Riešenia zohrávajú veľmi dôležitú úlohu v prírode, vede a technike. Voda, ktorá je v prírode tak rozšírená, vždy obsahuje rozpustené látky. V sladká voda je tu málo riek a jazier, kým v morská voda obsahuje asi 3,5 % rozpustených solí.
V primárnom oceáne (v čase objavenia sa života na Zemi) bol hmotnostný podiel solí podľa predpokladov nízky, asi 1%.
„Práve v tomto roztoku sa prvýkrát vyvinuli živé organizmy a z tohto roztoku dostali ióny a molekuly potrebné pre svoj rast a život... Časom sa živé organizmy vyvinuli a zmenili, čo im umožnilo opustiť vodné prostredie a ísť pristáť a potom sa vzniesť do vzduchu. Túto schopnosť získali tak, že vo svojich organizmoch uchovávali vodný roztok vo forme kvapalín obsahujúcich potrebnú zásobu iónov a molekúl „- takto odhaduje slávny americký chemik, laureát, úlohu roztokov pri vzniku a rozvoji života na Zemi. nobelová cena Linus Pauling. V našom vnútri, v každej našej bunke, je spomienka na prvotný oceán, v ktorom vznikol život – vodný roztok, ktorý poskytuje život samotný.
V každom živom organizme nekonečne cievami - tepnami, žilami a kapilárami prúdi magický roztok, ktorý tvorí základ krvi, hmotnostný podiel solí v ňom je rovnaký ako v primárnom oceáne - 0,9%. V roztokoch prebiehajú aj zložité fyzikálno-chemické procesy v organizmoch človeka a zvierat. Asimilácia potravy je spojená s prenosom živín do roztoku. Prírodné vodné roztoky sa podieľajú na procesoch tvorby pôdy a zásobujú rastliny živinami. veľa technologických procesov v chemickom a inom priemysle, napríklad výroba sódy, hnojív, kyselín, kovov, papiera, prebieha v roztokoch. Štúdium vlastností roztokov trvá veľmi dlho dôležité miesto v moderná veda... Aké je teda riešenie?
Rozdiel medzi roztokom a ostatnými zmesami je v časticiach súčiastky sú v nej rozložené rovnomerne a v akomkoľvek mikroobjeme takejto zmesi je zloženie rovnaké.
Preto boli roztoky chápané ako homogénne zmesi pozostávajúce z dvoch alebo viacerých homogénnych častí. Tento pohľad prišiel z fyzikálna teória riešenia.
Zástancovia fyzikálnej teórie roztokov, ktorú vyvinuli Van't Hoff, Arrhenius a Ostwald, verili, že proces rozpúšťania je výsledkom difúzie, teda prenikania rozpustenej látky do medzier medzi molekulami vody.
Na rozdiel od koncepcií fyzikálnej teórie roztokov D. I. Mendelejev a zástancovia chemickej teórie roztokov tvrdili, že rozpúšťanie je výsledkom chemickej interakcie rozpustenej látky s molekulami vody. Preto je správnejšie (presnejšie) definovať roztok ako homogénny systém pozostávajúci z častíc rozpustenej látky, rozpúšťadla a produktov ich vzájomného pôsobenia.
V dôsledku chemickej interakcie rozpustenej látky s vodou vznikajú zlúčeniny - hydráty. Chemická interakcia je indikovaná takými znakmi chemických reakcií, ako sú tepelné javy počas rozpúšťania. Pamätajte napríklad, že rozpúšťanie kyseliny sírovej vo vode prebieha s uvoľňovaním takého veľkého množstva tepla, že roztok môže vrieť, a preto sa kyselina naleje do vody (a nie naopak).
Rozpúšťanie iných látok, napríklad chloridu sodného, dusičnanu amónneho, je sprevádzané absorpciou tepla.
MV Lomonosov zistil, že roztoky zmrazujú pri nižšej teplote ako rozpúšťadlo. V roku 1764 napísal: „Mrazy nasolenej soľanky sa nemôžu pohodlne zmeniť na ľad, pretože pohltia čerstvú.“
Hydráty sú krehké zlúčeniny látok s vodou, ktoré existujú v roztoku. Nepriamym dôkazom hydratácie je existencia pevných kryštalických hydrátov – solí, medzi ktoré patrí voda. V tomto prípade sa to nazýva kryštalizácia. Napríklad dobre ošetruje kryštalické hydraty známa soľ Modrá - síran meďnatý CuSO 4 5H 2 O. Bezvodý síran meďnatý – kryštály biely... Zmena farby síranu meďnatého na modrú pri jeho rozpustení vo vode a existencia modrých kryštálov síranu meďnatého je ďalším dôkazom hydratačnej teórie D.I.Mendelejeva.
