrer Wechselwirkung besteht.

Durch die chemische Wechselwirkung des gelösten Stoffes mit Wasser entstehen Verbindungen – Hydrate. Chemische Wechselwirkungen gehen normalerweise mit thermischen Phänomenen einher. Beispielsweise wird beim Auflösen von Schwefelsäure in Wasser eine so große Wärmemenge freigesetzt, dass die Lösung sieden kann, weshalb die Säure ins Wasser gegossen wird und nicht umgekehrt. Die Auflösung von Stoffen wie Natriumchlorid und Ammoniumnitrat geht mit der Aufnahme von Wärme einher.

M. V. Lomonosov hat bewiesen, dass Lösungen bei einer niedrigeren Temperatur als das Lösungsmittel zu Eis werden.

Wenn Sie Material ganz oder teilweise kopieren, ist ein Link zur Quelle erforderlich.

Städtische Bildungseinrichtung Maninskaya-Sekundarschule

Offene Lektion zur Geographie

V-Klasse

Lehrer:

2008.

Unterrichtsthema: „Wasser ist ein Lösungsmittel. Die Arbeit des Wassers in der Natur.

Lernziele:

Machen Sie die Schüler mit der Bedeutung von Wasser auf der Erde vertraut.

Geben Sie das Konzept von Lösungen und Suspensionen, löslichen und unlöslichen Stoffen in Wasser an

Zeigen Sie die Arbeit des Wassers in der Natur (kreativ und destruktiv)

Einen fürsorglichen Umgang mit Wasser und eine Liebe zur Schönheit pflegen.

Ausrüstung: Karte der Hemisphären, Globus, Aussage zum Wasser, Tabellen „Meeresbrandung“, „Höhle“, „Ozean“, „Bewohner der Meere und Ozeane“, „Verwitterung“, Reagenzgläser mit Wasser, Salz, Sand, Filter, Tonbandgerät , Fernseher, Multimediaprojektor .

Während des Unterrichts.

ICH.Zeit organisieren.

II.Neues Material lernen.

Die Lektion beginnt mit dem Anschauen eines Ausschnitts eines Films über Wasser.

Vor dem Hintergrund sanfter Musik, die die Geräusche des Wassers widerspiegelt.

Lehrer:

Die weite Weite des Ozeans

Und das stille Rückstauwasser des Teiches,

Und es ist alles nur Wasser

Das Thema unserer Lektion lautet „Wasser ist ein Lösungsmittel. Die Arbeit des Wassers in der Natur.

Der Akademiker sprach klar und präzise über die Rolle des Wassers in der Natur. „Ist Wasser nur eine Flüssigkeit, die in ein Glas gegossen wird?

Der Ozean, der fast den gesamten Planeten, unsere gesamte wunderbare Erde, bedeckt, in der vor Millionen von Jahren das Leben entstand, ist Wasser.“

Auch Wolken, Wolken, Nebel, die Feuchtigkeit zu allen Lebewesen auf der Erdoberfläche transportieren, sind Wasser.

Sieht aus, als würden sie Spitze tragen

Bäume, Büsche, Drähte,

Und es scheint ein Märchen zu sein

Aber im Wesentlichen ist es nur Wasser.

Die Vielfalt des Lebens ist grenzenlos. Es ist überall auf unserem Planeten. Aber Leben gibt es nur dort, wo es Wasser gibt. Ohne Wasser gibt es kein Lebewesen. Ja, heute werden wir in unserer Lektion über Wasser sprechen, über die Königin – Voditsa. Lass uns ein wenig aufwärmen.

Errate die Rätsel.

1. Geht unter die Erde

Schaut in den Himmel. ( Frühling)

2. Was sichtbar ist, wenn nichts sichtbar ist. ( Nebel)

3. Abends fliegt es zu Boden,

Die Nacht bleibt auf der Erde,

Am Morgen fliegt es wieder weg. ( Tau)

4. Sie fliegen ohne Flügel,

Sie laufen ohne Beine

Sie segeln ohne Segel. ( Wolken)

5. Es ist kein Pferd, es rennt,

Es ist kein Wald, aber es ist laut. ( Fluss, Bach).

6. Er kam und klopfte an das Dach,

Er ging – niemand hörte es. ( Regen)

Schauen wir uns den Globus an. Unser Planet wird aufgrund eines offensichtlichen Missverständnisses Erde genannt: Land macht ein Viertel seiner Fläche aus, der Rest ist Wasser. Es wäre richtig, ihn Planet Wasser zu nennen! Auf der Erde gibt es viel Wasser, aber in der Natur gibt es kein absolut reines Wasser; es enthält immer einige Verunreinigungen, von denen einige wünschenswert sind, da sie vom menschlichen Körper benötigt werden. Andere können gesundheitsgefährdend sein und das Wasser unbrauchbar machen.

1. Wasser ist ein Lösungsmittel.

Es gibt keine Stoffe, die sich nicht zumindest in geringem Maße in Wasser lösen. Sogar Gold, Silber, Eisen und Glas lösen sich in geringem Maße in Wasser. Wissenschaftler haben berechnet, dass wir beispielsweise beim Trinken eines Glases heißen Tees etwa 0,0001 g gelöstes Glas mit aufnehmen. Aufgrund der Fähigkeit des Wassers, andere Stoffe aufzulösen, kann es nie als absolut rein bezeichnet werden.

Erfahrungsnachweis: Wasser als Lösungsmittel.

Geben Sie Salz in ein Glas Wasser und rühren Sie es mit einem Löffel um. Was passiert mit Salzkristallen? Sie werden immer kleiner und verschwinden bald ganz. Aber ist das Salz verschwunden?

Nein. Sie löste sich im Wasser auf. Wir haben eine Salzlösung erhalten.

Lassen Sie uns die Salzlösung durch den Filter leiten. Auf dem Filter hat sich nichts festgesetzt. Die Salzlösung strömte ungehindert durch den Filter. Wie heißt eine Lösung?

Lösung - eine Flüssigkeit, die Fremdstoffe enthält, die gleichmäßig darin verteilt sind .

Erfahrungsnachweis: Erfahrung mit Ton.

Machen wir das gleiche Experiment mit Ton. Tonpartikel schwimmen im Wasser. Lassen Sie uns das Wasser durch den Filter leiten. Das Wasser strömte hindurch, aber die Tonpartikel blieben auf dem Filter.

Aus diesem Experiment können wir schließen, dass sich Ton nicht in Wasser auflöst.

Wie unterscheiden sich die Ergebnisse der beiden Experimente? ( Wasser mit gelöstem Salz ist transparent, Wasser mit Ton jedoch nicht)

Tatsächlich kann natürliches Wasser verschiedene Partikel enthalten, die sich darin nicht auflösen. Solche Partikel machen es trüb. In diesem Fall reden sie darüber Suspension. Nach längerem Stehen wird die trübe Flüssigkeit transparent. Unlösliche Stoffpartikel sinken zu Boden. Und in Lösungen setzen sich Substanzen, egal wie lange sie stehen, nicht am Boden ab.

Den Menschen ist schon lange aufgefallen, dass Wasser, das in silberne Gefäße gegossen wird, lange Zeit nicht verdirbt. Tatsache ist, dass darin gelöstes Silber enthalten ist, das sich schädlich auf Bakterien im Wasser auswirkt. „Silbernes“ Wasser wird von Astronauten bei Flügen verwendet.

Wie kann man Silberwasser zu Hause zubereiten?

Im Wasser lösen sich nicht nur feste und flüssige Stoffe, sondern auch Gase: Sauerstoff, Stickstoff, Kohlendioxid.

Fische, Pflanzen und Tiere atmen im Wasser gelösten Sauerstoff ein.

Die Herstellung von kohlensäurehaltigem Wasser basiert auf der Auflösung von Kohlendioxid im Wasser.

Sportunterricht „Wasser ist kein Wasser“

Ein Spiel der Aufmerksamkeit. Ich benenne die Wörter. Wenn das genannte Wort etwas bedeutet, das Wasser enthält (Wolke), dann sollten die Kinder aufstehen. Wenn ein Gegenstand oder Phänomen indirekt mit Wasser (Schiff) zusammenhängt, heben Kinder ihre Hand. Wird ein Gegenstand oder Phänomen genannt, das nichts mit Wasser (Wind) zu tun hat, klatschen die Kinder in die Hände.

Pfütze, Boot, Regen, Sand, Wasserfall, Stein, Taucher, Schnee, Baum, Strand, Seehund, Auto, Wolke.

2. Die Arbeit des Wassers in der Natur.

Viele Phänomene auf der Erdoberfläche treten unter Beteiligung von Wasser auf.

So werden Schmelzwasserströme, wenn sie vereint werden, zu gewaltigen Strömen und können große Zerstörung anrichten. So entstehen Schluchten ( Demonstration von „Flachrelief“, „Bildung einer Schlucht“).

Wasser wäscht die oberste Schicht fruchtbaren Bodens weg.

