Вода как растворитель различных веществ. Главный растворитель

Назад Вперёд

Внимание! Предварительный просмотр слайдов используется исключительно в ознакомительных целях и может не давать представления о всех возможностях презентации. Если вас заинтересовала данная работа, пожалуйста, загрузите полную версию.

Цель урока: изучение свойств воды.

Задачи урока: дать представление о воде как растворителе, о растворимых и нерастворимых веществах; познакомить с понятием «фильтр», с простейшими способами определения растворимых и нерастворимых веществ; подготовить доклад на тему «Вода – растворитель».

Оборудование и наглядные пособия: учебники, хрестоматии, тетради для самостоятельной работы; наборы: стаканы пустые и с кипяченой водой; коробочки с поваренной солью, сахаром, речным песком, глиной; чайные ложки, воронки, фильтры из бумажных салфеток; гуашь (акварельные краски), кисти и листы для рефлексии; презентация, выполненная в Power Point, мультимедийный проектор, экран.

ХОД УРОКА

I. Организационный момент

У. Всем доброе утро! (Слайд 1)
Приглашаю вас на третье заседание школьного научного клуба «Мы и окружающий мир».

II. Сообщение темы и цели урока

Учитель. Сегодня у нас гости, учителя из других школ, которые пришли на заседание клуба. Предлагаю председателю клуба, Порошиной Анастасии, открыть заседание.

Председатель. Мы сегодня собрались на заседание клуба по теме «Вода – растворитель». Задание всем присутствующим: подготовить доклад на тему «Вода – растворитель». На этом уроке вам вновь предстоит стать исследователями свойств воды. Изучать эти свойства вы будете в своих лабораториях, с помощью «консультантов» – Макаренкова Михаила, Старковой Олеси и Стениной Юлии. Каждая лаборатория должна будет выполнить следующее задание: провести опыты и наблюдения, а в конце заседания обсудить план сообщения «Вода – растворитель».

III. Изучение нового материала

У. С разрешения председателя я хочу сделать первое сообщение. (Слайд 2) Такое же заседание по теме «Вода – растворитель» недавно провели ученики села Мирного. Открыл заседание Костя Погодин, который напомнил всем присутствующим еще об одном удивительном свойстве воды: многие вещества в воде могут распадаться на невидимые мельчайшие частицы, то есть растворяться. Следовательно, для многих веществ вода – хороший растворитель. После этого Маша предложила провести опыты и выявить способы, с помощью которых можно будет получить ответ на вопрос, растворяется вещество в воде или нет.
У. Предлагаю вам на заседании клуба определить растворимость в воде таких веществ, как поваренная соль, сахар, речной песок и глина.
Давайте предположим, какое вещество, по вашему мнению, растворится в воде, а какое не растворится. Выскажите свои предположения, догадки и продолжите высказывание: (Слайд 3)

У. Подумаем вместе, какие гипотезы будем подтверждать. (Слайд 3)
Предположим … (соль растворится в воде)
Допустим … (сахар растворится в воде)
Возможно … (песок не растворится в воде)
Что, если … (глина не растворится в воде)
У. Давайте, и мы проведем опыты, которые помогут нам в этом разобраться. Перед работой председатель напомнит вам правила при проведении опытов и раздаст карточки, на которых эти правила напечатаны. (Слайд 4)
П. Посмотрите на экран, где записаны правила.

«Правила при проведении опытов»

Необходимо бережно относиться ко всем приборам. Их можно не только разбить, ими можно и пораниться.
Во время работы можно не только сидеть, но и стоять.
Опыт проводит один из учеников (докладчик), остальные молча наблюдают или по просьбе докладчика помогают ему.
Обмен мнениями по результатам проведенного опыта начинается только после того, как докладчик разрешает его начать.
Переговариваться друг с другом нужно тихо, не мешая остальным.
Подходить к столу и проводить замену лабораторного оборудования можно только по разрешению председателя.