V súčasnosti bola prijatá teória, ktorá spája oba uhly pohľadu – fyzikálny chemická teória riešenia. Predpovedal to už v roku 1906 D. I. Mendelejev vo svojej pozoruhodnej učebnici „Základy chémie“: pravdepodobne povedie k všeobecná teória riešenia, pretože niektoré všeobecné zákony riadia fyzikálne aj chemické javy."
Rozpustnosť látok vo vode závisí od teploty. S narastajúcou teplotou sa spravidla zvyšuje rozpustnosť tuhých látok vo vode (obr. 126), rozpustnosť plynov klesá, takže voda sa varom môže takmer úplne zbaviť plynov v nej rozpustených.
Ryža. 126.
Rozpustnosť látok v závislosti od teploty
Ak sa chlorid draselný KCl, ktorý sa používa ako hnojivo, rozpustí vo vode, potom pri izbová teplota(20 ° C) iba 34,4 g soli sa môže rozpustiť v 100 g vody; bez ohľadu na to, ako veľmi sa roztok zmieša so zvyškom nerozpustenej soli, viac soli sa nerozpustí - roztok bude nasýtený touto soľou pri danej teplote.
Ak sa pri tejto teplote rozpustí v 100 g vody menej ako 34,4 g chloridu draselného, potom bude roztok nenasýtený.
Z niektorých látok je pomerne jednoduché získať presýtené roztoky. Patria sem napríklad kryštalické hydráty - Glauberova soľ (Na 2 SO 4 10H 2 O) a síran meďnatý (CuSO 4 5H 2 O).
Presýtené roztoky sa pripravia nasledovne. Pripravte nasýtený soľný roztok pri vysoká teplota, napríklad pri bode varu. Prebytočná soľ sa odfiltruje, banku s horúcim filtrátom prikryjeme vatou a opatrne, bez trepania, pomaly ochladíme na izbovú teplotu. Takto pripravený roztok chránený pred otrasmi a prachom možno dlhodobo skladovať. K takémuto presýtenému roztoku však stačí pridať sklenenú tyčinku, na ktorej špičke je niekoľko zrniek tejto soli, pretože okamžite začne jeho kryštalizácia z roztoku (obr. 127).
Ryža. 127.
Okamžitá kryštalizácia látky z presýteného roztoku
Glauberova soľ je široko používaná ako surovina v chemických závodoch. V zime sa ťaží v zálive Kara-Bogaz-Gol, ktorý je pomerne izolovaný od Kaspického mora. V lete v termíne vysoká rýchlosť Odparovaním vody sa záliv naplní vysoko koncentrovaným soľným roztokom. V zime vplyvom poklesu teploty klesá jeho rozpustnosť a soľ kryštalizuje, čo je základom jeho extrakcie. V lete sa kryštály soli rozpustia a ich produkcia sa zastaví.
V najslanejších moriach sveta - v Mŕtvom mori - je koncentrácia solí taká veľká, že na akomkoľvek predmete umiestnenom vo vode tohto mora rastú bizarné kryštály (obr. 128).
Ryža. 128.
Krásne bizarné kryštály rastú zo solí rozpustených vo vode Mŕtveho mora
Pri práci s látkami je dôležité poznať ich rozpustnosť vo vode. Látka sa považuje za vysoko rozpustnú, ak sa v 100 g vody pri izbovej teplote rozpustí viac ako 1 g tejto látky. Ak sa za takýchto podmienok rozpustí menej ako 1 g látky v 100 g vody, potom sa takáto látka považuje za slabo rozpustnú. Medzi prakticky nerozpustné látky patria tie, ktorých rozpustnosť je nižšia ako 0,01 g v 100 g vody (tabuľka 9).