Unter dem Einfluss von Wasser werden Gesteine ​​langsam zerstört ( Geschichte auf dem Tisch „Verwitterung“). Es gibt ein beliebtes Sprichwort: „Wasser zermürbt Steine.“

Wenn Wasser in den Boden eindringt, erodiert und löst es verschiedene Gesteine ​​auf. So entstehen Hohlräume – Höhlen – im Untergrund ( Tabelle „Höhlen“).

Schreckliche Naturkatastrophen sind bekannt – Überschwemmungen und Tsunamis.

Bei Überschwemmungen und Tsunamis zerstört Wasser Brücken, zerstört Ufer und Gebäude, zerstört Ernten und fordert Menschenleben.

Studentenbeitrag „Überschwemmungen“.

Unter Hochwasser versteht man die Überschwemmung von Gebieten, besiedelten Gebieten, Industrie- und Landwirtschaftsanlagen, die Schäden verursacht. Überschwemmungen führen zur Zerstörung wirtschaftlicher Einrichtungen, zur Zerstörung von Ernten, Wäldern und zur erzwungenen Evakuierung der Bevölkerung aus dem Überschwemmungsgebiet. Gerufen werden Überschwemmungen, die nicht nur zu Zerstörungen, sondern auch zu menschlichen Opfern führen katastrophal.

Sie können durch starke Regenfälle oder die schnelle Schneeschmelze nach einem schneereichen Winter verursacht werden.

Schülerbotschaft „Tsunami“

Tsunami ist ein seltenes, aber sehr gefährliches Naturphänomen. Das aus dem Japanischen übersetzte Wort „Tsunami“ bedeutet „eine große Welle, die die Bucht überflutet“. Diese Wellen können geringfügig und sogar unbemerkt sein, sie können aber auch katastrophale Folgen haben. Zerstörerische Tsunamis werden hauptsächlich durch starke Unterwasserbeben in großen Tiefen von Meeren und Ozeanen sowie durch Unterwasservulkanausbrüche verursacht. Gleichzeitig werden in kurzer Zeit Milliarden Tonnen Wasser in Bewegung gesetzt. Es entstehen niedrige Wellen, die mit der Geschwindigkeit eines Düsenflugzeugs – 700–800 Kilometer pro Stunde – über die Meeresoberfläche laufen.

Im offenen Ozean sind selbst die gefährlichsten Tsunamis überhaupt nicht gefährlich. Tragödien ereignen sich, wenn sich Tsunamiwellen dem flachen Küstengebiet nähern. Am Ufer erreichen die Wellen 10-15 Meter und mehr.

Die Folgen eines Tsunamis können katastrophal sein: Sie verursachen enorme Zerstörungen und fordern Hunderttausende Menschenleben.

Die meisten Tsunamis entstehen an der Pazifikküste (etwa einmal im Jahr).

Lehrer: Wie viel Arbeit leistet das Wasser in all diesen Beispielen?

(destruktiv)

Doch Wasser leistet mehr als nur zerstörerische Arbeit. Während des Frühjahrshochwassers lagert das Flusswasser auf einzelnen Landflächen fruchtbaren Schlamm ab. Auf ihnen entwickelt sich die Vegetation sehr gut.

Kein einziger Prozess in lebenden Organismen läuft ohne die Beteiligung von Wasser ab. Pflanzen benötigen es, um Substanzen aus dem Boden aufzunehmen, sie entlang des Stängels und der Blätter in Form von Lösungen zu transportieren und für die Samenkeimung.

Alles Lebendige und Nichtlebende: jeder Boden, jedes Gestein, alle Gegenstände, Körper, Organismen – bestehen aus Wasser.

Beispielsweise macht Wasser im menschlichen Körper 60–80 % der Gesamtmasse aus.

Wasser spielt eine wichtige Rolle im Leben der menschlichen Gesellschaft. Der Mensch hat Stauseen zu Transportwegen und Flussläufe zu einer Quelle billiger Elektrizität gemacht.

Wasser ist der Lebensraum vieler Lebewesen, die an Land nicht zu finden sind (z Fragment des Videos zum Film „Bewohner der Meere und Ozeane“)

Wasserressourcen sind der nationale Reichtum unseres Landes, der sorgfältig behandelt werden muss: strenge Buchhaltung, Schutz vor Verschmutzung und sparsamer Umgang.

Lehrer: A Gehen wir immer sparsam mit Wasser um?

Der Mensch wird sich für immer daran erinnern:

Das Symbol des Lebens auf der Erde ist Wasser!

Speichern Sie es und passen Sie auf sich auf -

Wir sind nicht allein auf dem Planeten!

III. Konsolidierung

1. Fragen:

a) Wie heißen alle Meere und Ozeane zusammen? Weltozean)

b) Nicht das Meer, nicht das Land – Schiffe schwimmen nicht und man kann nicht laufen ( Sumpf)

b) Trinkwasser rundherum ist eine Katastrophe ( Meer)

d) Ratet mal, um welchen Stoff es sich handelt: Dieser Stoff kommt in der Natur sehr häufig vor, kommt aber praktisch nie in reiner Form vor. Ohne diese Substanz ist Leben unmöglich. Bei den alten Völkern galt es als Symbol der Unsterblichkeit und Fruchtbarkeit. Im Allgemeinen ist dies die außergewöhnlichste Flüssigkeit der Welt. Was ist das? ( Wasser).

2. Spiel „Das Extra durchstreichen“ (Karten mit der Aufgabe liegen auf den Schülertischen)

Aufgabe: Streichen Sie das zusätzliche Wort durch und erklären Sie, warum?

a) Schnee, Eis, Dampf, Hagel.

b) Regen, Schneeflocke, Meer, Fluss.

c) Hagel, Wasserdampf, Schnee, Regen.

3. Und nun die nächste Aufgabe. Füllen Sie die Lücken im Text aus:

Wasser... Lösungsmittel. Darin lösen sich Feststoffe.

Zum Beispiel...: flüssige Stoffe, zum Beispiel... gasförmige Stoffe,

Zum Beispiel…

In dieser Hinsicht kommt Wasser in der Natur nicht vor.

4. Spiel „Extra Property“

Aufgabe: Streichen Sie die Eigenschaft durch, die nicht für Wasser gilt.

Eigentum:

a) Hat Farbe, hat keine Farbe.

b) Hat Geschmack, hat keinen Geschmack.

c) Hat einen Geruch, hat keinen Geruch.

d) Undurchsichtig, transparent.

e) Hat Fließfähigkeit, hat keine Fließfähigkeit.

f) Heizt schnell auf und kühlt schnell ab, heizt langsam auf und kühlt langsam ab.

g) Löst Sand und Kreide, löst Salz und Zucker.

h) Hat eine Form, hat keine Form.

Vor dem Hintergrund der Musik

Lehrer:

Wasser ist ein wunderbares Geschenk der Natur,

Lebendig, fließend und frei,

Malt die Bilder unseres Lebens.

In seinen drei wichtigen Erscheinungsformen.

Jetzt fließt es wie ein Bach, jetzt windet es sich wie ein Fluss,

Es ergießt sich aus dem Glas auf den Boden.

Es gefriert zu dünnem Eis,

Die wunderschön benannte Schneeflocke.

Dann wird der Dampf leicht:

Da war – und plötzlich war sie weg.

Großer Arbeiter Voditsa,

Nun, wie kann man sie nicht bewundern?

Sie schwebt wie Wolken auf uns zu,

Von Schnee und Regen bewässert,

Und zerstört und fügt zu,

Und so bittet er um unsere Fürsorge.

IV. Hausaufgabe§ 23, Aufgabe 77 Arbeitsmappe. Seite 45

Wasser ist eine der am häufigsten vorkommenden Verbindungen auf der Erde. Es kommt nicht nur in Flüssen und Meeren vor; Alle lebenden Organismen enthalten auch Wasser. Ohne sie ist ein Leben unmöglich. Wasser ist ein gutes Lösungsmittel (verschiedene Stoffe lösen sich darin leicht). Tier- und Pflanzensäfte bestehen hauptsächlich aus Wasser. Wasser existiert ewig; Es bewegt sich ständig vom Boden in die Atmosphäre und zu Organismen und zurück. Mehr als 70 % der Erdoberfläche sind mit Wasser bedeckt.

Was ist Wasser?

Der Wasserkreislauf

Das Wasser von Flüssen, Meeren und Seen verdunstet ständig und verwandelt sich in winzige Wasserdampftröpfchen. Es bilden sich Tropfen, aus denen Wasser in Form von Regen auf den Boden ergießt. Dies ist der Wasserkreislauf in der Natur. In Dampfwolken kühlen wir ab und kehren in Form von Regen, Schnee oder Hagel zur Erde zurück. Abwasser aus Abwasserkanälen und Fabriken wird aufbereitet und dann ins Meer eingeleitet.

