راه حل ها نقش کلیدی در طبیعت، علم و فناوری دارند. آب اساس زندگی است و همیشه حاوی مواد محلول است. آب شیرین رودخانه ها و دریاچه ها حاوی مواد محلول کمی است، در حالی که آب دریا حاوی حدود 3.5٪ نمک های محلول است.

اعتقاد بر این است که اقیانوس اولیه (در زمان پیدایش حیات روی زمین) تنها حاوی 1٪ نمک های محلول بوده است.

"در این محیط بود که موجودات زنده برای اولین بار رشد کردند؛ از این محلول یون ها و مولکول هایی را که برای رشد و نمو بیشتر آنها ضروری بود استخراج کردند... با گذشت زمان، موجودات زنده توسعه یافتند و تغییر شکل دادند، بنابراین آنها توانستند محیط آبی را ترک کنند. و به سمت خشکی حرکت کرده و سپس به هوا برخاست. آنها این توانایی ها را با ذخیره یک محلول آبی در بدن خود به شکل مایعاتی که حاوی منبع حیاتی یون ها و مولکول ها هستند، به دست آوردند. در طبیعت. در درون هر یک از ما، در هر سلول بدنمان، خاطراتی از اقیانوس اولیه وجود دارد، مکانی که زندگی در آن سرچشمه گرفته است - محلول آبی که خود زندگی را فراهم می کند.

در هر موجود زنده، یک محلول غیر معمول به طور مداوم از طریق عروق - شریان ها، وریدها و مویرگ ها جریان می یابد، که اساس خون را تشکیل می دهد، کسر جرمی نمک موجود در آن مانند اقیانوس اولیه است - 0.9٪. فرآیندهای فیزیکی و شیمیایی پیچیده ای که در بدن انسان و حیوان رخ می دهد نیز در محلول ها برهم کنش دارند. فرآیند هضم غذا با انتقال مواد بسیار مغذی به محلول همراه است. محلول های آبی طبیعی به طور مستقیم با فرآیندهای تشکیل خاک و تامین مواد مغذی برای گیاهان مرتبط هستند. چنین فرآیندهای فناوری در صنایع شیمیایی و بسیاری از صنایع دیگر، به عنوان مثال، تولید کود، فلزات، اسیدها و کاغذ، در محلول‌ها رخ می‌دهند. علم مدرن خواص محلول ها را مطالعه می کند. بیایید دریابیم که راه حل چیست؟

تفاوت محلول ها با سایر مخلوط ها در این است که ذرات اجزای تشکیل دهنده به طور مساوی در آنها توزیع می شوند و در هر ریزحجمی از چنین مخلوطی ترکیب یکسان خواهد بود.

به همین دلیل است که محلول ها به عنوان مخلوط های همگنی شناخته می شوند که از دو یا چند قسمت همگن تشکیل شده اند. این ایده از نظریه فیزیکی راه حل ها نشات گرفت.

طرفداران نظریه فیزیکی محلول ها که توسط Van't Hoff، Arrhenius و Ostwald مورد مطالعه قرار گرفت، معتقد بودند که فرآیند انحلال نتیجه انتشار است.

D.I. مندلیف و طرفداران نظریه شیمیایی معتقد بودند که انحلال نتیجه برهمکنش شیمیایی یک املاح با مولکول های آب است. بنابراین، تعریف محلول به عنوان یک سیستم همگن که از ذرات یک املاح، یک حلال و محصولات برهمکنش آنها تشکیل شده است، دقیق تر خواهد بود.

به دلیل برهمکنش شیمیایی ماده محلول با آب، ترکیباتی تشکیل می شود - هیدرات. فعل و انفعالات شیمیایی معمولاً با پدیده های حرارتی همراه است. به عنوان مثال، انحلال اسید سولفوریک در آب، مقدار زیادی گرما آزاد می کند که محلول می تواند بجوشد، به همین دلیل است که اسید در آب ریخته می شود و برعکس. انحلال موادی مانند کلرید سدیم و نیترات آمونیوم با جذب گرما همراه است.

M.V. Lomonosov ثابت کرد که محلول ها در دمای پایین تر از حلال به یخ تبدیل می شوند.

وب سایت، هنگام کپی کردن مطالب به طور کامل یا جزئی، پیوند به منبع مورد نیاز است.

موسسه آموزشی شهری مدرسه متوسطه Maninskaya

درس آزاد جغرافیا

کلاس V

معلم:

2008.

موضوع درس: «آب یک حلال است. کار آب در طبیعت».

اهداف درس:

دانش آموزان را با اهمیت آب در زمین آشنا کنید.

مفهوم محلول ها و سوسپانسیون ها، مواد محلول و نامحلول در آب را بیان کنید

نمایش کار آب در طبیعت (خلاقانه و مخرب)

برای پرورش نگرش مراقبت نسبت به آب و عشق به زیبایی.

تجهیزات:نقشه نیمکره ها، کره، بیانیه ای در مورد آب، جداول «گشت و رو کردن دریا»، «غار»، «اقیانوس»، «ساکنان دریاها و اقیانوس ها»، «آب و هوا»، لوله های آزمایش با آب، نمک، ماسه، فیلتر، ضبط صوت , تلویزیون, پروژکتور چند رسانه ای .

در طول کلاس ها.

من.زمان سازماندهی

II.یادگیری مطالب جدید.

درس با تماشای قطعه ای از یک فیلم در مورد آب شروع می شود.

در پس زمینه موسیقی ملایم که صداهای آب را منعکس می کند.

معلم:

وسعت وسیع اقیانوس

و پس‌آب‌های آرام برکه،

و همه اش فقط آب است

موضوع درس ما این است: «آب یک حلال است. کار آب در طبیعت».

این آکادمیک به طور واضح و دقیق در مورد نقش آب در طبیعت صحبت کرد. «آیا آب فقط مایعی است که در لیوان ریخته می شود؟

اقیانوسی که تقریباً کل سیاره را می پوشاند، کل زمین شگفت انگیز ما، که زندگی میلیون ها سال پیش در آن سرچشمه گرفته است، آب است.

ابرها، ابرها، مه که رطوبت را به تمام موجودات زنده روی سطح زمین می رساند نیز آب هستند.

انگار توری پوشیده اند

درختان، بوته ها، سیم ها،

و به نظر یک افسانه است

اما در اصل فقط آب است.

تنوع زندگی بی حد و حصر است. در همه جای سیاره ما وجود دارد. اما زندگی فقط در جایی وجود دارد که آب وجود داشته باشد. اگر آب نباشد موجود زنده ای وجود ندارد. بله، امروز در درس ما در مورد آب، در مورد ملکه - وودیتسا صحبت خواهیم کرد. بیایید کمی گرم کنیم.

معماها را حدس بزنید

1. زیر زمین راه می رود

به آسمان نگاه می کند. ( بهار)

2. آنچه قابل مشاهده است در حالی که هیچ چیز قابل مشاهده نیست. ( مه)

3. عصر به زمین پرواز می کند،

شب روی زمین می ماند،

صبح دوباره پرواز می کند. ( شبنم)

4. آنها بدون بال پرواز می کنند،

بدون پا می دوند

آنها بدون بادبان دریانوردی می کنند. ( ابرها)

5. اسب نیست، می دود،

جنگل نیست، اما پر سر و صدا است. ( رودخانه، نهر).

6. آمد و به پشت بام زد.

او رفت - کسی نشنید. ( باران)

بیایید به کره زمین نگاه کنیم. سیاره ما به دلیل یک سوء تفاهم آشکار، زمین نامیده می شود: زمین ¼ از قلمرو آن را تشکیل می دهد و بقیه آب است. درست است که آن را سیاره آب بنامیم! آب روی زمین زیاد است، اما در طبیعت آب مطلقاً خالص وجود ندارد، همیشه حاوی مقداری ناخالصی است که برخی از آنها مطلوب است، زیرا بدن انسان به آنها نیاز دارد. برخی دیگر ممکن است برای سلامتی خطرناک باشند و آب را برای استفاده نامناسب کنند.

1. آب یک حلال است.

هیچ ماده ای وجود ندارد که حداقل تا حدودی در آب حل نشود. حتی طلا، نقره، آهن و شیشه نیز به مقدار کمی در آب حل می شوند. دانشمندان محاسبه کرده اند که مثلاً وقتی یک لیوان چای داغ می نوشیم، تقریباً 0001/0 گرم لیوان محلول را به همراه آن جذب می کنیم. به دلیل توانایی آب در حل کردن سایر مواد، هرگز نمی توان آن را کاملا خالص نامید.

نشان دادن تجربه:آب به عنوان یک حلال

نمک را در یک لیوان آب بریزید و با قاشق هم بزنید. چه اتفاقی برای کریستال های نمک می افتد؟ آنها کوچکتر و کوچکتر می شوند و به زودی به طور کامل ناپدید می شوند. اما آیا نمک از بین رفته است؟

خیر او در آب حل شد. ما یک محلول نمک دریافت کردیم.

اجازه دهید محلول نمک را از صافی عبور دهیم. هیچ چیز روی فیلتر ثابت نشده است. محلول نمک آزادانه از صافی عبور کرد. راه حل چه نام دارد؟

راه حل - مایعی حاوی مواد خارجی که به طور مساوی در آن توزیع شده است .