Tabuľka 9
Rozpustnosť niektorých solí vo vode pri 20 ° С
V prírode neexistujú žiadne úplne nerozpustné látky. Napríklad aj atómy striebra mierne prechádzajú do roztoku z produktov umiestnených vo vode. Ako viete, roztok striebra vo vode zabíja mikróby.
Kľúčové slová a frázy
- Riešenia.
- Fyzikálna a chemická teória roztokov.
- Tepelné javy pri rozpúšťaní.
- Hydráty a kryštalické hydráty; kryštalizačná voda.
- Nasýtené, nenasýtené a presýtené roztoky.
- Dobre rozpustné, málo rozpustné a prakticky nerozpustné látky.
Práca s počítačom
- Pozrite si elektronickú prílohu. Preštudujte si látku v lekcii a dokončite navrhované úlohy.
- Nájdite na internete emailové adresy ktorý môže slúžiť dodatočné zdroje, ktoré odhaľujú obsah kľúčových slov a fráz v odseku. Ponúknite učiteľovi, že mu pomôžete pripraviť novú hodinu, a to tak, že napíšete kľúčové slová a frázy v nasledujúcom odseku.
Otázky a úlohy
- Prečo sa kocka cukru rozpustí v horúcom čaji rýchlejšie ako v studenom?
- Uveďte príklady vysoko rozpustných, málo rozpustných a prakticky nerozpustných látok rôznych tried vo vode pomocou tabuľky rozpustnosti.
- Prečo sa akvária nenaplnia rýchlo vychladnutou prevarenou vodou (mala by stáť niekoľko dní)?
- Prečo sa rany umyté vodou, do ktorej boli vložené strieborné predmety, hoja rýchlejšie?
- Pomocou obrázku 126 určite hmotnostný zlomok chloridu draselného obsiahnutého v nasýtenom roztoku pri 20 °C.
- Môže byť zriedený roztok súčasne nasýtený?
- K 500 g roztoku síranu horečnatého nasýteného pri 20 °C (pozri obr. 126) sa pridal objem roztoku chloridu bárnatého dostatočný na reakciu. Nájdite hmotnosť vyzrážaného sedimentu.
Účel: empiricky zistiť, ktoré pevné látky sa vo vode rozpúšťajú a ktoré sa vo vode nerozpúšťajú.
Vzdelávacie:
- Oboznámiť žiakov s pojmami: rozpustné a nerozpustné látky.
- Naučiť empiricky dokazovať správnosť predpokladov o rozpustnosti (nerozpustnosti) tuhých látok.
Nápravné:
- Rozvíjajte reč vysvetľovaním vykonávanej práce.
Naučte sa samostatne používať laboratórne vybavenie, vykonávať experimenty.
Vzdelávacie:
- Formovať schopnosť komunikovať a pracovať v skupinách.
Pestovať vytrvalosť.
Typ lekcie: laboratórne práce.
Učebné pomôcky: učebnica „Prírodoveda“ N.V. Koroleva, E.V. Makarevič
Laboratórne vybavenie: kadičky, filtre, návod. Pevné látky: soľ, cukor, sóda, piesok, káva, škrob, zem, krieda, hlina.
Počas vyučovania
I. Organizačný moment
D: Ahojte chalani. Pozdravte sa navzájom očami. Som rád, že vás vidím, posaďte sa.
... Opakovanie minulostiŽ: Zopakujme si, čo už vieme o vode:
- čo sa stane s vodou, keď sa zohreje?
- čo sa stane s vodou, keď sa ochladí?
- čo sa stane s vodou, keď zamrzne?
- v akých troch skupenstvách sa voda v prírode vyskytuje?
W: Aký si skvelý chlapík! Všetci viete!
III. Učenie sa nového materiálu
(vopred sa so žiakmi dohodnem na skupinách, s ktorými budú pracovať, deti si samy zvolia vedúceho laboratória (na inej laboratórnej hodine môže byť zvolené aj iné dieťa), ktorý zapíše ukazovatele skúseností do tabuľky a prednesie ústny komentáre pri vypĺňaní poslednej časti tabuľky - výsledok.)
D: Chlapci, dnes v laboratóriu zistíme, ktoré látky dokáže voda rozpustiť a ktoré nie. Otvorte si zošit, zapíšte si číslo a tému lekcie „Látky rozpustné a nerozpustné vo vode“. ( Prikladám k doske.) Aký cieľ si dnes na lekcii stanovíme?