Wasserstation

Flusswasser enthält zwangsläufig Verunreinigungen und muss daher gereinigt werden. Wasser gelangt in Stauseen, wo es sich absetzt und feste Partikel am Boden absetzen. Anschließend durchläuft das Wasser Filter, die alle verbleibenden Feststoffe einfangen. Das Wasser sickert durch Schichten aus sauberem Kies, Sand oder Aktivkohle, wo es von Schmutz und festen Verunreinigungen gereinigt wird. Nach der Filterung wird das Wasser mit Chlor behandelt, um krankheitserregende Bakterien abzutöten. Anschließend wird es in Reservoirs gepumpt und an Wohngebäude und Fabriken geliefert. Bevor Abwasser ins Meer gelangt, muss es gereinigt werden. In einer Wasseraufbereitungsanlage wird es durch Filter geleitet, die den Schmutz auffangen, und dann in Absetzbecken gepumpt, wo sich die Feststoffe am Boden absetzen können. Bakterien zerstören die Reste organischer Substanzen und zerlegen sie in harmlose Bestandteile.

Wasserreinigung

Wasser ist ein gutes Lösungsmittel und enthält daher meist Verunreinigungen. Sie können Wasser mit reinigen Destillation(siehe Artikel „“), aber eine effektivere Reinigungsmethode ist Entionisierung(Entsalzen). Ionen sind Atome oder Moleküle, die Elektronen verloren oder aufgenommen haben und dadurch eine positive oder negative Ladung erhalten haben. Zur Entionisierung wird ein Stoff genannt Ionit. Es enthält positiv geladene Wasserstoffionen (H+) und negativ geladene Hydroxidionen (OH -). Wenn verunreinigtes Wasser durch das Harz fließt, werden die Verunreinigungsionen durch Wasserstoff- und Hydroxidionen aus dem Harz ersetzt. Wasserstoff- und Hydroxidionen verbinden sich zu neuen Wassermolekülen. Wasser, das den Ionenaustauscher durchlaufen hat, enthält keine Verunreinigungen mehr.

Wasser als Lösungsmittel

Wasser ist ein ausgezeichnetes Lösungsmittel, viele Stoffe lösen sich darin leicht (siehe auch den Artikel „“). Deshalb kommt reines Wasser in der Natur selten vor. In einem Wassermolekül sind die elektrischen Ladungen leicht voneinander getrennt, da sich die Wasserstoffatome auf einer Seite des Moleküls befinden. Aus diesem Grund lösen sich ionische Verbindungen (Verbindungen aus Ionen) darin so leicht. Die Ionen sind geladen und werden von Wassermolekülen angezogen.

Wasser kann wie alle Lösungsmittel nur eine begrenzte Menge eines Stoffes lösen. Eine Lösung wird als gesättigt bezeichnet, wenn das Lösungsmittel keinen weiteren Teil der Substanz auflösen kann. Typischerweise nimmt die Stoffmenge, die ein Lösungsmittel lösen kann, mit der Erwärmung zu. Zucker löst sich in heißem Wasser leichter auf als in kaltem Wasser. Kohlensäurehaltige Getränke sind Wasserdämpfe aus Kohlendioxid. Je höher, desto mehr Gas kann die Lösung aufnehmen. Wenn wir also eine Getränkedose öffnen und dadurch den Druck reduzieren, entweicht Kohlendioxid aus dem Getränk. Beim Erhitzen nimmt die Löslichkeit von Gasen ab. In 1 Liter Fluss- und Meerwasser sind üblicherweise etwa 0,04 Gramm Sauerstoff gelöst. Das reicht für Algen, Fische und andere Bewohner von Meeren und Flüssen.

Hartes Wasser

Hartes Wasser enthält gelöste Mineralien, die aus den Gesteinen stammen, durch die das Wasser floss. Seife schäumt in diesem Wasser nicht gut, da sie mit Mineralien reagiert und Flocken bildet. Es gibt zwei Arten von hartem Wasser; Der Unterschied zwischen ihnen liegt in der Art der gelösten Mineralien. Die Art der im Wasser gelösten Mineralien hängt von der Gesteinsart ab, durch die das Wasser fließt (siehe Abbildung). Eine vorübergehende Wasserhärte entsteht, wenn Kalkstein mit Regenwasser reagiert. Kalkstein ist ein unlösliches Calciumcarbonat und Regenwasser ist eine schwache Kohlensäurelösung. Die Säure reagiert mit Calciumcarbonat zu Bicarbonat, das sich in Wasser löst und es hart macht.

Wenn Wasser mit vorübergehender Härte kocht oder verdunstet, fallen einige der Mineralien aus und bilden Ablagerungen am Boden des Kessels oder Stalaktiten und Stalagmiten in der Höhle. Wasser mit konstanter Härte enthält weitere Calcium- und Magnesiumverbindungen, beispielsweise Gips. Diese Mineralien fallen beim Kochen nicht aus.

Wasserenthärtung

Sie können Mineralien, die Wasser hart machen, entfernen, indem Sie der Lösung Waschsoda hinzufügen oder einen Ionenaustausch durchführen, einen Prozess, der der Entionisierung von Wasser bei der Reinigung ähnelt. Eine Substanz, die Natriumionen enthält, die mit den im Wasser vorkommenden Calcium- und Magnesiumionen austauschen. Durch den Ionenaustauscher gelangt hartes Wasser Zeolith- Substanz, die Natrium enthält. Im Zeolith werden Calcium- und Magnesiumionen mit Natriumionen vermischt, die dem Wasser keine Härte verleihen. Waschsoda ist Natriumcarbonat. In hartem Wasser reagiert es mit Calcium- und Magnesiumverbindungen. Es entstehen unlösliche Verbindungen, die keine Flocken bilden.

Wasserverschmutzung

Wenn unbehandeltes Wasser aus Fabriken und Haushalten in Meere und Flüsse gelangt, kommt es zu Wasserverschmutzung. Befindet sich zu viel Abfall im Wasser, vermehren sich Bakterien, die organische Stoffe abbauen, und verbrauchen fast den gesamten Sauerstoff. In diesem Wasser überleben nur pathogene Bakterien, die in Wasser ohne Sauerstoff leben können. Wenn der Gehalt an gelöstem Sauerstoff im Wasser sinkt, sterben Fische und Pflanzen. Auch Müll, Pestizide und Nitrate aus Düngemitteln, giftige Stoffe wie Blei und Quecksilber, gelangen ins Wasser. Giftige Substanzen, darunter auch Metalle, gelangen in den Körper von Fischen und von dort in den Körper anderer Tiere und sogar des Menschen. Pestizide töten Mikroorganismen und Tiere und stören so das natürliche Gleichgewicht. Düngemittel aus den Feldern und phosphathaltige Reinigungsmittel bewirken, wenn sie ins Wasser gelangen, ein verstärktes Pflanzenwachstum. Pflanzen und Bakterien, die sich von abgestorbenen Pflanzen ernähren, absorbieren Sauerstoff und verringern so dessen Gehalt im Wasser.

Kurze Beschreibung der Rolle von Wasser für Organismen

Wasser ist die wichtigste anorganische Verbindung, ohne die kein Leben auf der Erde möglich ist. Dieser Stoff ist sowohl der wichtigste Bestandteil als auch der äußere Faktor für alle Lebewesen.

Auf dem Planeten Erde kommt Wasser in drei Aggregatzuständen vor: gasförmig (Dampf in der Atmosphäre, flüssig (Wasser in und Nebel in der Atmosphäre) und fest (Wasser in Gletschern, Eisbergen usw.). Die Formel für Dampfwasser lautet H 2 O , flüssig (H 2 O) 2 (bei T = 277 K) und (H 2 O) n – für festes Wasser (Eiskristalle), wobei n = 3, 4, ... (abhängig von der Temperatur – je niedriger die Temperatur , desto größer ist der Wert von n). Wassermoleküle verbinden sich durch die Bildung spezieller chemischer Bindungen namens Wasserstoff zu Partikeln mit der Formel (H 2 O) n; solche Partikel werden assoziierte Bindungen genannt; aufgrund der Bildung von assoziierten Bindungen werden sie lockerer Strukturen entstehen als flüssiges Wasser, daher nimmt die Dichte von Wasser bei Temperaturen unter 277 K im Gegensatz zu anderen Stoffen nicht zu, sondern ab, wodurch Eis auf der Oberfläche von flüssigem Wasser schwimmt und tiefe Reservoire nicht gefrieren der Boden, zumal Wasser eine geringe Wärmeleitfähigkeit hat. Dies ist für im Wasser lebende Organismen von großer Bedeutung – sie sterben nicht bei starkem Frost und überleben in der Winterkälte, bis günstigere Temperaturbedingungen eintreten.

Das Vorhandensein von Wasserstoffbrückenbindungen bestimmt die hohe Wärmekapazität von Wasser, die das Leben auf der Erdoberfläche ermöglicht, da das Vorhandensein von Wasser dazu beiträgt, den Temperaturunterschied zwischen Tag und Nacht sowie im Winter und Sommer zu verringern Beim Abkühlen kondensiert das Wasser und es wird Wärme freigesetzt, und beim Erhitzen verdampft das Wasser, wodurch das Aufbrechen von Wasserstoffbrückenbindungen verbraucht wird und die Erdoberfläche nicht überhitzt.