نشان دادن تجربه:تجربه با خاک رس

بیایید همین آزمایش را با خاک رس انجام دهیم. ذرات خاک رس در آب شناور می شوند. بیایید آب را از فیلتر عبور دهیم. آب از آن عبور کرد، اما ذرات خاک رس روی فیلتر باقی ماندند.

از این آزمایش می توان نتیجه گرفت که خاک رس در آب حل نمی شود.

نتایج این دو آزمایش چگونه متفاوت است؟ ( آب با نمک محلول شفاف است، اما آب با خاک رس شفاف نیست)

در واقع، آب طبیعی ممکن است حاوی ذرات مختلفی باشد که در آن حل نمی شوند. چنین ذرات آن را کدر می کند. در این مورد آنها صحبت می کنند تعلیق. پس از مدتی ایستادن، مایع کدر شفاف می شود. ذرات نامحلول این ماده به پایین فرو می روند. و در محلول ها، هر چقدر هم که بماند، مواد به ته نمی رسند.

مردم مدتهاست متوجه شده اند که آبی که در ظروف نقره ریخته می شود برای مدت طولانی فاسد نمی شود. واقعیت این است که حاوی نقره محلول است که تأثیر مضری بر باکتری های موجود در آب دارد. آب "نقره ای" توسط فضانوردان در طول پرواز استفاده می شود.

چگونه می توان آب نقره را در خانه تهیه کرد؟

نه تنها مواد جامد و مایع در آب حل می شوند، بلکه گازها نیز در آب حل می شوند: اکسیژن، نیتروژن، دی اکسید کربن.

ماهی ها، گیاهان و حیوانات اکسیژن محلول در آب را تنفس می کنند.

تولید آب گازدار بر اساس انحلال دی اکسید کربن در آب است.

درس تربیت بدنی "آب آب نیست"

یک بازی توجه کلمات را نام می برم. اگر کلمه نامبرده به معنای چیزی است که حاوی آب (ابر) است، بچه ها باید بایستند. اگر شی یا پدیده ای به طور غیرمستقیم با آب (کشتی) مرتبط باشد، کودکان دست خود را بالا می برند. اگر شی یا پدیده ای نامگذاری شود که ارتباطی با آب (باد) نداشته باشد، کودکان دست خود را کف می زنند.

گودال، قایق، باران، ماسه، آبشار، سنگ، غواص، برف، درخت، ساحل، مهر، ماشین، ابر.

2. کار آب در طبیعت.

بسیاری از پدیده ها در سطح زمین با مشارکت آب رخ می دهد.

بنابراین، نهرهای آب مذاب، هنگامی که با هم متحد می شوند، به نهرهای مهیب تبدیل می شوند و می توانند باعث تخریب بزرگ شوند. اینگونه دره ها تشکیل می شوند ( نمایش "نقشه برجسته"، "تشکیل دره").

آب لایه بالایی خاک حاصلخیز را می‌شوید.

تحت تأثیر آب، سنگ ها به آرامی از بین می روند ( داستان روی میز "آب و هوا"). ضرب المثلی وجود دارد که می گوید: "آب سنگ ها را از بین می برد."

آب با نفوذ به داخل زمین، سنگ های مختلف را فرسایش و حل می کند. اینگونه است که حفره ها - غارها - در زیر زمین تشکیل می شوند ( جدول "غارها").

بلایای طبیعی وحشتناک به خوبی شناخته شده است - سیل و سونامی.

در هنگام سیل و سونامی، آب پل ها را خراب می کند، بانک ها و ساختمان ها را تخریب می کند، محصولات کشاورزی را از بین می برد و جان انسان ها را می گیرد.

پست دانشجویی "سیل".

سیل عبارت است از جاری شدن سیل در مناطق، مناطق مسکونی، تأسیسات صنعتی و کشاورزی و ایجاد خسارت. سیل منجر به تخریب امکانات اقتصادی، تخریب محصولات کشاورزی، جنگل ها و تخلیه اجباری جمعیت از منطقه سیل می شود. سیل هایی که نه تنها منجر به تخریب، بلکه منجر به تلفات انسانی نیز می شود نامیده می شوند مصیبت بار - فاجعه آمیز.

آنها می توانند ناشی از بارندگی شدید یا آب شدن سریع برف پس از یک زمستان برفی باشند.

پیام دانشجویی "سونامی"

سونامی یک پدیده طبیعی نادر اما بسیار خطرناک است. کلمه "سونامی" ترجمه شده از ژاپنی به معنای "موج بزرگی است که خلیج را سیل می کند." این امواج می توانند جزئی و حتی غیر قابل توجه باشند، اما می توانند فاجعه بار نیز باشند. سونامی های مخرب عمدتاً توسط زمین لرزه های قوی زیر آب در اعماق زیاد دریاها و اقیانوس ها و همچنین فوران های آتشفشانی زیر آب ایجاد می شوند. در عین حال میلیاردها تن آب در بازه های زمانی کوتاه به حرکت در می آید. امواج کم به وجود می آیند، در امتداد سطح اقیانوس با سرعت یک هواپیمای جت - 700-800 کیلومتر در ساعت.

در اقیانوس های باز، حتی خطرناک ترین سونامی ها اصلا خطرناک نیستند. هنگامی که امواج سونامی به منطقه کم عمق ساحلی نزدیک می شود، حوادث ناگوار رخ می دهد. در ساحل، امواج به 10-15 متر و بالاتر می رسد.

عواقب یک سونامی می تواند فاجعه بار باشد: آنها باعث ویرانی عظیم می شوند و صدها هزار جان انسان را می گیرند.

بیشترین تعداد سونامی ها از سواحل اقیانوس آرام (حدود یک بار در سال) منشا می گیرند.

معلم:آب در تمام این نمونه ها چقدر کار می کند؟

(مخرب)

اما آب بیش از کار مخرب انجام می دهد. در طول سیل بهار، آب رودخانه گل و لای حاصلخیز را در مناطق جداگانه ای از زمین رسوب می کند. پوشش گیاهی به خوبی روی آنها رشد می کند.

هیچ فرآیند واحدی در موجودات زنده بدون مشارکت آب انجام نمی شود. گیاهان برای جذب مواد از خاک، حرکت دادن آنها در امتداد ساقه، برگها، به صورت محلول و برای جوانه زدن بذر به آن نیاز دارند.

همه چیز زنده و غیر زنده: هر خاک، سنگ، همه اشیا، اجسام، موجودات - از آب تشکیل شده است.

به عنوان مثال، در بدن انسان آب 60 تا 80 درصد از کل جرم را تشکیل می دهد.

آب نقش مهمی در زندگی جامعه بشری دارد. انسان مخازن را به مسیرهای حمل و نقل تبدیل کرده است و رودخانه ها در جریان هستند - منبع برق ارزان.

آب زیستگاه بسیاری از موجودات زنده است که در خشکی یافت نمی شوند (ف قطعه ای از ویدیوی فیلم "ساکنان دریاها و اقیانوس ها")

منابع آب ثروت ملی کشور ما است که نیاز به رسیدگی دقیق دارد: حسابداری دقیق، حفاظت از آلودگی و استفاده اقتصادی.

معلم: Aآیا همیشه از آب کم استفاده می کنیم؟

انسان برای همیشه به خاطر بسپار:

نماد زندگی روی زمین آب است!

آن را ذخیره کنید و مراقبت کنید -

ما در این سیاره تنها نیستیم!

III. تحکیم

1. سوالات:

الف) نام همه دریاها و اقیانوس ها با هم چیست؟ اقیانوس جهانی)

ب) نه دریا، نه خشکی - کشتی ها شناور نیستند و شما نمی توانید راه بروید ( باتلاق)

ب) آب آشامیدنی در اطراف فاجعه است ( دریا)

د) حدس بزنید در مورد چه ماده ای صحبت می کنیم: این ماده در طبیعت بسیار رایج است، اما عملاً هرگز به شکل خالص آن وجود ندارد. بدون این ماده، زندگی غیرممکن است. در میان مردمان باستان آن را نماد جاودانگی و باروری می دانستند. به طور کلی، این فوق العاده ترین مایع در جهان است. این چیه؟ ( اب).

2. بازی "تقاطع موارد اضافی" (کارت هایی با تکلیف روی میز دانش آموزان قرار دارد)

تکلیف: کلمه اضافی را خط بزنید و توضیح دهید که چرا؟

الف) برف، یخ، بخار، تگرگ.

ب) باران، دانه برف، دریا، رودخانه.

ج) تگرگ، بخار آب، برف، باران.

3. و اکنون کار بعدی. جاهای خالی متن را پر کنید:

آب ... حلال. مواد جامد در آن حل می شوند.

به عنوان مثال ...: مواد مایع، به عنوان مثال ... مواد گازی،

مثلا…

از این نظر آب در طبیعت یافت نمی شود.

4. بازی “Extra Property”

تکلیف: خاصیتی را که در مورد آب صدق نمی کند خط بکشید.

ویژگی:

الف) رنگ دارد، رنگ ندارد.

ب) ذائقه دارد، ذائقه ندارد.

ج) بو دارد، بو ندارد.

د) مات، شفاف.

ه) سیالیت دارد، سیالیت ندارد.

و) به سرعت گرم می شود و به سرعت سرد می شود، به آرامی گرم می شود و به آرامی سرد می شود.

ز) ماسه و گچ را حل می کند، نمک و شکر را حل می کند.

ح) فرم دارد، صورت ندارد.