IV. Практическая работа

У. Предлагаю председателю выбрать «консультанта», который прочитает вслух из учебника (с.85) порядок действий при проведении первого опыта. (Слайд 5)

1) П. Проведите опыт с поваренной солью . Проверьте, растворяется ли в воде поваренная соль.
«Консультант» из каждой лаборатории берет один из подготовленных наборов, и проводит опыт с поваренной солью. В прозрачный стакан наливает кипяченую воду. Всыпает в воду небольшое количество поваренной соли. Группа наблюдает, что происходит с кристалликами соли, и исследует воду на вкус.
Председатель (как в игре КВН) зачитывает один и тот же вопрос каждой группе, а представители от лабораторий отвечают на них.
П. (Слайд 6) Изменилась ли прозрачность воды? (Прозрачность не изменилась)
Изменился ли цвет воды? (Цвет не изменился)
Изменился ли вкус воды? (Вода стала соленой)
Можно ли сказать, что соль исчезла? (Да, она растворилась, исчезла, ее не видно)
У. Сделайте вывод. (Соль растворилась) (Слайд 6)

П. Прошу всех приступить к выполнению второго опыта, для которого необходимо использовать фильтры.
У. Что такое фильтр? (Прибор, устройство или сооружение для очищения жидкостей, газов от твёрдых частиц, примесей.) (Слайд 7)
У. Прочитайте вслух порядок действий при выполнении опыта с фильтром. (Слайд 8)
Учащиеся пропускают воду с солью через фильтр, наблюдают и исследуют воду на вкус.
П. (Слайд 9) Осталась ли соль на фильтре? (На фильтре пищевая соль не осталась)
Изменился ли вкус воды? (Вкус воды не изменился)
Удалось ли очистить воду от соли? (Пищевая соль прошла с водой через фильтр)
У. Сделайте вывод из своих наблюдений. (Соль растворилась в воде) (Слайд 9)
У. Подтвердилась ли ваша гипотеза?
У. Все правильно! Молодцы!
У. Результаты опыта оформите письменно в Тетради для самостоятельной работы (с. 30). (Слайд 10)

2) П. (Слайд 11) Проделаем такой же опыт еще раз, только вместо соли положим чайную ложку сахарного песка .
«Консультант» из каждой лаборатории берет второй набор и проводит опыт с сахаром. В прозрачный стакан наливает кипяченую воду. Всыпает в воду небольшое количество сахара. Группа наблюдает, что происходит и исследует воду на вкус.
П. (Слайд 12) Изменилась ли прозрачность воды? (Прозрачность воды не изменилась)
Изменился ли цвет воды? (Цвет воды не изменился)
Изменился ли вкус воды? (Вода стала сладкой)
Можно ли сказать, что сахар исчез? (Сахар стал невидимым в воде, вода его растворила)
У. Сделайте вывод. (Сахар растворился) (Слайд 12)

У. Пропустите воду с сахаром через бумажный фильтр. (Слайд 13)
Учащиеся пропускают воду с сахаром через фильтр, наблюдают и исследуют воду на вкус.
П. (Слайд 14) Остался ли сахар на фильтре? (На фильтре сахара не видно)
Изменился ли вкус воды? (Вкус воды не изменился)
Удалось ли очистить воду от сахара? (Воду от сахара очистить не удалось, вместе с водой он прошел через фильтр)
У. Сделайте вывод. (Сахар растворился в воде) (Слайд 14)
У. Подтвердилась ли гипотеза?
У. Верно. Молодцы!
У. Результаты опыта оформите письменно в Тетради для самостоятельной работы. (Слайд 15)