Wassermoleküle bilden Wasserstoffbrückenbindungen nicht nur untereinander, sondern auch mit Molekülen anderer Substanzen (Kohlenhydrate, Proteine, Nukleinsäuren), was einer der Gründe für die Entstehung eines Komplexes chemischer Verbindungen durch die Bildung von ist was die Existenz einer besonderen Substanz möglich ist – einer lebenden Substanz, die verschiedene Formen bildet.

Die ökologische Rolle des Wassers ist enorm und hat zwei Aspekte: Es ist sowohl ein äußerer (erster Aspekt) als auch ein innerer (zweiter Aspekt) Umweltfaktor. Als äußerer Umweltfaktor ist Wasser Teil abiotischer Faktoren (Feuchtigkeit, Lebensraum, Klimabestandteil und Mikroklima). Als innerer Faktor spielt Wasser eine wichtige Rolle innerhalb der Zelle und im Körper. Betrachten wir die Rolle von Wasser in der Zelle.

In einer Zelle erfüllt Wasser folgende Funktionen:

1) die Umgebung, in der sich alle Organellen der Zelle befinden;

2) ein Lösungsmittel sowohl für anorganische als auch für organische Substanzen;

3) eine Umgebung für das Auftreten verschiedener biochemischer Prozesse;

4) ein Katalysator für Austauschreaktionen zwischen anorganischen Substanzen;

5) ein Reagenz für die Prozesse Hydrolyse, Hydratation, Photolyse usw.;

6) erzeugt einen bestimmten Zustand der Zelle, zum Beispiel Turgor, der die Zelle elastisch und mechanisch stark macht;

7) erfüllt eine Konstruktionsfunktion, die darin besteht, dass Wasser Teil verschiedener Zellstrukturen ist, beispielsweise Membranen usw.;

8) ist einer der Faktoren, die alle Zellstrukturen zu einem Ganzen vereinen;

9) erzeugt elektrische Leitfähigkeit des Mediums, überführt anorganische und organische Verbindungen in einen gelösten Zustand und führt zu einer elektrolytischen Dissoziation ionischer und hochpolarer Verbindungen.

Die Rolle von Wasser im Körper besteht darin, dass es:

1) erfüllt eine Transportfunktion, da es Stoffe in einen löslichen Zustand umwandelt und die resultierenden Lösungen aufgrund verschiedener Kräfte (z. B. osmotischer Druck usw.) von einem Organ zum anderen wandern;

2) erfüllt eine leitende Funktion, da der Körper Elektrolytlösungen enthält, die elektrochemische Impulse leiten können;

3) verbindet einzelne Organe und Organsysteme aufgrund der Anwesenheit spezieller Substanzen (Hormone) im Wasser und führt gleichzeitig eine humorale Regulierung durch;

4) ist einer der Stoffe, die die Körpertemperatur regulieren (Wasser in Form von Schweiß wird an die Körperoberfläche abgegeben, verdunstet, wodurch Wärme absorbiert wird und der Körper abkühlt);

5) ist in Lebensmitteln usw. enthalten.

Die Bedeutung von Wasser außerhalb des Körpers wurde oben beschrieben (Lebensraum, Regler der Außentemperatur usw.).

Für Organismen spielt Süßwasser eine wichtige Rolle (Salzgehalt unter 0,3 %). In der Natur gibt es praktisch kein chemisch reines Wasser; das reinste ist Regenwasser aus ländlichen Gebieten, fernab großer besiedelter Gebiete. Wasser in Süßwasserkörpern – Flüssen, Teichen, Süßwasserseen – ist für Organismen geeignet.

Wasser ist die wichtigste chemische Verbindung auf der Erde. Wasser ist der Hauptbestandteil aller lebenden Organismen und der Umwelt, in der der Mensch lebt und existiert. Die physikalischen Eigenschaften von Wasser unterscheiden sich stark von den Eigenschaften anderer Substanzen, und die Art dieser Unterschiede bestimmt die Natur der physikalischen und biologischen Welt.

Im Laufe der Zeit entwickelten sich lebende Organismen, die es ihnen ermöglichten, die Wasserumgebung zu verlassen, an Land zu gehen und in die Luft aufzusteigen. Sie erwarben diese Fähigkeit, indem sie in ihrem Körper eine wässrige Lösung in Form einer flüssigen Komponente aus Gewebe, Blutplasma und interzellulären Flüssigkeiten zurückhielten, die den notwendigen Vorrat an Ionen und Molekülen enthielt.

Wasser löst im Gegensatz zu organischen Lösungsmitteln Salze gut, da es eine sehr hohe Wirkung hat Dielektrizitätskonstante (ca. 81 bei Raumtemperatur) und seine Moleküle neigen dazu, sich mit Ionen zu verbinden hydratisierte Ionen . Beide Eigenschaften sind auf das große elektrische Dipolmoment eines Wassermoleküls zurückzuführen. Und diese Eigenschaft des Wassers spielt eine große Rolle bei der Entwicklung des Lebens und des Stoffwechsels.

Der folgende Prozess läuft im Wasser ab. Die Anziehungs- oder Abstoßungskraft elektrischer Ladungen ist umgekehrt proportional zur Dielektrizitätskonstante des diese Ladungen umgebenden Mediums. Das bedeutet, dass zwei entgegengesetzte elektrische Ladungen sich in Wasser mit einer Kraft anziehen, die 1/80 der Kraft ihrer gegenseitigen Anziehung in Luft (oder Vakuum) entspricht. Wenn sich also ein Natriumchlorid-Salzkristall in Wasser befindet, werden die ihn bildenden Ionen viel leichter vom Kristall getrennt, als wenn sich der Kristall in Luft befände, da die elektrostatische Kraft das Ion von dort zurück an die Oberfläche des Kristalls zieht Eine wässrige Lösung hat nur 1/80 der Anziehungskraft eines gegebenen Ions aus der Luft. Daher ist es nicht verwunderlich, dass die thermische Bewegung bei Raumtemperatur keinen Übergang von Ionen vom Kristall in die Luft bewirken kann, aber gleichzeitig reicht die thermische Bewegung der Ionen völlig aus, um die relativ schwache Anziehungskraft zu überwinden, wenn der Kristall von umgeben ist Wasser, was zum Übergang einer großen Anzahl von Ionen in eine wässrige Lösung führt.

Ionenhydratation

Wenn sich Salze in Wasser lösen, entstehen sie hydratisierte Ionen . Die Bildung hydratisierter Ionen führt zur Stabilisierung von Ionen in wässrigen Lösungen. Jedes negative Ion zieht die positiven Enden mehrerer benachbarter Wassermoleküle an und neigt dazu, sie in seiner Nähe zu halten.

Positive Ionen, die meist kleiner als Anionen sind, ziehen Wasser noch stärker an; jedes Kation zieht die negativen Enden von Wassermolekülen an und bindet mehrere Moleküle fest und hält sie in seiner Nähe; Dabei entsteht ein Hydrat, das insbesondere bei Kationen mit doppelter oder dreifacher positiver Ladung sehr stabil sein kann.

Die Anzahl der Wassermoleküle, die an ein bestimmtes Kation gebunden sind Ligandität, wird durch die Größe des Kations bestimmt. Die Ligandität eines Atoms ist gleich der Anzahl der Atome, die an es gebunden sind oder mit ihm in Kontakt stehen. Ligandität wird auch genannt Koordinationsnummer .

In Wasser bildet das kleine Be 2+-Kation Be(OH 2) 4 2+-Tetrahydrat. Etwas größere Ionen, zum Beispiel Mg 2+ oder Al 3+, bilden die Hexahydrate Mg(OH 2) 6 2+, Al(OH 2) 6 3+ ( Bild 1).

Abbildung 1. Struktur hydratisierter Ionen Sei ( OH 2 ) 4 2+ Und A l (ER 2 ) 6 3+ .

In hydratisierten Ionen sind die Wechselwirkungskräfte zwischen Kationen und Wassermolekülen so stark, dass die Ionen oft eine Schicht aus Wassermolekülen um sich herum zurückhalten, selbst in Kristallen. Dieses Wasser heißt Kristallisation Aber j. Dieser Effekt ist bei zwei- und dreifach geladenen Kationen stärker ausgeprägt als bei einfach geladenen Kationen. Beispielsweise kommt der Tetrahydratkomplex Be(OH2)42+ in verschiedenen Salzen vor, darunter BeCO3. 4H 2 O, WeC1 2. 4H 2 O und BeSO 4. 4H 2 O und ist zweifellos in Lösung vorhanden.

MgCl 2 6 H 2 ÖA1S1 3 6H 2 UM

Mg(C1UM 3 ) 2 6H 2 ÖKA1(S0 4 ) 2 12H 2 Ö

Mg(C1UM 4 ) 2 6 N 2 0 Fe(NH 4 ) 2 (ALSO 4 ) 2 6H 2 Ö

MgSiF 6 6H 2 ÖFe(NR 3 ) 2 6H 2 Ö

NiSnCl 3 6H 2 ÖFeCl 3 6H 2 Ö

In einem Kristall wie FeSO 4. 7H 2 O, sechs Wassermoleküle sind in Form des Fe(OH 2) 6 2+-Komplexes an das Eisenion gebunden, und das siebte nimmt eine andere Position im Kristall ein, nämlich in der Nähe des Sulfations.