R: Zistite, ktoré látky sú rozpustné vo vode a ktoré sa nerozpúšťajú. ( Prikladám k doske.)
W: Všetky látky v prírode možno rozdeliť do dvoch skupín: rozpustné a nerozpustné. A aké látky možno nazvať rozpustný? (Pozrite si výukový program na strane 80: 2) Látky rozpustné vo vode - látky, ktoré sa po vložení do vody stanú neviditeľnými a neusadzujú sa na filtri počas filtrácie. (Prikladám k doske.)
D: A aké látky možno nazvať nerozpustný? (pozrite si príručku na strane 47-2) Látky nerozpustné vo vode – tie, ktoré sa nerozpúšťajú vo vode a usadzujú sa na filtri (Prikladám k doske).
W.: Chlapci, čo si myslíte, že potrebujeme na dokončenie laboratórnych prác?
R: Voda, niektoré látky, kadičky, filter ( zobrazenie vody v karafe; kadičky naplnené sl. látky: soľ, cukor, sóda, piesok, káva, škrob, krieda, hlina; prázdne kadičky, filter).
D: Čo je to filter?
R: Zariadenie na čistenie tekutín od látok v nich nerozpustných, ktoré sa na ňom usadzujú.
D: A z akých improvizovaných prostriedkov sa dá vyrobiť filter? Výborne! A použijeme vatu ( Do lievika som vložil kúsok bavlny).
D: Pred začatím laboratórnej práce si však vyplňte tabuľku (tabuľka je nakreslená na tabuľu dvojfarebnými pastelkami, ak žiaci predpokladajú, že látka je úplne rozpustná vo vode, označím „+“ v druhý stĺpec, ak žiaci predpokladajú, že látka zostáva na filtri, v treťom stĺpci „+“ a naopak, farebnou kriedou zaznamenám do štvrtého stĺpca očakávaný výsledok – P (rozpustný) alebo H (nerozpustný) )
| Naše predpoklady | Výsledok | ||
| Rozpustnosť | Filtrácia | ||
| 1. Voda + piesok | – | + | N |
| 2. Voda + hlina | |||
| 3. Voda + káva | |||
| 4. Voda + škrob | |||
| 5. Voda + sóda | |||
| 6. Voda + zem | |||
| 7. Voda + cukor | |||
| 8. Voda + krieda | |||
Ž: A po dokončení laboratórnych prác skontrolujeme naše predpoklady so získanými výsledkami.
D: Každé laboratórium bude testovať dve tuhé látky, všetky výsledky budú zaznamenané v správe „Vo vode rozpustné a nerozpustné látky“. Príloha 1
D: Chlapci, toto je vaša prvá nezávislá laboratórna práca a predtým, ako sa do toho pustíte, vypočujte si postup alebo pokyny. ( Rozdávam do každého laboratória, po prečítaní diskutujeme.)
Laboratórne práce
(V prípade potreby pomáham. Prefiltrovať kávový roztok môže byť náročné, pretože filter sa zafarbí. Na uľahčenie vypĺňania správ navrhujem použiť frázy, ktoré pripojím na tabuľu. Dodatok 3.)
W: Teraz si overme naše predpoklady. Vedúci laboratória, skontrolujte, či je vaša správa podpísaná a komentujte empirické výsledky. (Vedúci laboratória hlási, výsledok fixujem kriedou inej farby)
W: Chlapci, aké látky pre štúdiu sa ukázali ako rozpustné? čo nie sú? Koľko zápasov bolo? Výborne. Takmer všetky naše predpoklady sa potvrdili.
Vi. Otázky na posilnenie
D: Chlapci, kde človek používa roztok soli, cukru, sódy, piesku, kávy, škrobu, hliny?
Vii. Zhrnutie lekcie
Ž: Aký cieľ sme si dnes stanovili? Splnil si to? Sme skvelí? Som s tebou veľmi spokojný! A všetkým dávam vynikajúce.
VIII. Domáca úloha
D: Prečítajte si text pre mimoškolské čítanie na strane 43 odpovedzte na otázky.
Prosím, vstaňte, tí chlapci, ktorým sa nepáčila naša lekcia. Ďakujem za úprimnosť. A teraz tí, ktorým sa páčila naša práca. Vďaka. Dovidenia všetci.