3) П. (Слайд 16)Проверим утверждения и проведем опыт с речным песком .
У. Прочитайте в учебнике порядок действий при проведении опыта.
Проводят опыт с речным песком. Размешивают в стакане с водой чайную ложку речного песка. Дают смеси отстояться. Наблюдают, что происходит с песчинками и водой.
П. (Слайд 17) Изменилась ли прозрачность воды? (Вода стала мутной, грязной)
Изменился ли цвет воды? (Цвет воды изменился)
Исчезли ли песчинки? (Более тяжелые песчинки опускаются на дно, а мелкие плавают в воде, делая ее мутной)
У. Сделайте вывод. (Песок не растворился) (Слайд 17)

У. (Слайд 18) Пропустите содержимое стакана через бумажный фильтр.
Учащиеся пропускают воду с сахаром через фильтр, наблюдают.
П. (Слайд 19) Что проходит через фильтр, а что остается на нем? (Вода проходит через фильтр, а речной песок остался на фильтре и песчинки хорошо видны)
Очистилась ли вода от песка? (Фильтр помогает очистить воду от частиц, которые в ней не растворяются)
У. Сделайте вывод. (Речной песок в воде не растворился) (Слайд 19)
У. Верным ли было ваше предположение о растворимости песка в воде?
У. Отлично! Молодцы!
У. Результаты опыта оформите письменно в Тетради для самостоятельной работы. (Слайд 20)

4) П. (Слайд 21) Проделайте такой же опыт с кусочком глины.
Проводят опыт с глиной. Размешивают в стакане с водой кусочек глины. Дают смеси отстояться. Наблюдают, что происходит с глиной и водой.
П. (Слайд 22) Изменилась ли прозрачность воды? (Вода стала мутной)
Изменился ли цвет воды? (Да)
Исчезли ли частицы глины? (Более тяжелые частицы опускаются на дно, а мелкие плавают в воде, делая ее мутной)
У. Сделайте вывод. (Глина не растворилась в воде) (Слайд 22)

У. (Слайд 23) Пропустите содержимое стакана через бумажный фильтр.
П. (Слайд 24)Что проходит через фильтр, а что остается на нем? (Вода проходит через фильтр, а не растворившиеся частицы остаются на фильтре.)
Очистилась ли вода от глины? (Фильтр помог очистить воду от частиц, которые не растворились в воде)
У. Сделайте вывод. (Глина не растворяется в воде) (Слайд 24)
У. Гипотеза подтвердилась?
У. Молодцы! Все правильно!

У. Прошу одного из членов группы зачитать выводы, записанные в тетради, всем присутствующим.
У. Есть ли у кого-нибудь дополнения, уточнения?
У. Сделаем выводы из опытов. (Слайд 25)
Все ли вещества растворяются в воде? (Соль, сахарный песок растворились в воде, а песок и глина не растворились.)
Всегда ли с помощью фильтра можно выявить, растворяется вещество в воде или нет? (Растворившиеся в воде вещества проходят через фильтр вместе с водой, а не растворившиеся частицы остаются на фильтре)

У. Прочитайте о растворимости веществ в воде в учебнике (с.87).

У. Сделайте вывод о свойстве воды как растворителя. (Вода – растворитель, но не все вещества в ней растворяются) (Слайд 25)

У. Советую членам клуба прочитать рассказ в хрестоматии «Вода – растворитель» (с.46). (Слайд 26)
Почему же ученым пока не удалось получить абсолютно чистую воду? (Потому что в воде растворены сотни, а может и тысячи разных веществ)

У. Как люди используют свойство воды растворять некоторые вещества?
(Слайд 27) Безвкусная вода становится сладкой или соленой благодаря сахару или соли, так как вода растворяет и приобретает их вкус. Это свойство человек использует, когда готовит пищу: заваривает чай, варит компот, супы, солит и консервирует овощи, заготавливает варенье.
(Слайд 28) Когда мы моем руки, умываемся или купаемся, когда стираем одежду, то используем жидкую воду и ее свойство – растворителя.
(Слайд 29) В воде также растворяются газы, в частности кислород. Благодаря этому в реках, озерах, морях живут рыбы и другие. Соприкасаясь с воздухом, вода растворяет кислород, углекислый газ и другие газы, которые находятся в нем. Для живых организмов, обитающих в воде, например, рыб, очень важен кислород, растворенный в воде. Он им нужен для дыхания. Если бы кислород не растворялся в воде, то водоемы были бы безжизненными. Зная это, люди не забывают насыщать кислородом воду в аквариуме, где живут рыбки, или прорубают зимой проруби в водоемах для улучшения жизни подо льдом.
(Слайд 30) Когда рисуем акварельными красками или гуашью.