In Alaun KAl(SO 4) 2. 12H 2 O Sechs der zwölf Wassermoleküle sind mit dem Aluminiumion verbunden, die restlichen sechs befinden sich um das Kaliumion.

Es gibt auch Kristalle, in denen den Kationen einige oder alle Wassermoleküle entzogen sind. Somit bildet Magnesiumsulfat drei kristalline Verbindungen: MgSO 4. 7H 2 O, MgSO 4. H 2 O und MgSO 4.

Die Stabilität von Ionen in einer wässrigen Lösung ist das Ergebnis einer Verteilung der elektrischen Ladung zwischen einer bestimmten Anzahl von Atomen, sodass kein einziges Atom eine signifikante Abweichung von der elektrischen Neutralität aufweist. Betrachten Sie die hydratisierten Kationen Be(OH 2) 4 2+ und Al(OH 2) 6 3+, dargestellt in Abbildung 1. Sowohl Beryllium als auch Aluminium haben eine Elektronegativität von 1,5 und die Elektronegativität von Sauerstoff beträgt 3,5. Der Unterschied in der Elektronegativität entspricht einer Ionizität von etwas mehr als 50 % und reicht aus, um die Hälfte der elektrischen Ladung jeder Bindung auf das Zentralatom zu übertragen, sodass es annähernd neutral bleibt. O-H-Bindungen können zu 25 % ionischer Natur sein, wobei die gesamte Ladung der Ionen auf acht Wasserstoffatome in Be(OH 2) 4 2+ und auf zwölf Wasserstoffatome in Al(OH 2) 6 3+ übertragen wird, was jeweils der Fall ist haben eine Ladung von ¼ + Darüber hinaus kann jedes dieser Wasserstoffatome an der Bildung einer schwachen Bindung mit einem anderen Wassermolekül derart beteiligt sein, dass seine Ladung durch Wechselwirkung mit dem Elektronenpaar des Sauerstoffatoms neutralisiert wird und dann Die Gesamtladung der hydratisierten Kationen Be(OH2) 4 (OH 2) 8 2+ und Al(OH 2) 6 (OH 2) 12 3+ wird auf die am weitesten entfernten Wasserstoffatome verteilt, die jeweils eine Ladung tragen von 1/8 +. Tatsächlich erstreckt sich eine solche elektrische Polarisation von Wasser über große Entfernungen; Dies bestimmt die hohe Dielektrizitätskonstante von Wasser.

Es ist bekannt, dass bei der Bildung von Wasserstoffbrückenbindungen in wässrigen Lösungen durch Moleküle wie H 3 PO 4 alle vier Sauerstoffatome nahezu äquivalent werden können, was zu einer nahezu vollständigen Resonanz der Doppelbindung zwischen den vier Positionen führt. Bei einer solchen Resonanz hat jedes Sauerstoffatom eine Wertigkeit von 1 1/4, was die Phosphorbindungen erfüllt und 3/4 für die Bindung mit Wasserstoff übrig lässt. Wenn jede der drei OH-Gruppen über ihr Wasserstoffatom eine schwache Bindung (¼-Bindung) mit dem Sauerstoffatom des Wassermoleküls eingeht, dann reicht die verbleibende ¾-Bindung aus, um die Sauerstoffatome des Phosphats elektrisch neutral zu machen. Ebenso kann Phosphatsauerstoff ohne Wasserstoffatom schwache (¼) Bindungen mit den Wasserstoffatomen von drei benachbarten Wassermolekülen eingehen, was ihn ebenfalls elektrisch neutral macht.

Jedes der vier Sauerstoffatome des lebenswichtigen Phosphations PO 4 3 kann auf ähnliche Weise Wasserstoffbrückenbindungen mit drei Wassermolekülen bilden. Die elektrische Ladung des hydratisierten PO 4 (HOH) 12 3-Ions wird dann auf die zwölf äußeren Sauerstoffatome mit jeweils einer Ladung von ¼- verteilt. Ähnliche hydratisierte Strukturen werden durch (HO) 2 PO 2 - und HOPO 3 2- Ionen gebildet, die in lebenden Organismen in nahezu gleichen Mengen vorhanden sind.

Clathratverbindungen

Edelgase (Argon etc.), einfache Kohlenwasserstoffe und viele andere Stoffe bilden mit Wasser sogenannte kristalline Hydrate; Somit bildet Xenon Xe-Hydrat. 5 3 /4 H 2 O, stabil bei etwa 2 °C und einem Xenon-Partialdruck von 1 atm; Methan bildet ein ähnliches Hydrat, CH4. 5 3 /4 H 2 O.

Röntgenuntersuchungen haben gezeigt, dass diese Kristalle eine Struktur haben, in der Wassermoleküle dank Wasserstoffbrückenbindungen ein Gitter bilden, das dem von Eis ähnelt; Darin ist jedes Wassermolekül von vier anderen Molekülen umgeben, die sich an den Spitzen eines Tetraeders im Abstand von 276 μm befinden, jedoch mit einer offeneren Anordnung der Moleküle, was zur Bildung von Hohlräumen (in Form von fünfeckigen Dodekaedern oder anderen) führt Polyeder mit fünfeckigen oder sechseckigen Flächen), die groß genug sind, um Gasatome oder andere Moleküle enthalten zu können ( Figur 2). Kristalle dieser Art nennt man Clathratkristalle .

Die Struktur von Xenonhydrat und Hydraten von Argon, Krypton, Methan, Chlor, Brom, Schwefelwasserstoff und einigen anderen Substanzen ist in Abb. dargestellt. 2. Eine kubische Zelle dieser Struktur hat eine Kantenlänge von etwa 1200 pm und enthält 46 Wassermoleküle.

Figur 2. Struktur eines Clathratkristalls von Xenonhydrat.

Xenonatome besetzen Hohlräume (acht pro kubische Zelle) in einem dreidimensionalen Gitter und bilden sichgebadet in Wassermolekülen mit Wasserstoffbrückenbindungen (46 Moleküle pro Kubikzelle). Rasdie O-HO-Position beträgt 276 pm, wie in einem Eiskristall. Zwei Xenonatome mit den Sauerstoffatomen O O O und ½ ½ ½ befinden sich in den Zentren nahezu regelmäßiger fünfeckiger Dodekaeder. Die restlichen sechs Xenon-Atome beiUngefähr ¼ ½;Ö ¾ ½; ½ Ö¼; 1/2Ö ¾; ¼ ½ Öliegen in den Zentren der Vierecke. JedeJedes 14-Eeder (einer davon ist in der Bildmitte hervorgehoben) hat 24 Eckpunkte (Moleküle).Wasser), zwei sechseckige Flächen und 12 fünfeckige Flächen.

Chloroformhydrat CHC1 3. 17H2O hat eine etwas komplexere Struktur, bei der das Chloroformmolekül von einem 16-seitigen Polyeder umgeben ist, der aus 28 Wassermolekülen besteht. Es ist auch möglich, Clathratverbindungen zu erhalten, bei denen das Kristallgitter mit Wasserstoffbrückenbindungen durch organische Moleküle, beispielsweise Harnstoffmoleküle (H2N)2CO, gebildet wird.

Eine interessante Interpretation des Wirkungsmechanismus chemisch inerter Anästhetika wie Halothan F 3 CCBrClH und Xenon wurde vorgeschlagen. Nach diesem Mechanismus stört die anästhetische Substanz die wässrige Struktur der interzellulären oder intrazellulären Flüssigkeit, indem sie Clathratstrukturen bildet, die normale interzelluläre Kommunikationssysteme beeinflussen. Lokalanästhetika unterscheiden sich in ihrem Wirkmechanismus. Ihre Moleküle können Wasserstoffbrückenbindungen bilden, und es ist wahrscheinlich, dass die anästhetische Wirkung aus der Kombination der anästhetischen Moleküle mit Proteinmolekülen oder anderen Molekülen resultiert, aus denen die Nerven bestehen.

Andere Elektrolytlösungsmittel

Neben Wasser können auch einige andere Flüssigkeiten als ionisierende Lösungsmittel für Elektrolyte dienen, um Lösungen zu bilden, die elektrischen Strom leiten. Zu diesen Flüssigkeiten gehören Wasserstoffperoxid, Fluorwasserstoff, flüssiges Ammoniak und Blausäure. Alle diese Flüssigkeiten haben wie Wasser eine hohe Dielektrizitätskonstante. Flüssigkeiten mit niedriger Dielektrizitätskonstante wie Benzol oder Schwefelkohlenstoff sind keine ionisierenden Lösungsmittel.

Manchmal werden Flüssigkeiten mit hoher Dielektrizitätskonstante genannt polare Flüssigkeiten .

