Тема: " Розчин та його компоненти. Вода як розчинник. Будова молекули води. Поняття про водневий зв'язок.

Мета: вивчити склад розчину; ознайомиться звластивостями води як універсального розчинника.

Подивися урок, вивчи теорію.

Будова молекули води

Теорія:

Вода в природі

Вода (гідроген оксид) H2O — найпоширеніша речовина на Землі. Це єдина речовина, яка існує на планеті одночасно в трьох агрегатних станах. Рідка вода покриває 75% земної поверхні річками, озерами, морями і океанами. Велика кількість твердої води у вигляді льоду зосереджена на Північному і Південному полюсах. Газоподібна вода міститься в атмосфері.

Будова молекули води

Вода — складна речовина, утворена атомами двох елементів — Оксигену і Гідрогену.

Запишемо електронні формули атомів Гідрогену та Оксигену:

а)Два неспарені p— електрони атома Оксигену утворюють з s — електронами двох атомів Гідрогену два ковалентні зв'язки:

⋅⋅

H:O:H

⋅⋅

б)Формула молекули води — H2O. Структурна формули води:H−O

|

H

Молекула води має кутову будову. Кут між зв'язками становить 104,5°.

Оскільки атом Оксигену є більш електронегативним, ніж атоми Гідрогену, що сполучені з ним, спільні електронні пари зміщуються до атома Оксигену.Зв'язки між атомами H і Oє полярними. На кінці молекули, де знаходяться ядра атомів Гідрогену, утворюється частково позитивний заряд — δ+. Біля атомів Оксигену — частково негативний заряд — δ−. Таким чином утворюється диполь.

Диполь — це система двох зарядів (δ+ і δ−), протилежних за знаком, але однакових за величиною.

Таку молекулу називають полярною.

Полярність молекул води впливає на її властивості. Молекули води притягуються одна до одної внаслідок електростатичної взаємодії атомів

Hі Oрізних молекул.

Таку взаємодію називають водневим зв'язком.

Механізм утворення такого зв'язку полягає у сполученні атомів Гідрогену з атомами інших сильно електронегативних елементів (Флуору, Нітрогену, тощо).

Водневий зв'язок — це зв'язок між атомами Гідрогену і атомом більш електронегативних елементів тієї самої речовини.

Водневий зв'язок значно слабший, ніж ковалентний або йонний, проте він суттєво впливає на фізичні властивості речовин.

Вода — добрий розчинник багатьох речовин. Процеси розчинення зумовлені водневими зв'язками.

Оскільки атом Оксигену є більш електронегативним, ніж атоми Гідрогену, що сполучені з ним, спільні електронні пари зміщуються до атома Оксигену.

Зв'язки між атомами H і Oє полярними. На кінці молекули, де знаходяться ядра атомів Гідрогену, утворюється частково позитивний заряд — δ+. Біля атомів Оксигену — частково негативний заряд — δ−. Таким чином утворюється диполь.

Диполь — це система двох зарядів (δ+і δ−), протилежних за знаком, але однакових за величиною.

Таку молекулу називають полярною.

Полярність молекул води впливає на її властивості. Молекули води притягуються одна до одної внаслідок електростатичної взаємодії атомів

Hі O різних молекул.

Таку взаємодію називають водневим зв'язком. Водневий зв'язок позначають крапками.

Водневий зв'язок утворюється не тільки між молекулами води, але і в інших сильно полярних молекулах, наприклад у амоніаку, чи гідроген флуориду. Механізм утворення такого зв'язку полягає у сполученні атомів Гідрогену з атомами інших сильно електронегативних елементів (Флуору, Нітрогену, тощо).

Водневий зв'язок між молекулами води:

Схема утворення розчину

Відмінні ознаки істиних розчинів, емульсій і суспензій

Теорія:

При змішуванні деяких речовин з водою (глини, рослинної олії та ін.) утворюються не розчини, а суспензії. Суспензії — це каламутні неоднорідні суміші, до яких відносять також і емульсії.

При змішуванні твердих речовин з водою можуть утворюватися суспензії, рідких — емульсії. Суспензії і емульсії, на відміну від розчинів, з часом відстоюються.

Приклад:

При збовтуванні води з піском утворюється каламутна суспензія, у якій частинки піску незабаром осядуть вниз.

При збовтуванні рослинної олії з водою отримується емульсія, при відстоюванні краплі олії незабаром піднімуться вгору (оскільки густина олії менше густини води).

Розглянемо характеристики суспензій і розчинів за таким планом:

1. Прозорість.

2. Однорідність.

3. Здатність осаджуватися.

4. Здатність затримуватися фільтрами.

5. Приклад.

Cуспензія

1. Каламутна.

2. Неоднорідна. Частинки видно неозброєним оком.

3. Частинки легко осідають (протягом декількох хвилин).

4. Частинки затримуються звичайними фільтрами (фільтрувальної папером та ін.).

5. Суміш глини з водою.

Емульсія

1. Каламутна.

2. Неоднорідна. Окремі краплі видно неозброєним оком.

3. Частинки легко осідають (спливають) (протягом декількох хвилин).

4. Частинки затримуються звичайними фільтрами (фільтрувальним папером та ін.).

5. Суміш рослинної олії з водою.

Розчин

(істинний)

1.Прозорий.

2. Однорідний. Частинки не видно навіть у мікроскоп.

3. Частинки не осідають.

4. Частинки не затримуються фільтрами (навіть ультрафільтрами).

5. Розчин цукру у воді.

Зверни увагу!

Прозорість і однорідність є характерними ознаками справжніх розчинів. Причиною такої відмінності розчинів від суспензій є те, що розмір частинок розчиненої речовини в розчинах значно менша, ніж у суспензіях.

За матеріалами сайту "Мій клас".

Цікаво:

Водневі зв'язки слабкі, у 15-20 разів слабше ковалентних. Але, наприклад, у рідкій воді їх дуже багато, тому для того, щоби перевести воду з рідкого стану в пароподібний, потрібно багато енергії. Ця енергія буде витрачатися на розрив водневих зв'язків між молекулами. Тому у води аномально висока температура кипіння — +100 °С.

Якби не було водневих зв'язків, вода за звичайних умов повинна була б бути газом, як і H₂S. Тим більше, що у води менша молярна маса, ніж у гідроген сульфіду.

Наявністю у воді водневих зв'язків пояснюється високий ступінь упорядкованості її молекул, що зближує рідку воду з твердим тілом. З іншого боку, внаслідок таких зв'язків виникають численні порожнини, які визначають відносну «рихлість» твердої води — льоду (рис. 18). Це причина того, що він легше, ніж рідка вода: у порожнинах міститься повітря, густина зменшується. З цієї ж причини лід і сніг є гарними теплоізоляторами: вони допомагають тваринам і рослинам пережити морози.

Поняття водневого зв'язку нам знадобиться під час розгляду механізму розчинення речовин.

За матеріалами підручника "Хімія", 9 клас, автор Т.М.Гранкіна.

Тренування:

Домашнє завдання:

1. Вивчити параграф.

2. Виконати завдання після параграфа.