Soluțiile joacă un rol foarte important în natură, știință și tehnologie. Apa, care este atât de răspândită în natură, conține întotdeauna substanțe dizolvate. ÎN apa dulce sunt puține râuri și lacuri, în timp ce în apa de mare conţine aproximativ 3,5% săruri dizolvate.
În oceanul primordial (în timpul apariției vieții pe Pământ), se presupunea că fracția de masă a sărurilor este scăzută, aproximativ 1%.
„În această soluție s-au dezvoltat pentru prima dată organismele vii, iar din această soluție au primit ionii și moleculele necesare creșterii și vieții lor... În timp, organismele vii s-au dezvoltat și s-au schimbat, ceea ce le-a permis să părăsească mediul acvatic și să se miște să aterizeze și apoi să se ridice în aer. Ei au dobândit această capacitate prin păstrarea unei soluții apoase în corpul lor sub formă de lichide care conțin aportul necesar de ioni și molecule”, așa evaluează celebrul chimist american, laureat, rolul soluțiilor în apariția și dezvoltarea vieții pe Pământ Premiul Nobel Linus Pauling. În interiorul nostru, în fiecare celulă a noastră, există o reamintire a oceanului primar în care a apărut viața - soluția apoasă care oferă viața însăși.
În fiecare organism viu, o soluție magică care formează baza sângelui curge la nesfârșit prin vase - artere, vene și capilare, fracția de masă a sărurilor din el este aceeași ca și în oceanul primar - 0,9%. Procesele fizice și chimice complexe care apar în corpurile umane și animale apar și în soluții. Digestia implică transferul de nutrienți în soluție. Soluțiile apoase naturale participă la procesele de formare a solului și furnizează plantelor nutrienți. Mulți procese tehnologiceîn industria chimică și în alte industrii, de exemplu, producția de sifon, îngrășăminte, acizi, metale, hârtie, apar în soluții. Studierea proprietăților soluțiilor necesită mult loc important V stiinta moderna. Deci care este o soluție?
Diferența dintre o soluție și alte amestecuri este că particulele componente sunt distribuite uniform în el și în orice microvolum al unui astfel de amestec compoziția este aceeași.
Prin urmare, soluțiile au fost înțelese ca amestecuri omogene formate din două sau mai multe părți omogene. De la această idee a venit teoria fizică solutii.
Susținătorii teoriei fizice a soluțiilor, care a fost dezvoltată de Van't Hoff, Arrhenius și Ostwald, credeau că procesul de dizolvare este rezultatul difuziei, adică al pătrunderii unei substanțe dizolvate în spațiile dintre moleculele de apă.
Spre deosebire de ideile teoriei fizice a soluțiilor, D.I. Mendeleev și susținătorii teoriei chimice a soluțiilor au susținut că dizolvarea este rezultatul interacțiunii chimice a unei substanțe dizolvate cu moleculele de apă. Prin urmare, este mai corect (mai precis) să definiți o soluție ca un sistem omogen format din particule dintr-o substanță dizolvată, un solvent și produsele interacțiunii lor.
Ca rezultat al interacțiunii chimice a unei substanțe dizolvate cu apa, se formează compuși - hidrați. Interacțiunea chimică este indicată de semne de reacții chimice precum fenomenele termice în timpul dizolvării. De exemplu, amintiți-vă că dizolvarea acidului sulfuric în apă eliberează o cantitate atât de mare de căldură încât soluția poate fierbe și, prin urmare, acidul este turnat în apă (și nu invers).
Dizolvarea altor substanțe, cum ar fi clorura de sodiu și nitratul de amoniu, este însoțită de absorbția căldurii.
M.V. Lomonosov a stabilit că soluțiile îngheață la o temperatură mai mică decât solventul. În 1764, el a scris: „Înghețurile nu pot transforma cu ușurință saramura sărată în gheață, deoarece depășesc saramura proaspătă”.