Die hohe Dielektrizitätskonstante von Wasser, die die erstaunliche Fähigkeit von Wasser bestimmt, Stoffe mit ionischer Struktur aufzulösen, ist teilweise eine Folge der Tatsache, dass Wasser in der Lage ist, Wasserstoffbrückenbindungen zu bilden. Dank dieser Bindungen werden Wassermoleküle so positioniert, dass sie das elektrische Feld teilweise neutralisieren. Wasserstoffbrückenbindungen werden auch in anderen Flüssigkeiten gebildet – Wasserstoffperoxid, Fluorwasserstoff, Ammoniak (Siedepunkt – 33,4 °C), Cyanwasserstoff], die Stoffe mit ionischer Struktur lösen können.

Löslichkeit

Ein isoliertes System befindet sich im Gleichgewicht , wenn seine Eigenschaften, insbesondere die Verteilung der Komponenten zwischen den Phasen, über lange Zeit konstant bleiben.

Besteht ein im Gleichgewicht befindliches System aus einer Lösung und einer weiteren Phase, die einer der Bestandteile der Lösung in Form eines reinen Stoffes ist, so nennt man die Konzentration dieses Stoffes in der Lösung Löslichkeit dieser Substanz. Die Lösung heißt in diesem Fall reich .

Beispielsweise befindet sich eine Boraxlösung bei 0 °C, die 1,3 g wasserfreies Natriumtetraborat Na 2 B 4 O 7 in 100 g Wasser enthält, im Gleichgewicht mit der festen Phase Na 2 B 4 O 7. 10H 2 O (Natriumtetraborat-Decahydrat); Im Laufe der Zeit verändert sich dieses System nicht, die Zusammensetzung der Lösung bleibt konstant. Löslichkeit Na 2 B 4 O 7 . 10H 2 O in Wasser beträgt also 1,3 g Na 2 B 4 O 7 pro 100 g bzw. unter Berücksichtigung von Hydratationswasser 2,5 g Na 2 B 4 O 7. 10H 2 O pro 100 g Wasser.

Wechsel in der festen Phase

Löslichkeit Na 2 B 4 O 7 . 10H 2 O nimmt mit steigender Temperatur schnell zu; Bei 60 °C erreicht die Löslichkeit 20,3 g Na 2 B 4 O 7 pro 100 g ( Figur 3). Wenn das System auf 70 °C erhitzt und einige Zeit bei dieser Temperatur gehalten wird, wird ein neues Phänomen beobachtet – eine dritte Phase erscheint – kristallin, mit der Zusammensetzung Na 2 B 4 O 7. 5H 2 O, und die vorherige kristalline Phase verschwindet. Bei dieser Temperatur ist die Löslichkeit des Decahydrats höher als die des Pentahydrats; Es stellt sich heraus, dass eine mit Decahydrat gesättigte Lösung in Bezug auf Pentahydrat übersättigt ist, und daher fallen aus einer solchen Lösung Pentahydratkristalle aus. Um den Kristallisationsprozess einzuleiten, ist es manchmal notwendig, einer Lösung einen „Keim“ (kleine Kristalle einer Substanz, die in einer bestimmten Lösung gelöst ist) hinzuzufügen. Anschließend erfolgt der Prozess der Auflösung der instabilen Phase und der Kristallisation der stabilen Phase, bis die instabile Phase verschwindet. Das dritte Natriumtetraborathydrat ist Kernit Na 2 B 4 O 7 . 4H 2 O – hat eine größere Löslichkeit als die anderen beiden.

Figur 3. Löslichkeit N / A 2 ALSO 4 . 10 H 2 Ö

Im betrachteten Fall ist das Decahydrat bei Temperaturen bis 61 °C schlechter löslich als das Pentahydrat und liegt daher unterhalb dieser Temperatur als stabile Phase vor. Die Löslichkeitskurven dieser beiden Hydrate schneiden sich bei 61 °C, und oberhalb dieser Temperatur ist das Pentahydrat im Kontakt mit der Lösung stabil.

In einer stabilen festen Phase können neben der Solvatation noch andere Prozesse ablaufen. So ist orthorhombischer Schwefel in bestimmten Lösungsmitteln bei Temperaturen unter 95,5 °C, also unterhalb der Temperatur der gegenseitigen Umwandlung dieser beiden Formen, weniger löslich als monokliner Schwefel; Oberhalb der angegebenen Temperatur ist die monokline Form weniger löslich. Die Prinzipien der Thermodynamik erfordern, dass die Temperatur, bei der sich die Löslichkeitskurven zweier Formen eines Stoffes schneiden, für alle Lösungsmittel gleich ist und gleichzeitig die Temperatur ist, bei der sich die Dampfdruckkurven schneiden.

Abhängigkeit der Löslichkeit von der Temperatur

Die Löslichkeit eines Stoffes kann mit steigender Temperatur zunehmen oder abnehmen. Natriumsulfat ist hierfür ein überzeugendes Beispiel. Löslichkeit Na 2 SO 4 . 10H 2 O (stabile feste Phase unter 32,4 °C) nimmt mit steigender Temperatur sehr schnell zu und steigt von 5 g Na 2 SO 4 pro 100 g Wasser bei 0 °C auf 55 g bei 32,4 °C. Oberhalb von 32,4 °C ist die stabile feste Phase Na 2 SO 4; Die Löslichkeit dieser Phase nimmt mit steigender Temperatur schnell ab: von 55 g bei 32,4 °C auf 42 g bei 100 °C ( Figur 4).

Figur 4. Löslichkeit N / A 2 ALSO 4 . 10 H 2 Ö abhängig von der Temperatur

Die Löslichkeit der meisten Salze nimmt mit steigender Temperatur zu; die Löslichkeit vieler Salze (NaCl, K 2 CrO 7) ändert sich mit steigender Temperatur nur geringfügig; und nur einige Salze, zum Beispiel Na 2 SO 4, FeSO 4. H 2 O und Na 2 CO 3. H 2 O, haben eine Löslichkeit, die mit steigender Temperatur abnimmt ( Figur 4 Und Abbildung 5).

Abbildung 5. Löslichkeitskurven für einige Salze in Wasser

Abhängigkeit der Löslichkeit von der Art des gelösten Stoffes und des Lösungsmittels

Die Löslichkeit von Stoffen variiert in verschiedenen Lösungsmitteln stark. Es wurden jedoch einige allgemeine Regeln zur Löslichkeit aufgestellt, die hauptsächlich für organische Verbindungen gelten.

Eine dieser Regeln besagt, dass ein Stoff dazu neigt, sich in Lösungsmitteln aufzulösen, die ihm chemisch ähnlich sind. So hat der Kohlenwasserstoff Naphthalin C 10 H 8 eine hohe Löslichkeit in Benzin, einem Gemisch aus Kohlenwasserstoffen, eine etwas geringere Löslichkeit in Ethylalkohol C 2 H 5 OH, dessen Moleküle aus kurzen Kohlenwasserstoffketten mit Hydroxylgruppen bestehen, und eine sehr schlechte Löslichkeit Löslichkeit in Wasser, die sich stark von der von Kohlenwasserstoffen unterscheidet. Gleichzeitig ist Borsäure B(OH) 3, ein Hydroxid, in Wasser und Alkohol, also in Stoffen, die Hydroxylgruppen enthalten, mäßig löslich und in Benzin unlöslich. Die drei genannten Lösungsmittel bestätigen selbst die gleiche Regel: Sowohl Benzin als auch Wasser vermischen sich mit Alkohol (lösen sich darin auf), während sich Benzin und Wasser nur in sehr geringen Mengen gegenseitig lösen.

Dieser Sachverhalt lässt sich wie folgt erklären: Kohlenwasserstoffgruppen (die nur aus Kohlenstoff- und Wasserstoffatomen bestehen) ziehen sich gegenseitig sehr schwach an, was sich an den niedrigeren Schmelz- und Siedepunkten von Kohlenwasserstoffen im Vergleich zu anderen Stoffen mit etwa gleichem Molekulargewicht zeigt. Gleichzeitig besteht eine sehr starke intermolekulare Anziehung zwischen Hydroxylgruppen und Wassermolekülen; Die Schmelz- und Siedepunkte von Wasser sind höher als die entsprechenden Temperaturen jeder anderen Substanz mit kleinem Molekulargewicht. Diese starke Anziehung ist teilweise auf die ionische Natur der O-H-Bindungen zurückzuführen, die den Atomen eine elektrische Ladung verleiht. Die positiv geladenen Wasserstoffatome werden dann von den negativ geladenen Sauerstoffatomen anderer Moleküle angezogen, bilden Wasserstoffbrückenbindungen und halten die Moleküle fest zusammen.