در پس زمینه موسیقی

معلم:

آب هدیه شگفت انگیز طبیعت است،

زنده، سیال و آزاد،

تصاویر زندگی ما را نقاشی می کند.

در سه جنبه مهم آن.

اکنون مانند نهر جاری است ، اکنون مانند رودخانه می پیچد ،

از لیوان روی زمین می ریزد.

در یخ نازک یخ می زند،

دانه برف با نام زیبا.

سپس بخار سبک می شود:

وجود داشت - و ناگهان او رفت.

کارگر بزرگ وودیتسا،

خوب، چگونه می توانید او را تحسین نکنید؟

او مانند ابر به سمت ما شناور است،

آبیاری شده از برف و باران،

و ویران می کند و تحمیل می کند،

و بنابراین او از ما مراقبت می کند.

IV. تکلیف خانه§ 23، کتاب کار وظیفه 77. صفحه 45

آب یکی از فراوان ترین ترکیبات روی زمین است. این فقط در رودخانه ها و دریاها نیست. همه موجودات زنده نیز حاوی آب هستند. زندگی بدون آن غیر ممکن است. آب حلال خوبی است (مواد مختلف به راحتی در آن حل می شوند). شیره حیوانی و گیاهی عمدتاً از آب تشکیل شده است. آب برای همیشه وجود دارد. دائماً از خاک به جو و موجودات زنده و عقب می رود. بیش از 70 درصد از سطح زمین را آب پوشانده است.

آب چیست

چرخه آب

آب رودخانه ها، دریاها و دریاچه ها دائماً تبخیر می شود و به قطرات ریز بخار آب تبدیل می شود. قطرات با هم جمع می شوند و تشکیل می شوند که از آن آب به صورت باران روی زمین می ریزد. این چرخه آب در طبیعت است. در ابرهای بخار خنک می شویم و به صورت باران، برف یا تگرگ به زمین باز می گردیم. فاضلاب فاضلاب ها و کارخانه ها تصفیه شده و سپس به دریا تخلیه می شود.

ایستگاه آب

آب رودخانه لزوماً حاوی ناخالصی است، بنابراین باید تصفیه شود. آب وارد مخازن می شود و در آنجا ته نشین می شود و ذرات جامد در ته آن می نشینند. سپس آب از فیلترهایی عبور می کند که مواد جامد باقی مانده را به دام می اندازند. آب از طریق لایه‌هایی از شن تمیز، ماسه یا کربن فعال نفوذ می‌کند، جایی که از آلودگی و ناخالصی‌های جامد پاک می‌شود. پس از فیلتراسیون، آب با کلر تصفیه می شود تا باکتری های بیماری زا را از بین ببرد و پس از آن به مخازن پمپ شده و به ساختمان های مسکونی و کارخانه ها عرضه می شود. قبل از اینکه فاضلاب به دریا برود، باید تصفیه شود. در یک کارخانه تصفیه آب، از فیلترهایی که کثیفی را به دام می اندازند، عبور داده می شود، سپس به مخازن ته نشینی پمپ می شود، جایی که مواد جامد اجازه ته نشین شدن به کف را دارند. باکتری ها بقایای مواد آلی را از بین می برند و آنها را به اجزای بی ضرر تجزیه می کنند.

تصفیه آب

آب حلال خوبی است، بنابراین معمولاً حاوی ناخالصی است. با استفاده از آن می توانید آب را تصفیه کنید تقطیر(به مقاله "" مراجعه کنید)، اما یک روش تمیز کردن موثرتر است دیونیزاسیون(نمک زدایی). یون‌ها اتم‌ها یا مولکول‌هایی هستند که الکترون از دست داده یا به دست آورده‌اند و در نتیجه بار مثبت یا منفی دریافت کرده‌اند. برای دییونیزاسیون، ماده ای به نام یونیت. حاوی یون های هیدروژن با بار مثبت (H+) و یون های هیدروکسید با بار منفی (OH -) است.وقتی آب آلوده از رزین عبور می کند، یون های ناخالصی با یون های هیدروژن و هیدروکسید رزین جایگزین می شوند. یون های هیدروژن و هیدروکسید با هم ترکیب می شوند و مولکول های آب جدید را تشکیل می دهند. آبی که از مبدل یونی عبور کرده است دیگر ناخالصی ندارد.

آب به عنوان یک حلال

آب یک حلال عالی است، بسیاری از مواد به راحتی در آن حل می شوند (همچنین به مقاله "" مراجعه کنید). به همین دلیل است که آب خالص به ندرت در طبیعت یافت می شود. در یک مولکول آب، بارهای الکتریکی کمی از هم جدا می شوند زیرا اتم های هیدروژن در یک طرف مولکول قرار دارند. به همین دلیل است که ترکیبات یونی (ترکیبات ساخته شده از یون ها) به راحتی در آن حل می شوند. یون ها باردار می شوند و مولکول های آب آنها را جذب می کنند.

آب، مانند همه حلال ها، فقط می تواند مقدار محدودی از یک ماده را حل کند. زمانی که حلال نتواند بخش دیگری از ماده را حل کند، محلولی اشباع نامیده می شود. به طور معمول، مقدار ماده ای که یک حلال می تواند حل کند با حرارت دادن افزایش می یابد. شکر در آب گرم راحتتر از آب سرد حل می شود. نوشابه های گازدار بخار آب دی اکسید کربن هستند. هر چه مقدار بالاتر، محلول گاز بیشتری را جذب کند. بنابراین، هنگامی که یک قوطی نوشیدنی را باز می کنیم و در نتیجه فشار را کاهش می دهیم، دی اکسید کربن از نوشیدنی خارج می شود. هنگامی که گرم می شود، حلالیت گازها کاهش می یابد. معمولاً حدود 0.04 گرم اکسیژن در 1 لیتر آب رودخانه و دریا حل می شود. این برای جلبک ها، ماهی ها و سایر ساکنان دریاها و رودخانه ها کافی است.

آب سخت

آب سخت حاوی مواد معدنی محلول است که از صخره هایی که آب از آن عبور می کرد به دست می آید. صابون در چنین آبی به خوبی کف نمی کند زیرا با مواد معدنی واکنش می دهد و پوسته پوسته می شود. دو نوع آب سخت وجود دارد. تفاوت آنها در نوع مواد معدنی محلول است. نوع مواد معدنی محلول در آب بستگی به نوع سنگی دارد که آب از آن عبور می کند (شکل را ببینید). سختی موقت آب زمانی رخ می دهد که سنگ آهک با آب باران واکنش می دهد. سنگ آهک یک کربنات کلسیم نامحلول است و آب باران محلول ضعیفی از اسید کربنیک است. اسید با کربنات کلسیم واکنش داده و بی کربنات تشکیل می دهد که در آب حل می شود و آن را سخت می کند.

هنگامی که آب با سختی موقت به جوش می آید یا تبخیر می شود، برخی از مواد معدنی رسوب می کنند و در انتهای کتری یا استالاکتیت ها و استالاگمیت ها در غار رسوب می کنند. آب با سختی ثابت حاوی سایر ترکیبات کلسیم و منیزیم مانند گچ است. این مواد معدنی هنگام جوشاندن رسوب نمی کنند.

نرم کننده آب

می‌توانید مواد معدنی را که آب را سخت می‌کنند، با افزودن سودا به محلول یا از طریق تبادل یونی، فرآیندی شبیه به یون زدایی آب در طول تصفیه، حذف کنید. ماده ای حاوی یون های سدیم که با یون های کلسیم و منیزیم موجود در آب تبادل می کند. در مبدل یونی، آب سخت از آن عبور می کند زئولیت- ماده حاوی سدیم در زئولیت یون های کلسیم و منیزیم با یون های سدیم مخلوط می شوند که به آب سختی اضافه نمی کنند. سودا شوینده کربنات سدیم است. در آب سخت با ترکیبات کلسیم و منیزیم واکنش می دهد. نتیجه ترکیبات نامحلولی است که لخته تشکیل نمی دهند.

آلودگی آب

هنگامی که آب تصفیه نشده کارخانه ها و خانه ها وارد دریاها و رودخانه ها می شود، آلودگی آب رخ می دهد. اگر مواد زائد زیادی در آب وجود داشته باشد، باکتری هایی که مواد آلی را تجزیه می کنند، تکثیر می شوند و تقریباً تمام اکسیژن را مصرف می کنند. تنها باکتری های بیماری زا که می توانند در آب بدون اکسیژن زندگی کنند در چنین آبی زنده می مانند. هنگامی که سطح اکسیژن محلول در آب کاهش می یابد، ماهی ها و گیاهان می میرند. زباله ها، آفت کش ها و نیترات های کودها، سمی - سرب و جیوه نیز وارد آب می شوند. مواد سمی از جمله فلزات وارد بدن ماهی ها می شود و از آنها وارد بدن حیوانات دیگر و حتی انسان می شود. آفت کش ها میکروارگانیسم ها و حیوانات را از بین می برند و در نتیجه تعادل طبیعی را بر هم می زنند. کودهای مزارع و مواد شوینده حاوی فسفات هنگامی که در آب رها می شوند باعث افزایش رشد گیاه می شوند. گیاهان و باکتری هایی که از گیاهان مرده تغذیه می کنند، اکسیژن را جذب می کنند و محتوای آن را در آب کاهش می دهند.

