Что скрывается в прозрачной и мутной смеси
Сравни три смеси на уровне частиц. Ползунок показывает, какие частицы проходят через обычный бумажный фильтр.
Сравни исходную смесь, фильтр и собранную жидкость.
Схема объясняет процесс; размеры, расстояния и цвета частиц условны. Это учебная модель, а не инструкция проведения опыта.
Не всякая жидкая смесь — раствор
В смеси компоненты сохраняют химическую индивидуальность, но могут быть распределены по-разному. В суспензии твёрдые частицы находятся в жидкости; в эмульсии капли одной жидкости распределены в другой, с которой они не смешиваются.
В истинном растворе отдельные молекулы или ионы распределены среди частиц растворителя. Обычный бумажный фильтр их не задерживает. Прозрачность не означает бесцветность: раствор сульфата меди(II) может быть прозрачным и синим.
| Смесь | Распределённые частицы | Пример |
|---|---|---|
| Суспензия | Твёрдые частицы в жидкости | Мел в воде |
| Эмульсия | Капли жидкости в жидкости | Молоко |
| Раствор | Молекулы или ионы | Соль в воде |
Раствор однороден на молекулярном или ионном уровне. Суспензии и эмульсии устроены иначе.
Растворитель окружает частицы
При растворении частицы растворяемого вещества отделяются друг от друга и взаимодействуют с растворителем. Если растворитель — вода, окружение частицы молекулами воды называют гидратацией. Растворение не означает исчезновения вещества.
В водном растворе соль NaCl представлена гидратированными ионами, а сахар — преимущественно молекулами. Поэтому одинаково прозрачные смеси могут иметь разное строение. Вода служит средой распределения частиц, а не пустым пространством между ними.
Исходные вещества
Вода и кристалл
Разделение частиц
Связи с соседями преодолеваются
Взаимодействие с водой
Частицы гидратируются
Однородное распределение
Образуется раствор
Растворение включает взаимодействие вещества с растворителем. Частицы вещества сохраняются и распределяются в смеси.
Модель молекулы воды H₂O
В модели молекулы воды два атома H соединены с одним O; цвета и размеры условны.
Ben Mills · Wikimedia Commons · Public domain. Без изменений.
Не удалось загрузить изображение. Открыть источник
Строение кристалла поваренной соли
Кристаллическая структура NaCl: формула задаёт соотношение частиц, а не отдельную молекулу в кристалле.
Walkerma · Wikimedia Commons · Public domain. Без изменений.
Не удалось загрузить изображение. Открыть источник
Растворимость и скорость — разные вопросы
Растворимость характеризует предельное содержание вещества при заданных условиях. Она зависит от природы вещества и растворителя, температуры, а для газов заметно зависит и от давления. В одном растворителе разные вещества растворяются неодинаково.
Измельчение кристалла и перемешивание обычно ускоряют растворение, но сами по себе не увеличивают равновесную растворимость. Температура меняет и скорость, и предел: для многих твёрдых веществ предел растёт при нагревании, для газов часто уменьшается.
| Признак / объект | Что означает | Пояснение |
|---|---|---|
| Перемешивание | Ускоряет обмен у поверхности | Не меняет сам предел растворимости |
| Измельчение | Увеличивает поверхность | Помогает быстрее достичь равновесия |
| Температура | Меняет условия равновесия | Эффект зависит от вещества |
Скорость описывает время процесса, а растворимость — его предел. Эти характеристики нельзя подменять друг другом.
Масса раствора складывается из компонентов
Для раствора без реакции и потерь масса равна сумме масс растворителя и растворённого вещества. Если растворить 15 г соли в 85 г воды, получится 100 г раствора. Масса соли входит в эти 100 г, а не прибавляется к ним ещё раз.
Объёмы компонентов не всегда складываются так же просто, как массы: при смешивании расстояния между частицами могут изменяться. Поэтому массовую долю рассчитывают по массам, а объём получают по плотности готового раствора, если она известна.
Баланс массы
m(раствора) = m(воды) + m(вещества)
Пример
85 г + 15 г = 100 г
Граница модели
Нет испарения, осадка и потерь
Масса раствора включает массы обоих компонентов. Для объёма простое сложение в общем случае неверно.
Шесть выводов
Тест по параграфу10 вопросов · 4 варианта · один правильный · 0,5 балла за ответ · максимум 5
Учебный источник и иллюстрации
Основа: предоставленный учебник «Химия, 9 класс», § 4. Материал переработан для объяснения; источник: 9 класс. Химия — § 04. Растворы как смеси веществ.pdf. Научные уточнения учитывают различие молекулярного и немолекулярного строения и границы учебных моделей.
Иллюстрации загружаются непосредственно с Wikimedia Commons; авторы и лицензии указаны под изображениями. Схемы и обучающие модели созданы для этого конспекта.
Royal Society of Chemistry: данные о химических элементах