Begriff hydrophil Der Begriff wird häufig auf Substanzen oder Gruppen angewendet, die Wasser anziehen hydrophob Wird in Bezug auf Stoffe oder Gruppen verwendet, die Wasser abstoßen und Kohlenwasserstoffe anziehen. Tatsächlich wirken die Moleküle einer hydrophoben Substanz durch Kräfte der elektronischen Van-der-Waals-Anziehung sowohl auf Wassermoleküle als auch auf Kohlenwasserstoffmoleküle. Die Löslichkeit von Wasserdampf beispielsweise in Kerosin (einem Kohlenwasserstoffgemisch) bei 25 °C und einem Druck von 0,0313 atm (d. h. beim Sättigungsdampfdruck über flüssigem Wasser bei dieser Temperatur) beträgt 72 mg pro 1 kg Lösungsmittel , während die Löslichkeit von Methan bei gleichem Partialdruck etwas geringer ist – 10 mg in 1 kg Kerosin. Wassermoleküle werden etwas stärker von Kerosinmolekülen angezogen als Methanmoleküle. Der Unterschied zwischen Wasser und Methan besteht darin, dass bei höheren Partialdrücken Wasserdampf zu einer Flüssigkeit kondensiert, die durch intermolekulare Wasserstoffbrückenbindungen stabilisiert wird, während Methan weiterhin ein Gas bleibt.

Die Löslichkeit von Methan in polaren Lösungsmitteln ist nahezu dieselbe wie in unpolaren; In Alkoholen von Methanol CH 3 OH bis Pentanol (Amylalkohol) C 5 H 11 OH beträgt die Löslichkeit von Methan 72-80 % des Wertes für Kerosin. Die Van-der-Waals-Anziehungskräfte zwischen Lösungsmittelmolekülen und Methanmolekülen bleiben für verschiedene Lösungsmittel nahezu gleich. Andererseits ist die Löslichkeit von Wasserdampf bei einem Druck von 0,313 atm in Amylalkohol 1400-mal höher als in Kerosin, und Wasser ist in jedem Verhältnis mit leichten Alkoholen mischbar.

Stoffe, die aus kleinen unpolaren Molekülen wie Sauerstoff, Stickstoff und Methan bestehen, sind in Wasser etwa zehnmal schlechter löslich als in unpolaren Lösungsmitteln. Stoffe, die aus größeren, unpolaren Molekülen bestehen, sind in Wasser praktisch unlöslich, lösen sich jedoch in unpolaren Lösungsmitteln gut auf. Wasser scheint sich dem Einschluss dieser Moleküle zu widersetzen, da die Bildung der dafür notwendigen Hohlräume mit dem Aufbrechen oder der Verformung von Wasserstoffbrückenbindungen zwischen Wassermolekülen verbunden ist. Verbindungen wie Benzin und Naphthalin lösen sich nicht in Wasser, da ihre Moleküle in Lösung verhindern würden, dass Wassermoleküle so viele starke Wasserstoffbrückenbindungen bilden wie in reinem Wasser; Andererseits ist Borsäure in Wasser löslich, da die Abnahme der Anzahl der Bindungen zwischen Wassermolekülen durch die Bildung starker Wasserstoffbrückenbindungen zwischen Wassermolekülen und den Hydroxylgruppen der Borsäuremoleküle ausgeglichen wird.

Löslichkeit von Salzen und Hydroxiden in Wasser

Beim Studium der anorganischen Chemie, insbesondere der qualitativen Analyse, ist es hilfreich, die ungefähre Löslichkeit weit verbreiteter Substanzen zu kennen. Nachfolgend sind einfache Löslichkeitsregeln aufgeführt. Diese Regeln gelten für Verbindungen gemeinsamer Kationen: Na + , K + , NH 4 + , Mg 2+ , Ca 2+ , Sr 2+ , Ba 2 + , Al 3+ , Cr 3+ , Mn 2+, Fe 2+, Fe 3+, Co 2+, Ni 2+, Cu 2+, Zn 2+, Ag+, Cd 2+, Sn 2+, Hg 2 2+, Hg 2+ und Pb 2+ . Wenn ein Stoff als „löslich“ bezeichnet wird, bedeutet dies, dass seine Löslichkeit mehr als etwa 1 g pro 100 ml (ungefähr 0,1 %) beträgt M durch Kation), und wenn man sagt, dass eine Substanz „unlöslich“ ist, bedeutet dies, dass ihre Löslichkeit 0,1 g pro 100 ml (ungefähr 0,01 g pro 100 ml) nicht überschreitet M): Stoffe mit einer Löslichkeit innerhalb dieser Grenzen oder nahe daran werden genannt mäßiges WachstumRimim.

Lösliche Klasse:

Alle Nitrate löslich.

Alle Acetate löslich.

Alle Chloride , Bromide Und Jodide löslich, mit Ausnahme der entsprechenden Verbindungen von Silber, Quecksilber (I) (Quecksilber mit Oxidationsstufe + 1) und Blei. Die Verbindungen PbC1 2 und PbBr 2 sind in kaltem Wasser mäßig löslich (1 g in 100 ml bei 20 °C) und in heißem Wasser besser löslich (3 bzw. 5 g in 100 ml bei 100 °C).

Alle Sulfate löslich, mit Ausnahme von Barium-, Strontium- und Bleisulfaten. CaSO 4, Ag 2 SO 4 und Hg 2 SO 4 sind mäßig löslich.

Alle Salze auf drei ICH, Kalium Und Ammonium löslich: Ausnahmen sind NaSb(OH) 6 (Natriumantimonat), K 2 PtCl 6 (Kaliumhexachloroplatinat), (NH 4) 2 PtCl 6, K 3 Co(TO 2) 6 (Kaliumhexanitrocobaltat), (NH 4) 3Co (NO 2) 6 und KClO 4.

Klasse unlöslicher Stoffe :

Alle Hydroxide unlöslich, mit Ausnahme von Hydroxiden von Alkalimetallen, Ammonium und Barium; Ca(OH) 2 und Sr(OH) 2 sind mäßig löslich.

Alles durchschnittlich Carbonate Und Phosphate unlöslich, mit Ausnahme der entsprechenden Verbindungen von Alkalimetallen und Ammonium. Viele saure Carbonate und Phosphate, zum Beispiel Ca(HCO 3) 2 und Ca(H 2 PO 4) 2, sind löslich.

Alle Sulfide , mit Ausnahme von Sulfiden der Alkalimetalle, Ammonium- und Erdalkalimetalle, unlöslich.

K. x. N. O. V. Mosin

Literarische Quelle : L. Poling, P. Poling. / Übersetzung von M. V. Sacharow. Ed. M. L. Karapetyants. Chemie., Moskau 1978.

Margarita Khalisova
Zusammenfassung der Lektion „Wasser ist ein Lösungsmittel. Wasserreinigung"

Thema: Wasser ist ein Lösungsmittel. Wasserreinigung.

Ziel: das Verständnis festigen, dass Stoffe im Wasser nicht verschwinden, sondern sich auflösen.

Aufgaben:

1. Identifizieren Sie Substanzen, die sich auflösen im Wasser und welche nicht in Wasser auflösen.

2. Stellen Sie die Reinigungsmethode vor Wasser – durch Filtration.

3. Bedingungen schaffen, um verschiedene Reinigungsmethoden zu identifizieren und zu testen Wasser.

4. Festigung des Wissens über die Regeln sicheren Verhaltens beim Umgang mit verschiedenen Stoffen.

5. Entwickeln Sie logisches Denken, indem Sie Problemsituationen modellieren und lösen.

6. Pflegen Sie Genauigkeit und sicheres Verhalten beim Umgang mit verschiedenen Substanzen.

7. Interesse an kognitiver Aktivität und Experimenten wecken.

Bildungsbereiche:

Kognitive Entwicklung

Soziale und kommunikative Entwicklung

Körperliche Entwicklung

Wortschatzarbeit:

Anreicherung: Filter, Filterung

Aktivierung: Trichter

Vorarbeit: Gespräche über Wasser, seine Rolle im menschlichen Leben; führte Wasserbeobachtungen im Kindergarten und zu Hause durch; Experimente mit Wasser; habe mir Abbildungen zum Thema angeschaut « Wasser» ; lernte beim Forschen und Experimentieren die Sicherheitsregeln kennen; Rätsel über Wasser stellen; Lesen von Belletristik, Umweltmärchen; Spiele rund ums Wasser.

Demonstration und Visualisierung Material: Puppe im blauen Anzug "Tröpfchen".

Handzettel: leere Gläser mit Wasser; Lösungsmittel: Zucker, Salz, Mehl, Sand, Lebensmittelfarbe, Pflanzenfett; Plastiklöffel, Trichter, Mullservietten, Wattepads, Wachstuchschürzen, Tassen Tee, Zitrone, Marmelade, Einwegteller, Wachstuch für Tische.

GCD-Umzug

Erzieher: - Leute, bevor ich ein Gespräch mit euch beginne, möchte ich euch etwas wünschen Rätsel:

Lebt in Meeren und Flüssen

Aber es fliegt oft über den Himmel.

Wie wird ihr das Fliegen langweilig?

Es fällt wieder zu Boden. (Wasser)

Können Sie erraten, worum es in dem Gespräch gehen wird? Das stimmt, was Wasser betrifft. Das wissen wir bereits Wasser ist eine Flüssigkeit.

Erinnern wir uns an welche Eigenschaften Wasser Wir haben mit Hilfe von Experimenten an anderen festgestellt Klassen. Aufführen.