У. Обратите внимание на задание, записанное на доске. (Слайд 31) Предлагаю составить коллективный план выступления на тему «Вода – растворитель». Обсудите его в своих лабораториях.
Заслушивание планов по теме «Вода – растворитель», составленных учащимися.
У. Давайте все вместе сформулируем план выступления. (Слайд 31)

Примерный план выступления по теме «Вода – растворитель»

Введение.
Растворение веществ в воде.
Выводы.
Использование людьми свойства воды растворять некоторые вещества.

Экскурсия в «Выставочный зал». (Слайд 32)

У. При подготовке сообщения вы можете использовать дополнительную литературу, подобранную ребятами, помощниками докладчиков по теме нашего заседания. (Обратить внимание учащихся на выставку книг, интернет – страничек)

V. Итог урока

Какое свойство воды исследовали на заседании клуба? (Свойство воды как растворителя)
К какому выводу мы пришли, исследовав это свойство воды? (Вода – хороший растворитель для некоторых веществ.)
Как вы думаете, трудно быть исследователями?
Что показалось наиболее сложным, интересным?
Пригодятся ли вам знания, приобретенные в ходе исследования этого свойства воды в дальнейшей жизни? (Слайд 33) (Очень важно помнить о том, что вода – растворитель. Вода растворяет соли, среди которых есть как полезные для человека, так и вредные. Поэтому пить воду из источника, если вы не знаете, чист ли он, нельзя. Не зря в народе есть пословица: «Не всякая водица для питья годится».)

VI. Рефлексия

Как мы используем свойство воды растворять некоторые вещества на уроках изобразительного искусства? (Когда рисуем акварельными красками или гуашью)
Предлагаю вам, используя это свойство воды, раскрасить воду в стакане в такой цвет, который наиболее полно соответствует вашему настроению. (Слайд 34)
«Желтый цвет» – радостное, светлое, хорошее настроение.
«Зеленый цвет» – спокойное, уравновешенное.
«Синий цвет» – грустное, печальное, тоскливое настроение.
Покажите свои листы с раскрашенной водой в стакане.

VII. Оценивание

Благодарю председателя, «консультантов» и всех участников заседания за активную работу.

VIII. Домашнее задание

Самым распространенным растворителем на нашей планете является вода. Тело среднего человека мас–сой 70 кг содержит примерно 40 кг воды. При этом около 25 кг воды приходится на жидкость внутри клеток, а 15 кг составляет внеклеточная жидкость, в которую входят плазма крови, межклеточная жидкость, спинно-моз-говая жидкость, внутриглазная жидкость и жидкое содержимое желудочно-кишечного тракта. У животных и растительных организмов вода составляет обычно бо–лее 50%, а в ряде случаев содержание воды достигает 90-95%.

Вследствие своих аномальных свойств вода – уни–кальный растворитель, прекрасно приспособленный для жизнедеятельности.

Прежде всего вода хорошо растворяет ионные и мно–гие полярные соединения. Такое свойство воды связа–но в значительной мере с ее высокой диэлектрической проницаемостью (78,5).