Hidrații sunt compuși fragili ai unor substanțe cu apă care există în soluție. Dovada indirectă a hidratării este existența hidraților cristalini solizi – săruri care conțin apă. În acest caz se numește cristalizare. De exemplu, tratează bine hidrații cristalini faimoasa sare culoarea albastra - sulfat de cupru CuSO 4 5H 2 O. Sulfat de cupru (II) anhidru - cristale alb. Schimbarea culorii sulfatului de cupru (II) în albastru atunci când este dizolvat în apă și existența cristalelor albastre de sulfat de cupru este o altă dovadă a teoriei hidratării lui D. I. Mendeleev.
În prezent, a fost adoptată o teorie care îmbină ambele puncte de vedere – fizic teoria chimică solutii. A fost prezis încă din 1906 de D.I. Mendeleev în minunatul său manual „Fundamentals of Chemistry”: „Cele două aspecte indicate ale dizolvării și ipotezele încă aplicate la luarea în considerare a soluțiilor, deși au puncte de plecare parțial diferite, dar fără nicio îndoială, conform va duce cel mai probabil la teorie generală soluții, deoarece aceleași legi generale guvernează atât fenomenele fizice, cât și cele chimice.”
Solubilitatea substanțelor în apă depinde de temperatură. De regulă, solubilitatea solidelor în apă crește odată cu creșterea temperaturii (Fig. 126), iar solubilitatea gazelor scade, astfel încât apa poate fi aproape complet eliberată de gazele dizolvate în ea prin fierbere.
Orez. 126.
Solubilitatea substanțelor în funcție de temperatură
Dacă clorura de potasiu KCl, folosită ca îngrășământ, este dizolvată în apă, atunci temperatura camerei(20 °C) doar 34,4 g de sare se pot dizolva în 100 g de apă; indiferent cât de mult se amestecă soluția cu restul de sare nedizolvată, nu se va mai dizolva sare - soluția va fi saturată cu această sare la o anumită temperatură.
Dacă la această temperatură se dizolvă mai puțin de 34,4 g de clorură de potasiu în 100 g de apă, atunci soluția va fi nesaturată.
Este relativ ușor să obțineți soluții suprasaturate din unele substanțe. Acestea includ, de exemplu, hidrații de cristal - sarea Glauber (Na2SO410H2O) și sulfatul de cupru (CuSO45H2O).
Soluțiile suprasaturate se prepară după cum urmează. Se prepară o soluție saturată de sare la temperatura ridicata, de exemplu la punctul de fierbere. Excesul de sare se filtrează, balonul cu filtratul fierbinte se acoperă cu vată și cu grijă, evitând agitarea, se răcește lent la temperatura camerei. Solutia astfel preparata, ferita de socuri si praf, poate fi depozitata destul de mult timp. Dar de îndată ce o baghetă de sticlă este introdusă într-o astfel de soluție suprasaturată, în vârful căreia se află mai multe boabe din această sare, cristalizarea ei din soluție începe imediat (Fig. 127).
Orez. 127.
Cristalizarea instantanee a unei substanțe dintr-o soluție suprasaturată
Sarea Glauber este utilizată pe scară largă ca materie primă în fabricile chimice. Este exploatat iarna în Golful Kara-Bogaz-Gol, care este relativ izolat de Marea Caspică. Vara din cauza de mare viteză Pe măsură ce apa se evaporă, golful este umplut cu o soluție de sare foarte concentrată. Iarna, din cauza scaderii temperaturii, solubilitatea acesteia scade si sarea cristalizeaza, care sta la baza extragerii acesteia. Vara, cristalele de sare se dizolvă și producția se oprește.
În cea mai sărată dintre mările lumii - Marea Moartă - concentrația de săruri este atât de mare încât cristale bizare cresc pe orice obiect plasat în apa acestei mări (Fig. 128).
Orez. 128.
În apa Mării Moarte, cristale frumoase și complicate cresc din sărurile dizolvate în ea.
Când lucrați cu substanțe, este important să cunoașteți solubilitatea acestora în apă. O substanță este considerată foarte solubilă dacă mai mult de 1 g din această substanță se dizolvă în 100 g de apă la temperatura camerei. Dacă, în astfel de condiții, mai puțin de 1 g dintr-o substanță se dizolvă în 100 g de apă, atunci o astfel de substanță este considerată ușor solubilă. Substanțele practic insolubile includ acelea a căror solubilitate este mai mică de 0,01 g în 100 g de apă (Tabelul 9).