شرح مختصری از نقش آب برای موجودات

آب مهمترین ترکیب معدنی است که بدون آن حیات روی زمین غیرممکن است. این ماده هم مهمترین قسمت است و هم به عنوان یک عامل بیرونی برای همه موجودات زنده نقش مهمی دارد.

در سیاره زمین، آب در سه حالت تجمع یافت می شود: گاز (بخار در، مایع (آب در جو و مه آلود در جو) و جامد (آب در یخچال ها، کوه های یخ و غیره) فرمول آب بخار H 2 O است. ، مایع (H 2 O) 2 (در T = 277 K) و (H 2 O) n - برای آب جامد (کریستال های یخ) ، که در آن n = 3، 4، ... (بستگی به دما دارد - دما پایین تر است. ، هر چه مقدار n بیشتر باشد. مولکول های آب در نتیجه تشکیل پیوندهای شیمیایی خاصی به نام هیدروژن به ذرات با فرمول (H 2 O) n ترکیب می شوند؛ به این ذرات وابسته می گویند؛ به دلیل تشکیل پیوندها، شل تر می شوند. ساختارهایی از آب مایع به وجود می آیند، بنابراین در دمای کمتر از 277 کلوین، چگالی آب برخلاف سایر مواد افزایش نمی یابد، بلکه کاهش می یابد، در نتیجه یخ روی سطح آب مایع شناور می شود و مخازن عمیق یخ نمی زند. پایین، به خصوص از آنجایی که آب رسانایی حرارتی پایینی دارد. این برای موجوداتی که در آب زندگی می کنند از اهمیت زیادی برخوردار است - آنها در یخبندان شدید نمی میرند و در سرمای زمستان تا زمان شروع شرایط دمایی مطلوب تر زنده می مانند.

وجود پیوندهای هیدروژنی ظرفیت گرمایی بالای آب را تعیین می کند که زندگی در سطح زمین را ممکن می کند، زیرا وجود آب به کاهش اختلاف دمای بین روز و شب و همچنین در زمستان و تابستان کمک می کند، زیرا زمانی که سرد می شود، آب متراکم می شود و گرما آزاد می شود و با گرم شدن، آب تبخیر می شود و در نتیجه شکستن پیوندهای هیدروژنی صرف می شود و سطح زمین بیش از حد گرم نمی شود.

مولکول های آب نه تنها با یکدیگر، بلکه با مولکول های سایر مواد (کربوهیدرات ها، پروتئین ها، اسیدهای نوکلئیک) نیز پیوند هیدروژنی تشکیل می دهند که یکی از دلایل پیدایش مجموعه ای از ترکیبات شیمیایی در نتیجه تشکیل ترکیبات شیمیایی است. که وجود یک جوهر خاص ممکن است - یک جوهر زنده که مختلف را تشکیل می دهد.

نقش اکولوژیکی آب بسیار زیاد است و دو جنبه دارد: هم یک عامل محیطی بیرونی (جنبه اول) و هم درونی (جنبه دوم) محیطی است. آب به عنوان یک عامل محیطی خارجی جزئی از عوامل غیرزیست (رطوبت، زیستگاه، جزء اقلیم و ریزاقلیم) است. آب به عنوان یک عامل داخلی نقش مهمی در داخل سلول و داخل بدن دارد. بیایید نقش آب در داخل سلول را در نظر بگیریم.

در یک سلول، آب وظایف زیر را انجام می دهد:

1) محیطی که تمام اندامک های سلول در آن قرار دارند.

2) یک حلال برای مواد معدنی و آلی.

3) محیطی برای وقوع فرآیندهای مختلف بیوشیمیایی؛

4) یک کاتالیزور برای واکنش های تبادلی بین مواد معدنی.

5) یک معرف برای فرآیندهای هیدرولیز، هیدراتاسیون، فتولیز و غیره؛

6) حالت خاصی از سلول ایجاد می کند، به عنوان مثال تورگور، که سلول را الاستیک و از نظر مکانیکی قوی می کند.

7) عملکرد ساخت و ساز را انجام می دهد، که شامل این واقعیت است که آب بخشی از ساختارهای سلولی مختلف، به عنوان مثال غشاء و غیره است.

8) یکی از عواملی است که تمام ساختارهای سلولی را در یک کل واحد متحد می کند.

9) هدایت الکتریکی محیط را ایجاد می کند، ترکیبات معدنی و آلی را به حالت محلول منتقل می کند و باعث تجزیه الکترولیتی ترکیبات یونی و بسیار قطبی می شود.

نقش آب در بدن این است که:

1) عملکرد حمل و نقل را انجام می دهد ، زیرا مواد را به حالت محلول تبدیل می کند و محلول های حاصل به دلیل نیروهای مختلف (مثلاً فشار اسمزی و غیره) از یک اندام به اندام دیگر منتقل می شوند.

2) به دلیل این واقعیت که بدن حاوی محلول های الکترولیتی است که قادر به انجام تکانه های الکتروشیمیایی هستند، عملکرد رسانایی را انجام می دهد.

3) اندام ها و سیستم های اندام فردی را به دلیل وجود مواد خاص (هورمون ها) در آب و در عین حال تنظیم هومورال به هم متصل می کند.

4) یکی از موادی است که دمای بدن را تنظیم می کند (آب به صورت عرق بر روی سطح بدن رها می شود، تبخیر می شود و در نتیجه گرما جذب می شود و بدن خنک می شود).

5) در محصولات غذایی و غیره گنجانده شده است.

اهمیت آب در خارج از بدن در بالا توضیح داده شده است (زیستگاه، تنظیم کننده دمای خارجی و غیره).

برای موجودات، آب شیرین نقش مهمی ایفا می کند (میزان نمک کمتر از 0.3٪). در طبیعت، آب خالص شیمیایی عملاً وجود ندارد؛ خالص ترین آب باران از مناطق روستایی، دور از مناطق پرجمعیت است. آب موجود در بدنه های آب شیرین - رودخانه ها، برکه ها، دریاچه های تازه - برای موجودات مناسب است.

آب مهمترین ترکیب شیمیایی روی زمین است. آب جزء اصلی همه موجودات زنده و محیطی است که انسان در آن زندگی و وجود دارد. خواص فیزیکی آب به شدت با خواص دیگر مواد متفاوت است و ماهیت این تفاوت ها ماهیت جهان فیزیکی و زیستی را تعیین می کند.

با گذشت زمان، موجودات زنده تکامل یافتند، که به آنها اجازه داد محیط آبی را ترک کنند و به خشکی بروند و به هوا بروند. آنها این توانایی را با حفظ یک محلول آبی در بدن خود به شکل یک جزء مایع از بافت، پلاسمای خون و مایعات بین سلولی حاوی یون ها و مولکول های لازم به دست آوردند.

آب برخلاف حلال های آلی، نمک ها را به خوبی حل می کند، زیرا دارای مقدار بسیار بالایی است ثابت دی الکتریک (حدود 81 در دمای اتاق) و مولکول های آن تمایل دارند با یون ها ترکیب شوند و تشکیل شوند یون های هیدراته . هر دوی این خواص به دلیل گشتاور دوقطبی الکتریکی بزرگ 1 مولکول آب است. و این خاصیت آب در رشد حیات و متابولیسم نقش بسزایی دارد.

فرآیند زیر در آب رخ می دهد. نیروی جاذبه یا دافعه بارهای الکتریکی با ثابت دی الکتریک محیط اطراف این بارها نسبت معکوس دارد. این بدان معنی است که دو بار الکتریکی مخالف یکدیگر را با نیرویی معادل 1/80 نیروی جاذبه متقابل آنها در هوا (یا خلاء) در آب جذب می کنند. بنابراین، اگر یک کریستال نمک کلرید سدیم در آب باشد، یون‌هایی که آن را تشکیل می‌دهند بسیار راحت‌تر از زمانی که کریستال در هوا باشد از کریستال جدا می‌شود، زیرا نیروی الکترواستاتیکی که یون را به سطح کریستال برمی‌گرداند. محلول آبی تنها 1/80 نیروی جاذبه یک یون معین از هوا است. بنابراین، جای تعجب نیست که در دمای اتاق، حرکت حرارتی نمی تواند باعث انتقال یون ها از کریستال به هوا شود، اما در عین حال، حرکت حرارتی یون ها برای غلبه بر جاذبه نسبتا ضعیف زمانی که کریستال توسط کریستال احاطه شده است، کاملاً کافی است. آب، که منجر به انتقال تعداد زیادی یون به یک محلول آبی می شود.

هیدراتاسیون یونی

وقتی نمک ها در آب حل می شوند، تشکیل می شوند یون های هیدراته . تشکیل یون های هیدراته منجر به تثبیت یون ها در محلول های آبی می شود. هر یون منفی انتهای مثبت چندین مولکول آب مجاور را جذب می کند و تمایل دارد آنها را نزدیک خود نگه دارد.

یون‌های مثبت که معمولاً کوچک‌تر از آنیون‌ها هستند، آب را با شدت بیشتری جذب می‌کنند. هر کاتیون انتهای منفی مولکول های آب را جذب می کند و چندین مولکول را محکم به هم متصل می کند و آنها را نزدیک خود نگه می دارد. در این حالت یک هیدرات تشکیل می شود که می تواند بسیار پایدار باشد، به خصوص در مورد کاتیون های حامل بار مثبت دو یا سه گانه.