ROZPUSTNOSŤ schopnosť látky rozpúšťať sa v určitom rozpúšťadle sa nazýva. Mierou rozpustnosti látky za daných podmienok je jej obsah v nasýtenom roztoku . Ak sa v 100 g vody rozpustí viac ako 10 g látky, potom sa takáto látka nazýva tzv. dobre rozpustný... Ak sa rozpustí menej ako 1 g látky, látka mierne rozpustný... Nakoniec sa látka zvažuje prakticky nerozpustný ak do roztoku prejde menej ako 0,01 g látky. Neexistujú žiadne absolútne nerozpustné látky. Dokonca aj keď nalejeme vodu do sklenenej nádoby, veľmi malá časť molekúl skla nevyhnutne prejde do roztoku.
Rozpustnosť, vyjadrená hmotnosťou látky, ktorá sa môže pri danej teplote rozpustiť v 100 g vody, sa tiež nazýva koeficient rozpustnosti.
Rozpustnosť niektorých látok vo vode pri izbovej teplote.
Rozpustnosť väčšiny (ale nie všetkých!) pevných látok sa zvyšuje s teplotou, kým rozpustnosť plynov naopak klesá. Je to spôsobené predovšetkým tým, že molekuly plynu pri tepelnom pohybe sú schopné oveľa ľahšie opustiť roztok ako molekuly pevných látok.
Ak zmeriate rozpustnosť látok pri rôznych teplotách, zistíte, že niektoré látky v závislosti od teploty výrazne menia svoju rozpustnosť, iné nie veľmi.
Keď sa pevné látky rozpustia vo vode objem systému sa zvyčajne mení nepatrne, preto je rozpustnosť látok v tuhom stave prakticky nezávislá od tlaku.
Kvapaliny sa môžu rozpúšťať aj v kvapalinách... Niektoré z nich sú navzájom neobmedzene rozpustné, to znamená, že sa navzájom miešajú v ľubovoľných pomeroch, ako napríklad alkohol a voda, iné sa navzájom rozpúšťajú len do určitej hranice. Ak teda pretrepete dietyléter s vodou, vytvoria sa dve vrstvy: horná je nasýtený roztok vody v éteri a spodná je nasýtený roztok éteru vo vode. Vo väčšine takýchto prípadov sa so zvyšujúcou sa teplotou vzájomná rozpustnosť kvapalín zvyšuje, až kým sa nedosiahne teplota, pri ktorej sa obe kvapaliny zmiešajú v akomkoľvek pomere.
Rozpúšťanie plynov vo vode je exotermický proces. Preto so zvyšujúcou sa teplotou rozpustnosť plynov klesá. Ak necháte pohár s studená voda, potom sú jeho vnútorné steny pokryté bublinami plynu - to je vzduch, ktorý bol rozpustený vo vode, uvoľnený z nej v dôsledku zahrievania. Varením môžete z vody odstrániť všetok vzduch v nej rozpustený.
V bežnej neasociovanej kvapaline, ako je benzín, voľné molekuly kĺžu jedna po druhej. Vo vode sa skôr váľajú ako šmýkajú. Je známe, že molekuly vody sú spojené vodíkovými väzbami, takže predtým, ako dôjde k akémukoľvek premiestneniu, musí byť aspoň jedna z týchto väzieb prerušená. Táto vlastnosť určuje viskozitu vody.
Dielektrická konštanta vody sa nazýva jej schopnosť neutralizovať príťažlivosť, ktorá medzi nimi existuje elektrické náboje... Rozpúšťanie pevných látok vo vode - náročný proces, čo je spôsobené interakciou častíc rozpustenej látky a častíc vody.
Pri štúdiu štruktúry látok pomocou röntgenového žiarenia sa zistilo, že väčšina pevné látky má kryštalickú štruktúru, to znamená, že častice hmoty sa nachádzajú v priestore v určitý poriadok... Častice niektorých látok sú umiestnené tak, ako keby boli v rohoch malej kocky, častice iných - v rohoch, strede a strede strán štvorstenu, hranola, pyramídy atď. Každá z týchto foriem je najmenšou bunkou väčších kryštálov podobného tvaru. Niektoré látky v ich uzlinách kryštálová mriežka existujú molekuly (väčšina Organické zlúčeniny), v iných (napríklad anorganické soli) - ióny, t.j. častice pozostávajúce z jedného alebo viacerých atómov s kladným alebo záporným nábojom. Sily, ktoré držia ióny v určitom priestorovo orientovanom poradí kryštálovej mriežky, sú sily elektrostatickej príťažlivosti opačne nabitých iónov, ktoré tvoria kryštálovú mriežku.