Tabelul 9
Solubilitatea unor săruri în apă la 20 °C
Nu există substanțe complet insolubile în natură. De exemplu, chiar și atomii de argint trec ușor în soluție din produsele plasate în apă. După cum știți, o soluție de argint în apă ucide microbii.
Cuvinte și expresii cheie
- Soluții.
- Teorii fizice și chimice ale soluțiilor.
- Fenomene termice în timpul dizolvării.
- Hidrati si hidrati cristalini; apa de cristalizare.
- Soluții saturate, nesaturate și suprasaturate.
- Substanțe foarte solubile, ușor solubile și practic insolubile.
Lucrați cu computerul
- Consultați aplicația electronică. Studiați materialul lecției și finalizați sarcinile atribuite.
- Căutați pe Internet adrese de email, care poate servi surse suplimentare, dezvăluind conținutul cuvintelor cheie și al expresiilor din paragraf. Oferiți-vă ajutorul profesorului în pregătirea unei noi lecții - faceți un raport asupra cuvintelor și frazelor cheie din următorul paragraf.
Întrebări și sarcini
- De ce o bucată de zahăr se dizolvă mai repede în ceaiul fierbinte decât în ceaiul rece?
- Dați exemple de substanțe foarte solubile, ușor solubile și practic insolubile din diferite clase în apă, folosind tabelul de solubilitate.
- De ce acvariile nu pot fi umplute cu apă fiartă, răcită rapid (trebuie să stea câteva zile)?
- De ce rănile se spală mai repede cu apă în care au fost puse obiecte de argint?
- Folosind Figura 126, determinați fracția de masă a clorurii de potasiu conținută într-o soluție saturată la 20 °C.
- Poate fi saturată și o soluție diluată?
- Un volum suficient de soluție de clorură de bariu a fost adăugat la 500 g de soluție de sulfat de magneziu saturată la 20 °C (vezi Fig. 126). Aflați masa precipitatului care a căzut.
Scop: a afla experimental care solide se dizolvă în apă și care nu se dizolvă în apă.
Educational:
- Să familiarizeze elevii cu conceptele: substanţe solubile şi insolubile.
- Învață să demonstrezi experimental corectitudinea ipotezelor despre solubilitatea (insolubilitatea) solidelor.
corectiv:
- Dezvoltați discursul printr-o explicație a muncii depuse.
Învață să folosești echipamentele de laborator în mod independent și să conduci experimente.
Educational:
- Dezvoltați capacitatea de a comunica și de a lucra în grup.
Cultivați perseverența.
Tip de lecție: munca de laborator.
Mijloace didactice: manual „Științe naturale” N.V. Koroleva, E.V. Makarevici
Echipamente pentru lucrul de laborator: pahare, filtre, instrucțiuni. Solide: sare, zahăr, sifon, nisip, cafea, amidon, pământ, cretă, argilă.
În timpul orelor
I. Moment organizatoric
W: Bună, băieți. Salutați-vă cu ochii. Mă bucur să te văd, ia loc.
. Repetarea a ceea ce a fost acoperitU: Să repetăm ceea ce știm deja despre apă:
– ce se întâmplă cu apa când este încălzită?
– ce se întâmplă cu apa când se răcește?
– ce se întâmplă cu apa când îngheață?
– În ce trei stări apare apa în natură?
W: Ce oameni grozavi sunteți! Tu știi totul!
III. Învățarea de materiale noi
(În prealabil, sunt de acord cu elevii asupra grupelor în care vor lucra; copiii înșiși aleg conducătorul laboratorului (poate fi ales un alt copil într-o altă lecție de laborator), care notează indicatorii de experiență în tabel și dă comentarii verbale la completarea părții finale a tabelului - rezultatul.)