Kinder:

1. U Wasser hat keinen Geruch.

2. Kein Geschmack.

3. Es ist transparent.

4. Farblos.

5. Wasser nimmt die Form des Gefäßes an, in das es gegossen wird.

6. Hat Gewicht.

Erzieher: - Rechts. Möchten Sie noch einmal mit Wasser experimentieren? Dazu müssen wir uns kurz in Wissenschaftler verwandeln und in unser Labor schauen Experimentieren:

Rechts abbiegen links abbiegen,

Finden Sie sich im Labor wieder.

(Kinder nähern sich dem Minilabor).

Erzieher: - Leute, seht mal, wer uns wieder besucht? Und was gibt es Neues im Labor?

Kinder: - "Tröpfchen", Enkelin des Großvaters Wissende und schöne Schachtel.

Möchten Sie wissen, was in dieser Box enthalten ist? Erraten Rätsel:

1. Separat - ich bin nicht so lecker,

Aber Essen braucht jeder (Salz)

2. Ich bin weiß wie Schnee

Zu Ehren aller.

Habe es in meinem Mund -

Dort ist er verschwunden. (Zucker)

3. Sie backen Käsekuchen von mir,

Und Pfannkuchen und Pfannkuchen.

Wenn Sie Teig machen,

Sie müssen mich einschläfern (Mehl)

4. Gelb, nicht die Sonne,

Es regnet, nicht Wasser,

Es schäumt in der Pfanne,

Spritzer und Zischen (Öl)

Lebensmittelfarbe – wird beim Kochen zum Dekorieren von Kuchen und zum Färben von Eiern verwendet.

Sand – zum Bauen, spielen Sie damit im Sandkasten.

Kinder untersuchen Reagenzgläser mit Substanzen.

Erzieher: - Ich habe all diese Substanzen mitgebracht "Tröpfchen" damit wir ihr helfen können zu verstehen, was mit Wasser passiert, wenn sie mit ihnen interagiert.

Erzieher: - Was brauchen wir, um unsere Arbeit mit Wasser zu beginnen?

Kinder: - Schürzen.

(Kinder ziehen Wachstuchschürzen an und gehen zum Tisch, wo auf einem Tablett Gläser mit sauberem Wasser stehen).

Erzieher: - Erinnern wir uns an die Regeln, bevor wir anfangen, damit zu arbeiten Substanzen:

Kinder:

1. Sie können die Substanzen nicht schmecken – es besteht die Möglichkeit einer Vergiftung.

2. Sie müssen vorsichtig schnüffeln, da die Substanzen sehr ätzend sein und Ihre Atemwege verbrennen können.

Erzieher: - Danil zeigt dir, wie man es richtig macht (lenkt mit seiner Handfläche den Geruch aus dem Glas).

I. Forschung Arbeit:

Erzieher: - Leute, was wird sich eurer Meinung nach ändern, wenn Lösen Sie diese Stoffe in Wasser auf?

Ich höre mir die erwarteten Ergebnisse der Kinder an, bevor ich die Substanzen mit Wasser mische.

Erzieher: - Lass uns das Prüfen.

Ich schlage vor, dass die Kinder jeweils ein Glas Wasser trinken.

Erzieher: - Schauen Sie und stellen Sie fest, welches da ist Wasser?

Kinder: - Das Wasser ist klar, farblos, geruchlos, kalt.

Erzieher: - Nehmen Sie ein Reagenzglas mit der von Ihnen gewählten Substanz und in einem Glas Wasser auflösen, mit einem Löffel umrühren.

Wir überlegen. Ich höre mir die Antworten der Kinder an. Haben sie richtig geraten?

Erzieher: - Was ist mit Zucker und Salz passiert?

Schnell salzen und zuckern in Wasser auflösen, das Wasser bleibt klar, farblos.

Mehl auch in Wasser auflösen, Aber das Wasser wird trüb.

Aber danach das Wasser wird eine Weile stehen bleiben, das Mehl setzt sich am Boden ab, aber Lösung weiterhin bewölkt.

Wasser Mit Sand wurde es schmutzig, trüb, wenn man nicht mehr rührt, sank der Sand auf den Boden des Glases, man kann ihn sehen, d.h. er tut es nicht aufgelöst.

Lebensmittelpulver Lösungsmittel schnell die Farbe gewechselt Wasser, Bedeutet, löst sich gut auf.

Öl ist es nicht löst sich in Wasser auf: es ist entweder verbreitet sich als dünner Film auf seiner Oberfläche oder schwimmt in Form gelber Tröpfchen im Wasser.

Wasser ist ein Lösungsmittel! Aber nicht alle Substanzen darin auflösen.

Erzieher: - Leute, wir haben mit euch zusammengearbeitet und "Tröpfchen" lädt uns zum Ausruhen ein.

(Kinder sitzen an einem anderen Tisch und es wird ein Spiel gespielt.

Ein Spiel: „Erraten Sie den Geschmack des Getränks (Tee)».

Teetrinken mit verschiedenen Geschmacksrichtungen: Zucker, Marmelade, Zitrone.

II Experimentelle Arbeit.

Wir nähern uns Tisch 1.

Erzieher: - Leute, ist es möglich, Wasser von diesen Substanzen zu reinigen, die wir haben? aufgelöst? Bringen Sie es wieder in seinen vorherigen Transparenzzustand, ohne Sedimente. Wie kann man das machen?

Ich schlage vor, Sie nehmen Ihre Brille ab Lösungen und gehe zu Tisch 2.

Erzieher: - Sie können es filtern. Dafür benötigen Sie einen Filter. Woraus kann ein Filter hergestellt werden? Wir machen es mit einer Mullserviette und einem Wattepad. Ich zeige es euch (ich lege eine in mehreren Lagen gefaltete Mullserviette und ein Wattepad in den Trichter und stelle ihn in ein leeres Glas).

Filter mit Kindern herstellen.

Ich zeige die Filtermethode, und dann filtern die Kinder selbst das Wasser mit der von ihnen gewählten Substanz.

Ich erinnere die Kinder daran, nicht zu hetzen und einen kleinen Bach hineinzugießen Lösung in einen Trichter mit Filter füllen. Ich rede Sprichwort: „Wenn du dich beeilst, bringst du die Leute zum Lachen“.

Schauen wir uns an, was nach dem Filtern passiert ist Wasser mit unterschiedlichen Stoffen.

Das Öl wurde schnell gefiltert, da dies nicht der Fall war in Wasser gelöst, Ölspuren sind auf dem Filter deutlich sichtbar. Das Gleiche geschah mit Sand. Es wurden praktisch keine Stoffe herausgefiltert, die gut waren in Wasser gelöst: Zucker, Salz.

Wasser Mit Mehl wurde es nach dem Filtern transparenter. Der größte Teil des Mehls setzte sich auf dem Filter ab, nur sehr kleine Partikel rutschten durch den Filter und landeten im Glas, also Wasser nicht ganz transparent.

Nach dem Filtern des Farbstoffs änderte sich die Farbe des Filters, aber es wurde gefiltert Lösung blieb auch in der Farbe.

GCD-Ergebnis:

1. Welche Substanzen in Wasser auflösen? – Zucker, Salz, Farbstoff, Mehl.

2. Welche Stoffe nicht löst sich in Wasser auf - Sand, Öl.

3. Mit welcher Reinigungsmethode Wasser trafen wir? – Filtern.

4. Womit? – filtern.

5. Haben sich alle an die Sicherheitsregeln gehalten? (ein Beispiel).

6. Was ist interessant? (neu) Hast du es heute herausgefunden?

Erzieher: - Heute hast du das gelernt Wasser ist ein Lösungsmittel, überprüfte welche Substanzen sich auflösen im Wasser und wie man Wasser von verschiedenen Substanzen reinigen kann.

"Tröpfchen" Vielen Dank für Ihre Hilfe und gibt Ihnen ein Album zum Skizzieren Ihrer Experimente. Damit ist unsere Forschung abgeschlossen, wir kehren aus dem Labor zurück Gruppe:

Rechts abbiegen links abbiegen.

Sie finden sich wieder in der Gruppe wieder.

Literatur:

1. A. I. Ivanova Ökologische Beobachtungen und Experimente im Kindergarten

2. G. P. Tugusheva, A. E. Chistyakova Experimentelle Aktivitäten von Kindern im mittleren und höheren Vorschulalter Alter St. Petersburg: Childhood-Press 2010.

3. Kognitive Forschungsaktivitäten älterer Vorschulkinder – Kind im Kindergarten Nr. 3,4,5 2003.

4. Forschungstätigkeit eines Vorschulkindes – D/v Nr. 7, 2001.

5. Experimentieren mit Wasser und Luft – D/V Nr. 6, 2008.

6. Experimentelle Aktivitäten im Kindergarten – Lehrer der vorschulischen Bildungseinrichtung Nr. 9, 2009.

7. Spiele – Experimentieren eines jüngeren Vorschulkindes – Vorschulpädagogik Nr. 5 2010.