Ak je napríklad chlorid sodný rozpustený vo vode, kladne nabité ióny sodíka a záporne nabité ióny chlóru sa budú navzájom odpudzovať.
K tomuto odpudzovaniu dochádza, pretože voda má vysokú dielektrickú konštantu, t.j. vyššiu ako ktorákoľvek iná kvapalina. Znižuje silu vzájomnej príťažlivosti medzi opačne nabitými iónmi o faktor 100. Príčinu silne neutralizujúceho účinku vody treba hľadať v usporiadaní jej molekúl. Atóm vodíka v nich nezdieľa svoj elektrón rovnako ako atóm kyslíka, ku ktorému je pripojený. Tento elektrón je vždy bližšie ku kyslíku ako vodík. Preto sú atómy vodíka nabité kladne a atómy kyslíka záporne.
Keď sa rozpúšťajúca sa látka rozloží na ióny, atómy kyslíka sú priťahované kladnými iónmi a atómy vodíka zápornými. Molekuly vody obklopujúce kladný ión smerujú k nemu svoje atómy kyslíka a molekuly, ktoré obklopujú záporný ión, sa k nemu ponáhľajú svojimi atómami vodíka. Molekuly vody teda tvoria akúsi mriežku, ktorá oddeľuje ióny od seba a neutralizuje ich príťažlivosť (obr. 12). Aby sa ióny v kryštálovej mriežke od seba oddelili a preniesli do roztoku, je potrebné prekonať príťažlivú silu tejto mriežky. Keď sa soli rozpúšťajú, takouto silou je priťahovanie mriežkových iónov molekulami vody, charakterizované takzvanou hydratačnou energiou. Ak je v tomto prípade hydratačná energia dostatočne veľká v porovnaní s energiou kryštálovej mriežky, ióny sa od nej oddelia a prejdú do roztoku.
Vzťah medzi molekulami vody a iónmi oddelenými od mriežky v roztoku nielenže neoslabuje, ale ešte viac sa zbližuje.
Ako už bolo uvedené, v roztoku sú ióny obklopené a oddelené molekulami vody, ktoré sú vedené svojimi protiľahlými časťami, ktoré sú nabité, tvoria takzvaný hydratačný obal (obr. 13). Veľkosť tohto obalu je pre rôzne ióny rôzna a závisí od náboja iónu, jeho veľkosti a navyše od koncentrácie iónov v roztoku.
Fyzikochemici niekoľko rokov skúmali vodu najmä ako rozpúšťadlo elektrolytov. V dôsledku toho sa získalo veľa informácií o elektrolytoch, ale veľmi málo o vode samotnej. Napodiv, ale iba v posledné roky objavili sa práce venované štúdiu vzťahu vody k látkam, ktoré sa v nej prakticky nerozpúšťajú.
Bolo pozorovaných veľa prekvapivých javov. Raz sa napríklad ukázalo, že potrubie, ktorým prúdil zemný plyn pri t = 19 °C, bolo upchaté mokrým snehom a vodou. Ukázalo sa, že bod nie je v teplote, ale v iných vlastnostiach vody. Vzniklo množstvo otázok: prečo voda zamrzla pri takej vysokej teplote, ako sa mohla voda spájať s látkami, ktoré sú v nej nerozpustné.
Toto tajomstvo ešte nebolo odhalené, keď sa zistilo, že aj vzácne plyny ako argón a xenón, ktoré nevstupujú do žiadnej chemické reakcie, môže sa viazať s vodou a vytvárať nejaké zdanie zlúčenín.
Ryža. 13. Separácia iónov Na + a C1 - polárnymi molekulami vody, tvoriacimi okolo nich hydratačný obal.