T: Băieți, astăzi, în munca de laborator, vom afla ce substanțe se poate dizolva apa și care nu. Deschide-ți caietul, notează data și subiectul lecției „Substanțe solubile și insolubile în apă”. ( Il atasez la placa.) Ce obiectiv ne vom stabili pentru lecția de astăzi?
R: Aflați ce substanțe se dizolvă în apă și care nu se dizolvă. ( Il atasez la placa.)
U: Toate substanțele din natură pot fi împărțite în două grupe: solubile și insolubile. Ce substanțe pot fi numite solubil? (Să verificăm manualul p.80:2) Substantele solubile in apa sunt cele care, atunci cand sunt introduse in apa, devin invizibile si nu se depun pe filtru in timpul filtrarii.. (Il atasez la placa.)
U: Ce substanțe pot fi numite insolubil? (verificați manualul p. 47-2) Substanțele insolubile în apă sunt cele care nu se dizolvă în apă și se depun pe filtru. (fixat pe tablă).
T: Băieți, ce credeți că vom avea nevoie pentru a finaliza munca de laborator?
R: Apa, unele substante, pahare, filtru ( arătarea apei într-un decantor; pahare umplute cu sl. substanțe: sare, zahăr, sifon, nisip, cafea, amidon, cretă, argilă; pahare goale, filtru).
T: Ce este un filtru?
R: Dispozitiv pentru purificarea lichidelor din substanțele insolubile care se depun pe el.
U: Ce materiale pot fi folosite pentru a face un filtru? Bine făcut! Și vom folosi vată ( Am pus o bucată de vată în pâlnie).
U: Dar înainte de a începe munca de laborator, să completăm tabelul (tabelul este desenat pe tablă, folosesc creioane de două culori, dacă elevii presupun că substanța este complet dizolvată în apă, atunci marchez „+” în a doua coloană; dacă elevii presupun că substanța rămâne pe filtru, atunci „+” în a treia coloană și invers; cu cretă colorată înregistrez rezultatul așteptat în a patra coloană - P (solubil) sau H ( insolubil))
| Ipotezele noastre | Rezultat | ||
| Solubilitate | Filtrare | ||
| 1. Apa + nisip | – | + | N |
| 2. Apă + argilă | |||
| 3. Apa + cafea | |||
| 4. Apă + amidon | |||
| 5. Apa + sifon | |||
| 6. Apă + pământ | |||
| 7. Apă + zahăr | |||
| 8. Apă + cretă | |||
U: Și după finalizarea lucrărilor de laborator, vom compara ipotezele noastre cu rezultatele obținute.
T: Fiecare laborator va examina două substanțe solide, iar toate rezultatele vor fi înregistrate în raportul „Substanțe solubile și insolubile în apă”. Anexa 1
T: Băieți, aceasta este prima voastră muncă independentă de laborator și înainte de a începe să o faceți, ascultați procedura sau instrucțiunile. ( Îl dau fiecărui laborator, iar după ce îl citim îl discutăm..)
Lucrări de laborator
(Voi ajuta dacă este necesar. Poate fi dificil să filtrezi soluția de cafea, deoarece filtrul va deveni colorat. Pentru a ușura completarea rapoartelor, sugerez să folosești fraze pe care le atașez la tablă. Anexa 3.)
W: Acum să ne verificăm ipotezele. Manageri de laborator, vă rugăm să verificați dacă raportul dumneavoastră este semnat și să comentați rezultatele experimentale. (Seful laboratorului relateaza, inregistrez rezultatul obtinut cu creta de alta culoare)
T: Băieți, ce substanțe pentru studiu s-au dovedit a fi solubile? Care nu sunt? Câte meciuri au fost? Bine făcut. Aproape toate presupunerile noastre au fost confirmate.
VI. Întrebări pentru consolidare
U: Băieți, unde folosește o persoană o soluție de sare, zahăr, sifon, nisip, cafea, amidon, argilă?
VII. Rezumatul lecției
U: Care a fost scopul nostru azi? L-ai completat? Suntem grozavi? Sunt foarte multumit de tine! Și le dau tuturor „excelent”.
VIII. Teme pentru acasă
T: Citiți textul pentru lectura extracurriculara la pagina 43, răspundeți la întrebări.