تعداد مولکول های آب متصل به یک کاتیون معین، آن است لیگاندیت،با اندازه کاتیون تعیین می شود. لیگاندیته یک اتم برابر است با تعداد اتم های متصل به آن یا در تماس با آن. Ligandity نیز نامیده می شود شماره هماهنگی .

در آب، کاتیون Be 2+ کوچک Be(OH 2) 4 2+ تتراهیدرات را تشکیل می دهد. یون‌های تا حدودی بزرگ‌تر، برای مثال Mg 2+ یا Al 3+، هگزا هیدرات‌های Mg(OH 2) 6 2+، Al(OH 2) 6 3+ ( تصویر 1).

شکل 1. ساختار یون های هیدراته بودن ( اوه 2 ) 4 2+ و آ ل (او 2 ) 6 3+ .

در یون های هیدراته، نیروهای برهمکنش بین کاتیون ها و مولکول های آب به قدری قوی است که یون ها اغلب لایه ای از مولکول های آب را حتی در کریستال ها در اطراف خود حفظ می کنند. این آب نامیده می شود تبلور ولی yاین اثر در مورد کاتیون های دارای بار مضاعف و سه بار بیشتر از کاتیون های دارای بار منفرد است. به عنوان مثال، کمپلکس تتراهیدرات Be(OH2)42+ در نمک های مختلف از جمله BeCO3 یافت می شود. 4H 2 O، WeC1 2. 4H 2 O و BeSO 4. 4H 2 O و بدون شک در محلول موجود است.

MgCl 2 6 اچ 2 OA1S1 3 6 ساعت 2 در باره

Mg(C1در باره 3 ) 2 6 ساعت 2 OKA1(S0 4 ) 2 12 ساعت 2 O

Mg(C1در باره 4 ) 2 6 ن 2 0 Fe(NH 4 ) 2 (بنابراین 4 ) 2 6 ساعت 2 O

MgSiF 6 6 ساعت 2 OFe(NO 3 ) 2 6 ساعت 2 O

NiSnCl 3 6 ساعت 2 OFeCl 3 6 ساعت 2 O

در کریستالی مانند FeSO4. 7H 2 O، شش مولکول آب به شکل کمپلکس Fe(OH 2) 6 2+ به یون آهن متصل می شوند و هفتم موقعیت متفاوتی را در کریستال، نزدیک یون سولفات، اشغال می کند.

در آلوم KAl(SO 4) 2. 12H 2 O شش مولکول از دوازده مولکول آب با یون آلومینیوم مرتبط هستند و شش مولکول باقی مانده در اطراف یون پتاسیم قرار دارند.

همچنین کریستال هایی وجود دارند که در آنها کاتیون ها از برخی یا همه مولکول های آب محروم هستند. بنابراین، سولفات منیزیم سه ترکیب کریستالی را تشکیل می دهد: MgSO 4. 7H2O، MgSO4. H 2 O و MgSO 4.

پایداری یون ها در یک محلول آبی نتیجه توزیع بار الکتریکی بین تعداد معینی از اتم ها است به طوری که هیچ اتمی انحراف قابل توجهی از خنثی بودن الکتریکی نشان نمی دهد. کاتیون های هیدراته Be(OH 2) 4 2+ و Al(OH 2) 6 3+ را که در شکل 1 ارائه شده اند در نظر بگیرید. هم بریلیم و هم آلومینیوم دارای الکترونگاتیوی 1.5 و الکترونگاتیوی اکسیژن 3.5 است. تفاوت در الکترونگاتیوی مربوط به یونیته کمی بیشتر از 50 درصد است که برای جابجایی نیمی از بار الکتریکی هر پیوند به اتم مرکزی کافی است و تقریباً خنثی می شود. پیوندهای O-H می توانند 25٪ ماهیت یونی داشته باشند، با کل بار یون ها به هشت اتم هیدروژن در Be(OH 2) 4 2+ و به دوازده اتم هیدروژن در Al(OH 2) 6 3+ منتقل می شود که هر یک از آنها دارای بار ¼ + علاوه بر این، هر یک از این اتم های هیدروژن می توانند در تشکیل یک پیوند ضعیف با مولکول آب دیگر شرکت کنند، به گونه ای که بار آن با برهمکنش با جفت الکترون اتم اکسیژن خنثی شود و سپس بار کل کاتیون های هیدراته Be(OH2) 4 (OH 2) 8 2+ و Al(OH 2) 6 (OH 2) 12 3+ بین دورترین اتم های هیدروژن توزیع می شود که هر یک دارای بار هستند. از 1/8 +. در واقع، چنین قطبش الکتریکی آب در فواصل طولانی گسترش می یابد. این ثابت دی الکتریک بالای آب را تعیین می کند.

مشخص است که وقتی پیوندهای هیدروژنی در محلول های آبی توسط مولکول هایی مانند H 3 PO 4 تشکیل می شوند، هر چهار اتم اکسیژن می توانند تقریباً معادل شوند و رزونانس تقریباً کامل پیوند دوگانه بین چهار موقعیت را ایجاد کنند. با چنین رزونانسی، هر اتم اکسیژن دارای ظرفیت 1 1/4 است که پیوندهای فسفر را برآورده می کند و 3/4 را برای پیوند با هیدروژن باقی می گذارد. اگر هر یک از سه گروه OH از اتم هیدروژن خود برای ایجاد یک پیوند ضعیف (¼ پیوند) با اتم اکسیژن مولکول آب استفاده کند، آنگاه پیوند ¾ باقیمانده برای خنثی کردن اتم‌های اکسیژن فسفات از نظر الکتریکی کافی است. به همین ترتیب، اکسیژن فسفات بدون اتم هیدروژن می‌تواند پیوندهای ضعیف (¼) با اتم‌های هیدروژن سه مولکول آب همسایه ایجاد کند که آن را از نظر الکتریکی نیز خنثی می‌کند.

هر یک از چهار اتم اکسیژن یون فسفات حیاتی PO 4 3 می تواند به طور مشابه با سه مولکول آب پیوند هیدروژنی ایجاد کند. بار الکتریکی یون هیدراته PO 4 (HOH) 12 3 سپس بین دوازده اتم اکسیژن خارجی توزیع می شود که هر اتم دارای بار ¼- است. ساختارهای هیدراته مشابه توسط یون های (HO) 2 PO 2 - و HOPO 3 2- تشکیل می شوند که تقریباً به مقدار مساوی در موجودات زنده وجود دارند.

ترکیبات کلترات

گازهای نجیب (آرگون و غیره)، هیدروکربن های ساده و بسیاری از مواد دیگر به اصطلاح هیدرات های کریستالی را با آب تشکیل می دهند. بنابراین، زنون هیدرات Xe را تشکیل می دهد. 5 3/4 H 2 O، پایدار در حدود 2 درجه سانتیگراد و فشار جزئی زنون 1 اتمسفر. متان یک هیدرات مشابه، CH4 را تشکیل می دهد. 5 3/4 H 2 O.

مطالعات اشعه ایکس نشان داده است که این کریستال ها ساختاری دارند که در آن مولکول های آب به لطف پیوندهای هیدروژنی، شبکه ای شبیه به شبکه یخ تشکیل می دهند. در آن، هر مولکول آب توسط چهار مولکول دیگر که در راس یک چهار وجهی در فاصله 276 بعد از ظهر قرار دارند، احاطه شده است، اما با آرایش بازتر مولکول ها، که باعث تشکیل حفره ها (به شکل دوازده وجهی پنج ضلعی یا موارد دیگر می شود). چند وجهی با وجوه پنج ضلعی یا شش ضلعی) به اندازه ای بزرگ که می تواند حاوی اتم های گاز یا مولکول های دیگر باشد. شکل 2). کریستال هایی از این نوع نامیده می شوند کریستال های clathrate .

ساختار هیدرات زنون و هیدرات های آرگون، کریپتون، متان، کلر، برم، سولفید هیدروژن و برخی مواد دیگر در شکل نشان داده شده است. 2. یک سلول مکعبی از این ساختار دارای لبه ای در حدود 1200 pm است و حاوی 46 مولکول آب است.

شکل 2. ساختار یک کریستال clathrate از هیدرات زنون.

اتم های زنون در یک شبکه سه بعدی فضاهای خالی (هشت در هر سلول مکعبی) را اشغال می کنند و تشکیل می دهند.غرق در مولکول های آب شامل پیوندهای هیدروژنی (46 مولکول در هر سلول مکعب). راسموقعیت O-H O مانند یک کریستال یخ 276 بعد از ظهر است. دو اتم زنون با اتم های اکسیژن O O O و ½ ½ ½ در مراکز دوازده وجهی تقریباً منظم پنج ضلعی قرار دارند. شش اتم زنون باقی مانده درحدود ¼ ½;O ¾ ½; ½ O¼ 1/2O ¾; ¼ ½ Oدر مرکز تتراگون ها قرار دارند. هر یکهر 14 وجهی (یکی از آنها در مرکز تصویر مشخص شده است) دارای 24 راس (مولکول) است.آب)، دو وجه شش ضلعی و 12 وجه پنج ضلعی.

کلروفرم هیدرات CHC1 3. 17H2O ساختار کمی پیچیده تری دارد که در آن مولکول کلروفرم توسط یک چند وجهی 16 وجهی احاطه شده است که توسط 28 مولکول آب تشکیل شده است. همچنین می توان ترکیبات کلاترات را به دست آورد که در آن شبکه کریستالی با پیوندهای هیدروژنی توسط مولکول های آلی، به عنوان مثال، مولکول های اوره (H2N)2CO تشکیل می شود.

