Глава 2. Растворы. Теория электролитической диссоциации

Немного о растворителях

Изучая химию в 8 классе, вы узнали, что не все вещества подчиняются закону постоянства состава, т. е. не все вещества имеют постоянный, не зависящий от способа получения состав.

Какова роль закона постоянства состава в химии? (См. учебник химии для 8 класса.)

К смесям, характеризующимся непостоянством состава, относятся и растворы. Следует отметить, что английский исследователь Д. Дальтон и французский химик Ж. Пруст рассматривали растворы лишь «как совокупности сочетаний, которые не связываются природой прочно в определенных пропорциях» и не являются индивидуальными химическими соединениями. Французский химик К. Бертолле предложил рассматривать растворы как соединения переменного состава. Много позднее работами Д.И. Менделеева и других ученых была доказана физико-химическая природа растворов. В результате многочисленных экспериментальных исследований было установлено, что растворы представляют собой однородные смеси, а не химические соединения. Из этой главы вы узнаете, в чем состоят особенности растворов.

Немного о растворителях

Дайте определения раствора, растворителя, растворенного вещества (см. учебник химии для 8 класса).

В чем значение относительной электроотрицательности?

Назовите особенности строения молекул воды.

Вы уже знаете, что растворами называют гомогенные (однородные) системы. Наиболее распространены жидкие растворы, причем в земных условиях в качестве растворителя чаще выступает вода. Однако вода — не единственный растворитель. Известны многочисленные неводные растворители. К наиболее изученным относятся сероуглерод, четыреххлористый углерод, жидкий аммиак, органические растворители: бензин, керосин, спирты и др. Познакомимся с одним из них с помощью лабораторного опыта.

Лабораторный опыт. Попытайтесь растворить очень небольшие количества серы, кристаллического иода, поваренной соли и карбоната натрия в воде (полярный растворитель) и в бензине (неполярный растворитель). Представьте результаты наблюдений в таблице:

Проанализируем результаты опыта. Сделаем вывод.

Наблюдения свидетельствуют о том, что одни и те же вещества по-разному ведут себя в разных растворителях. Следовательно, объяснения этому надо искать в природе растворителей.

Сравнение химической природы двух растворителей (воды и бензина) показывает, что молекулы воды сильно полярны в отличие от молекул веществ в составе бензина. Это объясняется тем, что молекулы воды состоят из атомов кислорода и водорода, которые существенно отличаются значениями относительной электроотрицательности (ОЭО). Молекула воды представляет собой диполь¹. Молекулы веществ, из смеси которых состоит бензин, построены из атомов другой пары элементов — углерода и водорода. Различие в значениях ОЭО у них не столь велико, поэтому внутримолекулярные ковалентные связи в этих веществах слабополярные. Таким образом, вода является полярным, а бензин — неполярным растворителем. В воде хорошо растворяются щелочи, многие соли, хлороводород, аммиак, спирты и другие вещества с ионной и ковалентной полярной связью. В бензине растворяются сероуглерод, сера, иод и другие вещества с ковалентными неполярными или слабополярными связями.

¹В рассматриваемом случае диполь — электронейтральная молекула, характеризующаяся наличием равных по абсолютной величине разноименных зарядов, находящихся на некотором расстоянии друг от друга.

Вещества с ионными и ковалентными полярными связями хорошо растворяются в полярных растворителях (например, в воде), а вещества с ковалентными неполярными связями — в неполярных растворителях (например, в бензине).

Это было установлено еще средневековыми алхимиками, сформулировавшими правило «Simila similibus solventus» («Подобное растворяется в подобном»), которое может считаться первой теорией растворов.

Основные понятия

Полярный растворитель • Неполярный растворитель

Вопросы и задания

1. Как вы думаете, какую цель ставили алхимики в работах, в результате которых они установили «золотое правило растворения»?

2. Может ли быть универсальный растворитель — жидкость, в которой можно растворить любое вещество?

3. Из приведенного ниже перечня веществ выберите те вещества, которые должны растворяться: а) в серной кислоте; б) в воде; в) в керосине (смесь веществ, молекулы которых состоят из атомов углерода и водорода).

Вещества: KBr, I₂, НСl, Р₄ (белый фосфор), H₂S, KNO₃.