Vă rog să vă ridicați, tipii ăia cărora nu le-a plăcut lecția noastră. Mulțumesc pentru onestitate. Și acum cei cărora le-a plăcut munca noastră. Mulțumesc. La revedere tuturor.
SOLUBILITATE Capacitatea unei substanțe de a se dizolva într-un anumit solvent se numește. O măsură a solubilității unei substanțe în condiții date este conținutul acesteia într-o soluție saturată . Dacă mai mult de 10 g dintr-o substanță se dizolvă în 100 g apă, atunci o astfel de substanță se numește foarte solubil. Dacă se dizolvă mai puțin de 1 g dintr-o substanță, substanța ușor solubil. În cele din urmă, substanța este considerată practic insolubil, dacă mai puțin de 0,01 g de substanță intră în soluție. Nu există substanțe absolut insolubile. Chiar și atunci când turnăm apă într-un vas de sticlă, o parte foarte mică din moleculele de sticlă intră inevitabil în soluție.
Solubilitatea, exprimată în termeni de masă a unei substanțe care se poate dizolva în 100 g de apă la o anumită temperatură, se mai numește și coeficientul de solubilitate.
Solubilitatea unor substanțe în apă la temperatura camerei.
Solubilitatea majorității (dar nu a tuturor!) solidelor crește odată cu creșterea temperaturii, în timp ce solubilitatea gazelor, dimpotrivă, scade. Acest lucru se datorează în primul rând faptului că moleculele de gaz, în timpul mișcării termice, sunt capabile să părăsească soluția mult mai ușor decât moleculele de substanțe solide.
Dacă măsurați solubilitatea substanțelor la diferite temperaturi, veți constata că unele substanțe își schimbă în mod vizibil solubilitatea în funcție de temperatură, altele - nu foarte mult
La dizolvarea solidelor în apă volumul sistemului se modifică de obicei ușor.De aceea, solubilitatea substanțelor în stare solidă este practic independentă de presiune.
Lichidele se pot dizolva și în lichide. Unele dintre ele sunt nelimitat solubile unele în altele, adică se amestecă între ele în orice proporție, cum ar fi alcoolul și apa, în timp ce altele se dizolvă reciproc doar până la o anumită limită. Deci, dacă agitați dietileterul cu apă, se formează două straturi: cel superior este o soluție saturată de apă în eter, iar cel inferior este o soluție saturată de eter în apă. În majoritatea acestor cazuri, odată cu creșterea temperaturii, solubilitatea reciprocă a lichidelor crește până când se atinge o temperatură la care ambele lichide se amestecă în orice proporție.
Dizolvarea gazelor în apă este un proces exotermic. Prin urmare, solubilitatea gazelor scade odată cu creșterea temperaturii. Daca lasi un pahar cu apă rece, apoi pereții săi interiori sunt acoperiți cu bule de gaz - acesta este aer care a fost dizolvat în apă și este eliberat din acesta datorită încălzirii. Fierberea poate elimina tot aerul dizolvat din apă.
Într-un lichid obișnuit neasociat, cum ar fi benzina, moleculele alunecă liber unele în jurul celeilalte. În apă, se rostogolesc mai degrabă decât alunecă. Se știe că moleculele de apă sunt conectate între ele prin legături de hidrogen, așa că înainte de a avea loc orice deplasare, cel puțin una dintre aceste legături trebuie să fie ruptă. Această caracteristică determină vâscozitatea apei.
Constanta dielectrică a apei este capacitatea sa de a neutraliza atracția care există între ele sarcini electrice. Dizolvarea solidelor în apă - proces dificil, care este cauzată de interacțiunea particulelor de solut și a particulelor de apă.