تفسیر جالبی از مکانیسم اثر بی حس کننده های شیمیایی بی اثر، مانند هالوتان F 3 CCBrClH و زنون، پیشنهاد شده است. بر اساس این مکانیسم، ماده بی حس کننده با تشکیل ساختارهای کلاتراتی که بر سیستم های ارتباطی بین سلولی طبیعی تأثیر می گذارد، ساختار آبی مایع بین سلولی یا درون سلولی را مختل می کند. بی حس کننده های موضعی از نظر مکانیسم اثر متفاوت هستند. مولکول های آنها می توانند پیوندهای هیدروژنی ایجاد کنند و احتمالاً اثر بی حسی از ترکیب مولکول های بی حس کننده با مولکول های پروتئین یا سایر مولکول های سازنده اعصاب حاصل می شود.

سایر حلال های الکترولیت

علاوه بر آب، برخی مایعات دیگر نیز می توانند به عنوان حلال های یونیزه کننده الکترولیت ها عمل کنند تا محلول هایی تشکیل دهند که جریان الکتریکی را هدایت می کنند. این مایعات شامل پراکسید هیدروژن، هیدروژن فلوراید، آمونیاک مایع و سیانید هیدروژن است. همه این مایعات مانند آب دارای ثابت دی الکتریک بالایی هستند. مایعات با ثابت دی الکتریک کم، مانند بنزن یا دی سولفید کربن، حلال های یونیزه کننده نیستند.

مایعات با ثابت دی الکتریک بالا گاهی اوقات نامیده می شوند مایعات قطبی .

ثابت دی الکتریک بالای آب، که تعیین کننده توانایی شگفت انگیز آب برای حل کردن مواد با ساختار یونی است، تا حدی نتیجه این واقعیت است که آب قادر به تشکیل پیوندهای هیدروژنی است. به لطف این پیوندها، مولکول های آب طوری قرار می گیرند که تا حدی میدان الکتریکی را خنثی کنند. پیوندهای هیدروژنی همچنین در مایعات دیگر - پراکسید هیدروژن، هیدروژن فلوراید، آمونیاک (نقطه جوش - 33.4 درجه سانتیگراد)، سیانید هیدروژن] تشکیل می شود که قادر به حل کردن مواد با ساختار یونی هستند.

انحلال پذیری

یک سیستم ایزوله در تعادل است , زمانی که خواص آن، به ویژه توزیع اجزا بین فازها، برای مدت طولانی ثابت بماند.

اگر یک سیستم در حالت تعادل از یک محلول و یک فاز دیگر که یکی از اجزای محلول به صورت ماده خالص است تشکیل شده باشد، غلظت این ماده در محلول نامیده می شود. انحلال پذیری از این ماده راه حل در این مورد نامیده می شود ثروتمند .

به عنوان مثال، محلولی از بوراکس در دمای 0 درجه سانتیگراد حاوی 1.3 گرم سدیم تترابورات بی آب Na 2 B 4 O 7 در 100 گرم آب با فاز جامد Na 2 B 4 O 7 در تعادل است. 10H 2 O (سدیم تترابورات دکاهیدرات)؛ با گذشت زمان، این سیستم تغییر نمی کند، ترکیب محلول ثابت می ماند. حلالیت Na 2 B 4 O 7 . بنابراین 10H 2 O در آب 1.3 گرم Na 2 B 4 O 7 در 100 گرم است یا با در نظر گرفتن آب هیدراتاسیون، 2.5 گرم Na 2 B 4 O 7 است. 10H 2 O در 100 گرم آب.

تغییر در فاز جامد

حلالیت Na 2 B 4 O 7 . 10H 2 O به سرعت با افزایش دما افزایش می یابد. در دمای 60 درجه سانتی گراد، حلالیت به 20.3 گرم Na 2 B 4 O 7 در هر 100 گرم می رسد. شکل 3). هنگامی که سیستم تا 70 درجه سانتیگراد گرم می شود و برای مدتی در این دما نگهداری می شود، پدیده جدیدی مشاهده می شود - فاز سوم ظاهر می شود - کریستالی با ترکیب Na 2 B 4 O 7. 5H 2 O، و فاز کریستالی قبلی ناپدید می شود. در این دما، حلالیت دکاهیدرات بیشتر از پنتاهیدرات است. یک محلول اشباع شده با دکاهیدرات نسبت به پنتا هیدرات فوق اشباع شده است و بنابراین کریستال های پنتا هیدرات از چنین محلولی رسوب می کنند. برای شروع فرآیند تبلور، گاهی اوقات لازم است یک "دانه" (کریستال های کوچک ماده ای که در محلول معین حل شده است) به محلول اضافه شود. متعاقباً فرآیند انحلال فاز ناپایدار و تبلور فاز پایدار تا زمانی که فاز ناپایدار ناپدید شود، رخ می دهد. سومین هیدرات تترابورات سدیم کرنیت Na 2 B 4 O 7 است. 4H 2 O - حلالیت بیشتری نسبت به دو دیگر دارد.

شکل 3. انحلال پذیری Na 2 بنابراین 4 . 10 اچ 2 O

در مورد در نظر گرفته شده، دکاهیدرات در دماهای تا 61 درجه سانتیگراد کمتر از پنتا هیدرات حل می شود و بنابراین فاز پایدار زیر این دما است. منحنی حلالیت این دو هیدرات در دمای 61 درجه سانتیگراد قطع می شود و بالاتر از این دما پنتا هیدرات در تماس با محلول پایدار است.

در فاز جامد پایدار، علاوه بر حلالیت، فرآیندهای دیگری نیز ممکن است رخ دهد. بنابراین، گوگرد ارتورومبیک در حلال های خاص در دمای کمتر از 95.5 درجه سانتیگراد، یعنی کمتر از دمای تبدیل متقابل این دو شکل، کمتر از گوگرد مونوکلینیک حل می شود. بالاتر از دمای مشخص شده، فرم مونوکلینیک کمتر محلول است. اصول ترمودینامیک ایجاب می کند که دمایی که در آن منحنی های حلالیت دو شکل از یک ماده را قطع می کنند برای همه حلال ها یکسان باشد و در همان زمان دمایی باشد که در آن منحنی های فشار بخار تقاطع می کنند.

وابستگی حلالیت به دما

حلالیت یک ماده می تواند با افزایش دما کم یا زیاد شود. سولفات سدیم یک مثال قانع کننده در این زمینه است. حلالیت Na 2 SO 4 . 10H 2 O (فاز جامد پایدار زیر 32.4 درجه سانتیگراد) با افزایش دما بسیار سریع افزایش می یابد و از 5 گرم Na 2 SO 4 در هر 100 گرم آب در 0 درجه سانتیگراد به 55 گرم در 32.4 درجه سانتیگراد افزایش می یابد. در دمای بالای 32.4 درجه سانتیگراد، فاز جامد پایدار Na 2 SO 4 است. حلالیت این فاز با افزایش دما به سرعت کاهش می یابد: از 55 گرم در 32.4 درجه سانتیگراد به 42 گرم در 100 درجه سانتیگراد. شکل 4).

شکل 4. انحلال پذیری Na 2 بنابراین 4 . 10 اچ 2 O بسته به دما

حلالیت اکثر نمک ها با افزایش دما افزایش می یابد. حلالیت بسیاری از نمک ها (NaCl، K2CrO7) تنها کمی با افزایش دما تغییر می کند. و فقط برخی از نمک ها، به عنوان مثال Na 2 SO 4، FeSO 4. H 2 O و Na 2 CO 3. H 2 O دارای حلالیت است که با افزایش دما کاهش می یابد ( شکل 4و شکل 5).

شکل 5. منحنی های حلالیت برای برخی از نمک ها در آب

وابستگی حلالیت به ماهیت املاح و حلال

حلالیت مواد در حلال های مختلف بسیار متفاوت است، با این حال، چندین قانون کلی در رابطه با حلالیت ایجاد شده است که عمدتاً برای ترکیبات آلی اعمال می شود.

یکی از این قوانین بیان می کند که یک ماده تمایل به حل شدن در حلال هایی دارد که از نظر شیمیایی شبیه به آن هستند. بنابراین، نفتالین هیدروکربنی C 10 H 8 دارای حلالیت بالا در بنزین است که مخلوطی از هیدروکربن ها است، حلالیت کمی در الکل اتیلیک C 2 H 5 OH که مولکول های آن از زنجیره های هیدروکربنی کوتاه با گروه های هیدروکسیل تشکیل شده است، و بسیار ضعیف است. حلالیت در آب که با هیدروکربن ها بسیار متفاوت است. در عین حال، اسید بوریک B(OH) 3 که یک هیدروکسید است، حلالیت متوسطی در آب و الکل دارد، یعنی در موادی که دارای گروه های هیدروکسیل هستند و در بنزین نامحلول است. سه حلال ذکر شده خودشان همین قانون را تأیید می کنند: هم بنزین و هم آب با الکل مخلوط می شوند (در آن حل می شوند)، در حالی که بنزین و آب به طور متقابل فقط در مقادیر بسیار کمی حل می شوند.