Zaujímavé výsledky týkajúce sa rozpustnosti metánu vo vode boli získané v Illinois. Molekuly metánu netvoria ióny vo vode a nevnímajú vodíkové väzby; príťažlivosť medzi nimi a molekulami vody je veľmi slabá. Metán sa však, aj keď slabo, rozpúšťa vo vode a jeho disociované molekuly s ním vytvárajú zlúčeniny – hydráty, v ktorých je na jednu molekulu metánu naviazaných niekoľko molekúl vody. Pri tejto reakcii sa uvoľní 10-krát viac tepla ako pri rozpúšťaní metánu v hexáne (metán sa v hexáne rozpúšťa lepšie ako vo vode).
Skutočnosť, že sa metán rozpúšťa vo vode, je veľmi zaujímavá. V skutočnosti je objem molekuly metánu dvakrát väčší ako molekula vody. Aby sa metán vo vode rozpustil, musia medzi jeho molekulami vzniknúť pomerne veľké „diery“. To si vyžaduje značné výdavky na energiu, viac ako na odparovanie vody (asi 10 000 kalórií na každý mol). Odkiaľ pochádza toľko energie? Príťažlivé sily medzi molekulami metánu a vody sú príliš slabé, nedokážu poskytnúť toľko energie. Preto je tu ešte jedna možnosť: štruktúra ohniska sa mení v prítomnosti metánu. Predpokladajme, že rozpustená molekula metánu je obklopená plášťom 10-20 molekúl vody. Keď sa takéto asociácie molekúl vytvoria, uvoľní sa teplo. V priestore, ktorý zaberá molekula metánu, miznú sily vzájomnej príťažlivosti medzi molekulami vody, a preto vnútorný tlak... Za týchto podmienok, ako sme videli, voda zamŕza pri teplotách nad nulou.
To je dôvod, prečo môžu molekuly medzi metánom a vodou kryštalizovať, čo sa stalo vo vyššie opísanom prípade. Zmrazené hydráty môžu byť absorbované a uvoľnené z roztoku. Táto teória je známa ako teória ľadovcov. V praxi štúdie ukazujú, že všetky nevodivé látky, ktoré boli testované, tvoria stabilné kryštalické hydráty. Zároveň je táto tendencia slabo vyjadrená v elektrolytoch. To všetko vedie k úplne novému chápaniu rozpustnosti.
Verilo sa, že k rozpúšťaniu elektrolytov dochádza v dôsledku pôsobenia príťažlivých síl. Teraz sa dokázalo, že k rozpúšťaniu neelektrolytov nedochádza v dôsledku príťažlivých síl medzi týmito látkami a vodou, ale v dôsledku nedostatočnej príťažlivosti medzi nimi. Látky, ktoré sa nerozkladajú na ióny, sa spájajú s vodou, pretože eliminujú vnútorný tlak a tým prispievajú k vzniku kryštalických útvarov.
Pre lepšie pochopenie tvorby takýchto hydrátov je vhodné zvážiť ich molekulárnu štruktúru.
Je dokázané, že vzniknuté hydráty majú kubickú štruktúru (mriežku), na rozdiel od hexagonálnej štruktúry ľadu. Ďalšia práca výskumníkov ukázala, že hydrát môže mať dve kubické mriežky: v jednej z nich sú medzery medzi molekulami 12, v druhej - 17 A. V menšej mriežke je 46 molekúl vody, vo väčšej 136. Otvory molekúl plynu v menšej mriežke má 12-14 plôch a vo väčšej - 12-16, navyše sa líšia veľkosťou a sú naplnené molekulami rôznych veľkostí a nie všetky otvory môžu byť vyplnené. Takýto model vysvetľuje s vysokou mierou presnosti skutočnú štruktúru hydrátov.
Úlohu takýchto hydrátov v životných procesoch možno len ťažko preceňovať. Tieto procesy prebiehajú hlavne v priestoroch medzi molekulami vody a bielkovín. Voda má zároveň silnú tendenciu kryštalizovať, pretože molekula proteínu obsahuje veľa neiónových alebo nepolárnych skupín. Každý takýto hydrát vzniká pri nižšej hustote ako ľad, takže jeho tvorba môže viesť k značnej deštruktívnej expanzii.
Voda je teda zvláštna a komplexná látka s určitými a rôznorodými chemické vlastnosti... Má štíhlu a zároveň meniacu sa fyzickú stavbu.
Vývoj všetkej živej a prevažne neživej prírody je neoddeliteľne spojený s charakteristické znaky voda.