La studierea structurii substanțelor folosind raze X, s-a constatat că majoritatea solide are o structură cristalină, adică particulele substanței sunt situate în spațiu în într-o anumită ordine. Particulele unor substanțe sunt situate ca și cum ar fi în colțurile unui cub mic, particulele altora - în colțurile, centrul și mijlocul laturilor unui tetraedru, prisme, piramide etc. Fiecare dintre aceste forme este cea mai mică celulă. de cristale mai mari de o formă similară. Unele substanțe au nodurile lor rețea cristalină există molecule (majoritatea compusi organici), pentru altele (de exemplu, săruri anorganice) - ioni, adică particule formate din unul sau mai mulți atomi cu sarcini pozitive sau negative. Forțele care rețin ionii într-o anumită ordine orientată spațial a rețelei cristaline sunt forțele de atracție electrostatică a ionilor încărcați opus care alcătuiesc rețeaua cristalină.
Dacă, de exemplu, clorura de sodiu este dizolvată în apă, atunci ionii de sodiu încărcați pozitiv și ionii de clor încărcați negativ se vor respinge reciproc.
Această repulsie apare deoarece apa are o constantă dielectrică ridicată, adică mai mare decât cea a oricărui alt lichid. Reduce forța de atracție reciprocă între ionii încărcați opus de 100 de ori. Motivul efectului puternic de neutralizare al apei trebuie căutat în dispunerea moleculelor acesteia. Atomul de hidrogen din ele nu își împarte electronul în mod egal cu atomul de oxigen de care este atașat. Acest electron este întotdeauna mai aproape de oxigen decât de hidrogen. Prin urmare, atomii de hidrogen sunt încărcați pozitiv, iar atomii de oxigen sunt încărcați negativ.
Când o substanță se dizolvă în ioni, atomii de oxigen sunt atrași de ionii pozitivi, iar atomii de hidrogen sunt atrași de ionii negativi. Moleculele de apă din jurul ionului pozitiv își trimit atomii de oxigen către acesta, iar moleculele care înconjoară ionul negativ își trimit atomii de hidrogen către acesta. Astfel, moleculele de apă formează un fel de rețea, care separă ionii unul de celălalt și le neutralizează atracția (Fig. 12). Pentru a separa ionii aflați în rețeaua cristalină unul de celălalt și a-i transfera în soluție, este necesar să depășim forța de atracție a acestei rețele. La dizolvarea sărurilor, această forță este atracția ionilor rețelei de către moleculele de apă, caracterizată prin așa-numita energie de hidratare. Dacă energia de hidratare este suficient de mare în comparație cu energia rețelei cristaline, atunci ionii se vor desprinde de acesta din urmă și vor intra în soluție.
Relația dintre moleculele de apă și ionii separați din rețeaua în soluție nu numai că nu slăbește, dar devine și mai strânsă.
După cum sa menționat deja, într-o soluție, ionii sunt înconjurați și separați de molecule de apă, care, concentrându-se asupra lor cu părțile lor opuse în sarcină, formează așa-numita înveliș de hidratare (Fig. 13). Mărimea acestui înveliș este diferită pentru diferiți ioni și depinde de sarcina ionului, dimensiunea acestuia și, în plus, de concentrația de ioni din soluție.
Timp de câțiva ani, chimiștii fizici au studiat apa în principal ca solvent pentru electroliți. Ca urmare, s-au obținut multe informații despre electroliți, dar foarte puține despre apa în sine. Destul de ciudat, dar numai în anul trecut Au apărut lucrări dedicate studiului relației apei cu substanțele care sunt practic insolubile în ea.
Au fost observate multe fenomene uimitoare. De exemplu, într-o zi, o conductă care transporta gaz natural la t = 19°C s-a dovedit a fi înfundată cu zăpadă umedă și apă. A devenit clar că problema aici nu era temperatura, ci alte proprietăți ale apei. Au apărut o serie de întrebări: de ce apa a înghețat la o temperatură atât de ridicată, cum se poate combina apa cu substanțe care sunt insolubile în ea.
Acest mister nu fusese încă rezolvat când s-a descoperit că chiar și gaze nobile precum argonul și xenonul, care nu intră în reacții chimice, se poate lega cu apa, formând o oarecare aparență de compuși.
Orez. 13. Separarea ionilor Na + și C1 - de către moleculele polare de apă, formând în jurul lor o înveliș de hidratare.