این حقایق را می توان به شرح زیر توضیح داد: گروه های هیدروکربنی (که فقط از اتم های کربن و هیدروژن تشکیل شده اند) یکدیگر را بسیار ضعیف جذب می کنند، همانطور که توسط نقاط ذوب و جوش پایین هیدروکربن ها در مقایسه با سایر مواد تقریباً هم وزن مولکولی نشان می دهد. در عین حال، یک جاذبه بین مولکولی بسیار قوی بین گروه های هیدروکسیل و مولکول های آب وجود دارد. نقطه ذوب و جوش آب بالاتر از دمای مربوط به هر ماده دیگری با وزن مولکولی کوچک است. این جاذبه قوی تا حدی به دلیل ماهیت یونی پیوندهای O-H است که بار الکتریکی روی اتم ها ایجاد می کند. سپس اتم های هیدروژن با بار مثبت به اتم های اکسیژن با بار منفی سایر مولکول ها جذب می شوند و پیوندهای هیدروژنی تشکیل می دهند و مولکول ها را محکم در کنار هم نگه می دارند.

مدت، اصطلاح آب دوست اغلب به مواد یا گروه هایی اطلاق می شود که آب را جذب می کنند و این اصطلاح آبگریز در رابطه با مواد یا گروه هایی که آب را دفع می کنند و هیدروکربن ها را جذب می کنند استفاده می شود. در واقع، مولکول های یک ماده آبگریز توسط نیروهای جاذبه الکترونیکی واندروالسی بر روی مولکول های آب و مولکول های هیدروکربن عمل می کنند. حلالیت بخار آب، به عنوان مثال، در نفت سفید (مخلوطی از هیدروکربن ها) در دمای 25 درجه سانتی گراد و فشار 0.0313 اتمسفر (یعنی در فشار بخار اشباع بالای آب مایع در این دما) 72 میلی گرم در هر کیلوگرم حلال است. ، در حالی که حلالیت متان در همان فشار جزئی کمی کمتر است - 10 میلی گرم در 1 کیلوگرم نفت سفید. مولکول های آب تا حدودی قوی تر از مولکول های متان به سمت مولکول های نفت سفید جذب می شوند. تفاوت بین آب و متان در این است که در فشارهای جزئی بالاتر، بخار آب به مایع تبدیل می شود که توسط پیوندهای هیدروژنی بین مولکولی تثبیت می شود، در حالی که متان همچنان به صورت گاز باقی می ماند.

حلالیت متان در حلال های قطبی تقریباً مشابه حلال های غیر قطبی است. در الکل های متانول CH 3 OH تا پنتانول (آمیل الکل) C 5 H 11 OH، حلالیت متان 72-80٪ از مقدار نفت سفید است. نیروهای جاذبه واندروالسی بین مولکول های حلال و مولکول های متان برای حلال های مختلف تقریباً یکسان است. از طرف دیگر، حلالیت بخار آب در فشار 0.313 اتمسفر در آمیل الکل 1400 برابر بیشتر از نفت سفید است و آب به هر نسبت با الکل های سبک قابل اختلاط است.

موادی که از مولکول‌های کوچک غیرقطبی مانند اکسیژن، نیتروژن و متان تشکیل شده‌اند، حدود 10 برابر کمتر از حلال‌های غیر قطبی در آب حل می‌شوند. موادی که از مولکول‌های بزرگ‌تر و غیرقطبی تشکیل شده‌اند، اساساً در آب نامحلول هستند، اما تمایل دارند به خوبی در حلال‌های غیرقطبی حل شوند. به نظر می رسد آب در برابر گنجاندن این مولکول ها مقاومت می کند، زیرا تشکیل حفره های لازم برای این امر با پارگی یا تغییر شکل پیوندهای هیدروژنی بین مولکول های آب همراه است. ترکیباتی مانند بنزین و نفتالین در آب حل نمی شوند زیرا مولکول های آنها در محلول مانع از تشکیل پیوندهای هیدروژنی قوی به مولکول های آب می شود که در آب خالص وجود دارد. از سوی دیگر، اسید بوریک در آب محلول است زیرا کاهش تعداد پیوندهای بین مولکول های آب با تشکیل پیوندهای هیدروژنی قوی بین مولکول های آب و گروه های هیدروکسیل مولکول های اسید بوریک جبران می شود.

حلالیت نمک ها و هیدروکسیدها در آب

هنگام مطالعه شیمی معدنی، به ویژه تجزیه و تحلیل کیفی، دانستن حلالیت تقریبی مواد پرکاربرد مفید است. قوانین حلالیت ساده در زیر آورده شده است. این قوانین برای ترکیبات کاتیون های رایج اعمال می شود: 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+ و Pb 2+ . وقتی گفته می شود ماده ای "محلول" است، به این معنی است که حلالیت آن تقریباً از 1 گرم در 100 میلی لیتر (تقریباً 0.1) فراتر می رود. متوسط کاتیون)، و هنگامی که آنها می گویند که یک ماده "نامحلول" است، به این معنی است که حلالیت آن از 0.1 گرم در 100 میلی لیتر (تقریبا 0.01) تجاوز نمی کند. م):موادی با حلالیت در این حدود یا نزدیک به آنها نامیده می شوند رشد متوسطلبه

کلاس محلول:

همه نیترات ها محلول

همه استات ها محلول

همه کلریدها , برومیدها و یدیدها محلول، به استثنای ترکیبات مربوط به نقره، جیوه (I) (جیوه با حالت اکسیداسیون + 1) و سرب. ترکیبات PbC1 2 و PbBr 2 به طور متوسط ​​در آب سرد (1 گرم در 100 میلی لیتر در دمای 20 درجه سانتیگراد) و بهتر در آب گرم (به ترتیب 3 و 5 گرم در 100 میلی لیتر در 100 درجه سانتیگراد) محلول هستند.

همه سولفات ها محلول، به استثنای باریم، استرانسیوم و سولفات های سرب. CaSO 4، Ag 2 SO 4 و Hg 2 SO 4 نسبتاً محلول هستند.

تمام نمک ها در سه من، پتاسیم و آمونیوم محلول: موارد استثنا عبارتند از NaSb(OH) 6 (آنتیمونات سدیم)، K 2 PtCl 6 (هگزا کلروپلاتینات پتاسیم)، (NH 4) 2 PtCl 6، K 3 Co(TO 2) 6 (هگزانیتروکبالتات پتاسیم)، (NH 4) 3Co (NO 2) 6 و KClO 4.

دسته مواد نامحلول :

همه هیدروکسیدها نامحلول، به استثنای هیدروکسیدهای فلزات قلیایی، آمونیوم و باریم؛ Ca(OH) 2 و Sr(OH) 2 نسبتاً محلول هستند.

همه متوسط کربنات ها و فسفات ها نامحلول، به استثنای ترکیبات مربوط به فلزات قلیایی و آمونیوم. بسیاری از کربنات ها و فسفات های اسیدی مانند Ca(HCO 3) 2 و Ca(H 2 PO 4) 2 محلول هستند.

همه سولفیدها , به استثنای سولفیدهای فلزات قلیایی، آمونیوم و فلزات قلیایی خاکی، نامحلول.

K. x. n O. V. Mosin

منبع ادبی : L. Poling، P. Poling. / ترجمه M.V. ساخاروف. اد. M. L. Karapetyants. شیمی، مسکو 1978.

مارگاریتا خالیسوا
خلاصه درس "آب یک حلال است. تصفیه آب"

موضوع: آب یک حلال است. تصفیه آب.

هدف: تحکیم این درک که مواد موجود در آب ناپدید نمی شوند، اما حل کردن.

وظایف:

1. شناسایی موادی که حل کردندر آب و که نیستند در آب حل شود.

2. روش نظافت را معرفی کنید آب - با فیلتراسیون.

3. ایجاد شرایط برای شناسایی و آزمایش روش های مختلف نظافت اب.

4. ادغام دانش در مورد قوانین رفتار ایمن هنگام کار با مواد مختلف.

5. با الگوبرداری از موقعیت های مشکل و حل آنها، تفکر منطقی را توسعه دهید.

6. در هنگام کار با مواد مختلف دقت و رفتار ایمن را پرورش دهید.

7. علاقه به فعالیت های شناختی و آزمایش را در خود پرورش دهید.

حوزه های آموزشی:

توسعه شناختی

توسعه اجتماعی و ارتباطی

رشد فیزیکی

کار واژگان:

غنی سازی: فیلتر، فیلتر

فعال سازی: قیف

کار مقدماتی: گفتگو در مورد آب، نقش آن در زندگی انسان. مشاهدات آب را در مهد کودک و خانه انجام داد. آزمایش با آب؛ به تصاویر مربوط به موضوع نگاه کرد « اب» ; در طول تحقیق و آزمایش با قوانین ایمنی آشنا شد. پرسیدن معماها در مورد آب؛ خواندن داستان، افسانه های محیطی؛ بازی در مورد آب

نمایشی و تصویری مواد: عروسکی با کت و شلوار آبی "قطره".

جزوه: لیوان خالی با آب; حلال ها: شکر، نمک، آرد، ماسه، رنگ خوراکی، روغن سبزیجات; قاشق پلاستیکی، قیف، دستمال گاز، پد پنبه ای، پیش بند پارچه روغنی، لیوان چای، لیمو، مربا، بشقاب یکبار مصرف، پارچه روغنی برای میز.

حرکت GCD

مربی: - بچه ها، قبل از شروع گفتگو با شما، می خواهم برای شما آرزو کنم معما:

در دریاها و رودخانه ها زندگی می کند

اما اغلب در آسمان پرواز می کند.

چگونه او از پرواز خسته می شود؟

دوباره روی زمین می افتد. (اب)

آیا می توانید حدس بزنید که گفتگو در مورد چیست؟ در مورد آب درست است. ما قبلاً این را می دانیم آب یک مایع است.

بیایید به یاد بیاوریم که چه خواصی دارد ابما با کمک آزمایشات روی دیگران ایجاد کردیم کلاس ها. فهرست کنید.

فرزندان:

1. U آب بو ندارد.

2. بدون سلیقه

3. شفاف است.

4. بی رنگ.

5. ابشکل ظرفی را می گیرد که در آن ریخته می شود.

6. وزن دارد.

مربی: - درست. آیا می خواهید دوباره با آب آزمایش کنید؟ برای انجام این کار، باید به طور خلاصه به دانشمندان تبدیل شویم و به آزمایشگاه خود نگاه کنیم آزمایش:

به راست بپیچید، به چپ بپیچید،

خودتان را در آزمایشگاه پیدا کنید.

(بچه ها به مینی آزمایشگاه نزدیک می شوند).

مربی: - بچه ها، ببینید چه کسی دوباره به ما می آید؟ و چه چیز جدیدی در آزمایشگاه وجود دارد؟

فرزندان: - "قطره", نوه پدربزرگ جعبه دانا و زیبا.

می خواهید بدانید در این جعبه چیست؟ حدس بزن پازل ها:

1. به طور جداگانه - من خیلی خوشمزه نیستم،

اما در غذا - همه نیاز دارند (نمک)

2. من مثل برف سفید هستم

به افتخار همه.

آن را در دهانم گرفتم -

آنجا ناپدید شد. (قند)

3. از من چیزکیک می پزند،

و پنکیک و پنکیک.

اگر در حال درست کردن خمیر هستید،

آنها باید من را زمین بگذارند (ارد)

4. زرد، نه خورشید،

داره میباره نه اب,

در تابه کف می کند،

پاشیدن و هیس (روغن)

رنگ خوراکی - در آشپزی برای تزئین کیک و رنگ کردن تخم مرغ استفاده می شود.

شن - برای ساخت و ساز، با آن در جعبه ماسه بازی بازی کنید.

کودکان لوله های آزمایش را با مواد بررسی می کنند.

مربی: - من همه این مواد را آوردم "قطره"تا بتوانیم به او کمک کنیم بفهمد هنگام تعامل با آب چه اتفاقی برای آب می افتد.

مربی: - برای شروع کارمان با آب به چه چیزهایی نیاز داریم؟

فرزندان: - پیش بند.

(بچه ها پیش بند پارچه روغنی می پوشند و به سر میز می روند که در آن لیوان های آب تمیز روی سینی وجود دارد).

مربی: - قبل از شروع کار با اینها، قوانین را به خاطر بسپاریم مواد:

فرزندان:

1. شما نمی توانید مواد را بچشید - احتمال مسمومیت وجود دارد.

2. باید با احتیاط بو کنید، زیرا این مواد می توانند بسیار سوزاننده باشند و می توانند مجاری تنفسی شما را بسوزانند.

مربی: - دانیل به شما نشان می دهد که چگونه این کار را به درستی انجام دهید (با کف دستش بوی شیشه را هدایت می کند).

I. تحقیق کار:

مربی: - بچه ها، فکر می کنید چه چیزی تغییر می کند اگر این مواد را در آب حل کنید?

من قبل از مخلوط کردن مواد با آب به نتایج مورد انتظار کودکان گوش می دهم.

مربی: - بیا چک کنیم.

به بچه ها پیشنهاد می کنم هر کدام یک لیوان آب بخورند.

مربی: - نگاه کنید و مشخص کنید کدام یک آنجاست اب?

فرزندان: - آب شفاف است، بی رنگ، بی بو، سرد.

مربی: - یک لوله آزمایش با ماده ای که انتخاب کرده اید بردارید و در یک لیوان آب حل کنید، با قاشق هم بزنید.

در حال بررسی هستیم. من به جواب بچه ها گوش می دهم. آیا آنها درست حدس زدند؟

مربی: - شکر و نمک چی شد؟

نمک و شکر سریع در آب حل شود, آب شفاف باقی می ماند، بی رنگ

آرد هم در آب حل شود، ولی آب کدر می شود.

اما بعد از آب برای مدتی می ایستد، آرد ته نشین می شود، اما راه حلهمچنان ابری است

اببا ماسه کثیف شد، کدر شد، اگر دیگر آن را هم نزنید، ماسه به ته لیوان فرو رفت، دیده می شود، یعنی نمی شود منحل شد.

پودر غذا حلالبه سرعت تغییر رنگ داد اب، به معنای، خوب حل می شود.

نفت نیست در آب حل می شود: یا هست گسترش می یابدروی سطح آن به صورت یک لایه نازک، یا به شکل قطرات زرد در آب شناور می شود.

آب یک حلال است! اما نه همه مواد در آن حل شود.

مربی: - بچه ها، ما با شما کار کردیم و "قطره"ما را به استراحت دعوت می کند

(بچه ها پشت میز دیگری می نشینند و یک بازی انجام می شود.

یک بازی: «مزه نوشیدنی را حدس بزنید (چای)».

نوشیدن چای با طعم های مختلف: شکر، مربا، لیمو.

II کار تجربی.

به جدول 1 نزدیک می شویم.

مربی: - بچه ها آیا میشه آب رو از این موادی که ما داریم تصفیه کنیم منحل شد? آن را به حالت شفاف قبلی، بدون رسوب برگردانید. چگونه انجامش بدهیم؟

من به شما پیشنهاد می کنم عینک خود را بردارید راه حل هاو به جدول 2 بروید.

مربی: - می توانید آن را فیلتر کنید. برای این کار به فیلتر نیاز دارید. فیلتر از چه چیزی می توان ساخت؟ ما این کار را با استفاده از یک دستمال گاز و یک پد پنبه ای انجام خواهیم داد. من به شما نشان می دهم (یک دستمال گازی که چند لایه تا شده و یک پد پنبه ای داخل قیف گذاشته و در یک لیوان خالی قرار می دهم).

ساخت فیلتر با کودکان

روش فیلترینگ را نشان می دهم و بعد خود بچه ها با ماده ای که انتخاب کرده اند آب را فیلتر می کنند.

به بچه ها یادآوری می کنم که عجله نکنید، در یک جریان کوچک بریزید راه حلداخل یک قیف با فیلتر من صحبت می کنم ضرب المثل: "اگر عجله کنید، مردم را می خندانید".

بیایید ببینیم بعد از فیلتر کردن چه اتفاقی افتاد اببا مواد مختلف

روغن به سرعت فیلتر شد چون اینطور نبود در آب حل می شود، آثار روغن به وضوح روی فیلتر قابل مشاهده است. در مورد شن هم همین اتفاق افتاد. عملا هیچ ماده ای که خوب بود فیلتر نشد در آب حل می شود: شکر، نمک.

اببا آرد بعد از صاف کردن شفاف تر شد. بیشتر آرد روی فیلتر می‌نشیند، فقط ذرات بسیار ریز از فیلتر می‌لغزند و به شیشه می‌رسند. ابکاملا شفاف نیست

پس از فیلتر کردن رنگ، رنگ فیلتر تغییر کرد، اما فیلتر شد راه حلنیز رنگی باقی ماند.

نتیجه GCD:

1. چه موادی در آب حل شود? - شکر، نمک، رنگ، آرد.

2. کدام مواد نیستند در آب - ماسه حل می شود، روغن

3. با چه روش نظافتی آبی که ملاقات کردیم? - فیلتر کردن

4. با چی؟ – فیلتر

5. آیا همه قوانین ایمنی را رعایت کردند؟ (یک مثال).

6. چه جالب (جدید)امروز فهمیدی؟

مربی: - امروز یاد گرفتی آب یک حلال است، بررسی کرد چه موادی حل کردندر آب و اینکه چگونه می توانید آب را از مواد مختلف تصفیه کنید.

"قطره"از کمک شما متشکرم و آلبومی را برای ترسیم آزمایش های خود به شما می دهد. با این کار تحقیقات ما به پایان رسید، ما از آزمایشگاه به گروه:

به راست بپیچید، به چپ بپیچید.

دوباره خود را در گروه خواهید یافت.

ادبیات:

1. A. I. Ivanova مشاهدات و آزمایشات اکولوژیکی در مهد کودک

2. G. P. Tugusheva, A. E. Chistyakova فعالیت های تجربی کودکان پیش دبستانی متوسط ​​و ارشد سن پترزبورگ: Childhood-Press 2010.

3. فعالیت های پژوهشی شناختی پیش دبستانی های بزرگتر - کودک در مهدکودک شماره 3،4،5 2003.

4. فعالیت پژوهشی یک پیش دبستانی - د/و شماره 7 1380.

5. آزمایش با آب و هوا - D/V شماره 6، 2008.

6. فعالیت های تجربی در مهدکودک - معلم موسسه آموزشی پیش دبستانی شماره 9، 1388.

7. بازی - آزمایش یک پیش دبستانی کوچکتر - آموزش پیش دبستانی شماره 5 2010.