Rezultate interesante privind solubilitatea metanului în apă au fost obținute în Illinois. Moleculele de metan nu formează ioni în apă și nu percep legături de hidrogen; atractia dintre ele si moleculele de apa este foarte slaba. Cu toate acestea, metanul încă, deși slab, se dizolvă în apă, iar moleculele sale disociate formează compuși cu el - hidrați, în care mai multe molecule de apă sunt atașate la o moleculă de metan. Această reacție se eliberează de 10 ori mai multa caldura decât atunci când metanul este dizolvat în hexan (metanul se dizolvă în hexan mai bine decât în apă).
Faptul că metanul se dizolvă în apă este de mare interes. La urma urmei, o moleculă de metan are de două ori volumul unei molecule de apă. Pentru ca metanul să se dizolve în apă, trebuie să se formeze „găuri” destul de mari între moleculele sale. Aceasta necesită o cheltuială semnificativă de energie, mai mare decât pentru evaporarea apei (aproximativ 10.000 de calorii pentru fiecare mol). De unde atâta energie? Forțele atractive dintre moleculele de metan și apă sunt prea slabe, nu pot oferi atâta energie. Prin urmare, există o altă posibilitate: structura focarului se modifică în prezența metanului. Să presupunem că o moleculă de metan dizolvat este înconjurată de un înveliș de 10-20 de molecule de apă. Când se formează astfel de asociații moleculare, căldura este eliberată. În spațiul ocupat de o moleculă de metan, forțele de atracție reciprocă dintre moleculele de apă dispar și, prin urmare, presiunea internă. În astfel de condiții, după cum am văzut, apa îngheață la temperaturi peste zero.
Acesta este motivul pentru care moleculele din golul dintre metan și apă pot cristaliza, ceea ce s-a întâmplat în cazul descris mai sus. Hidrații înghețați pot fi absorbiți în soluție și eliberați din aceasta. Această teorie este cunoscută sub numele de teoria aisbergului. În practică, după cum arată studiile, toate substanțele neconductoare care au fost testate formează hidrați cristalini stabili. În același timp, această tendință este slab exprimată în electroliți. Toate acestea conduc la o înțelegere complet nouă a solubilității.
Se credea că dizolvarea electroliților are loc ca urmare a forțelor atractive. Acum s-a dovedit că dizolvarea non-electroliților are loc nu datorită forțelor de atracție dintre aceste substanțe și apă, ci ca urmare a atracției insuficiente dintre ele. Substanțele care nu se descompun în ioni se combină cu apa, deoarece elimină presiunea internă și contribuie astfel la apariția formațiunilor cristaline.
Pentru a înțelege mai bine formarea unor astfel de hidrați, este util să luăm în considerare structura lor moleculară.
S-a dovedit că hidrații rezultați au o structură cubică (rețea) în contrast cu structura hexagonală a gheții. Lucrările ulterioare ale cercetătorilor au arătat că hidratul poate avea două rețele cubice: într-una dintre ele golurile dintre molecule sunt de 12, în cealaltă - 17 A. În rețeaua mai mică sunt 46 de molecule de apă, în cea mai mare 136. Găurile moleculele de gaz din rețeaua mai mică au 12-14 fețe, iar în cele mai mari - 12-16, în plus, ele variază în dimensiune și sunt umplute cu molecule de diferite dimensiuni și nu toate găurile pot fi umplute. Acest model explică structura reală a hidraților cu un grad ridicat de acuratețe.
Rolul unor astfel de hidrați în procesele vieții poate fi cu greu supraestimat. Aceste procese au loc în principal în spațiile dintre apă și moleculele de proteine. Apa are o tendință puternică de a cristaliza, deoarece molecula proteică conține multe grupe neionice sau nepolare. Orice astfel de hidrat se formează la o densitate mai mică decât gheața, astfel încât formarea acestuia poate duce la o expansiune distructivă semnificativă.
Deci, apa este o substanță particulară și complexă cu anumite și variate proprietăți chimice. Are o structură fizică zveltă și în același timp schimbătoare.
Dezvoltarea întregii naturi vii și în mare parte neînsuflețite este indisolubil legată de trasaturi caracteristice apă.