Другой многочисленный класс веществ, хорошо раст–воримых в воде, включает такие полярные органиче–ские соединения, как сахара, альдегиды, кетоны, спир–ты. Их растворимость в воде объясняется склонностью молекул воды к образованию полярных связей с поляр–ными функциональными группами этих веществ, на–пример с гидроксильными группами спиртов и сахаров или с атомом кислорода карбонильной группы альдеги–дов и кетонов. Ниже приведены примеры водородных связей, важных для растворимости веществ в биологи–ческих системах. Вследствие высокой полярности во–да вызывает гидролиз веществ.

Так как вода составляет основную часть внутренней среды организма, то она обеспечивает процессы всасывания, передвижения питательных веществ и продуктов обмена в организме.

Необходимо отметить, что вода является конечным продуктом биологического окисления веществ, в частно–сти глюкозы. Образование воды в результате этих про–цессов сопровождается выделением большого коли–чества энергии – приблизительно 29 кДж/моль.

Важны и другие аномальные свойства воды: высо–кое поверхностное натяжение, низкая вязкость, высо–кие температуры плавления и кипения и более высокая плотность в жидком состоянии, чем в твердом.

Для воды характерно наличие ассоциатов – групп молекул, соединенных водородными связями.

В зависимости от сродства к воде функциональные группы растворяемых частиц подразделяются на гид–рофильные (притягивающие воду), легко сольватируе-мые водой, гидрофобные (отталкивающие воду) и ди-фильные.

К гидрофильным группам относятся полярные функ–циональные группы: гидроксильная -ОН, амино -NH 2 , тиольная -SH, карбоксильная -СООН. К гидрофоб–ным – неполярные группы, например углеводородные радикалы: СНз-(СН 2) п -, С 6 Н 5 -. К дифильным отно–сят вещества (аминокислоты, белки), молекулы кото–рых содержат как гидрофильные группы (-ОН, -NH 2 , -SH, -СООН), так и гидрофобные группы: (СН 3 – (СН 2) п,- С 6 Н 5 -).

При растворении дифильных веществ происходит изменение структуры воды как результат взаимодей–ствия с гидрофобными группами. Степень упорядо–чения молекул воды, близко расположенных к гидро–фобным группам, увеличивается, и контакт молекул воды с гидрофобными группами сводится к миниму–му. Гидрофобные группы, ассоциируясь, выталки–вают молекулы воды из области своего расположения.

Методы очистки воды - способы отделения воды от нежелательных примесей и элементов. Существуют несколько методов очистки и все они входят в три группы методов:

· механические

· физико-химические

· биологические

Наиболее дешевая - механическая очистка - применяется для выделения взвесей. Основные методы: процеживание, отстаивание и фильтрование. Применяются, как предварительные этапы.

Химическая очистка применяется для выделения из сточных вод растворимых неорганических примесей. При обработке сточных вод реагентами происходит их нейтрализация, выделение растворенных соединений,обесцвечивание и обеззараживание стоков.

Физико-химическая очистка применяется для очистки сточных вод от грубо- и мелкодисперсионных частиц, коллоидных примесей, растворенных соединений. Высокопроизводительный, но в то же время дорогой способ очистки.

Биологические методы применяются для очистки от растворенных органических соединений. Метод основан на способности микроорганизмов разлагать растворенные органические соединения.

В настоящее время из общего количества сточных вод механической очистки подвергается 68 % всех стоков, физико-химической- 3 %, биологической - 29 %. В перспективе предполагается повысить долю очистки биологическим методом до 80 %, что улучшит качество очищаемой воды.

Основным методом повышения качества очистки вредных выбросов предприятиям при рыночной экономике является система штрафов, а также система плат за пользование очистными сооружениями.

Галоге́ны (от греч. ἁλός - соль и γένος - рождение, происхождение; иногда употребляется устаревшее название гало́иды ) - химические элементы 17-й группы периодической таблицы химических элементов Д. И. Менделеева (по устаревшей классификации - элементы главной подгруппы VII группы) .

Реагируют почти со всеми простыми веществами, кроме некоторых неметаллов. Все галогены - энергичные окислители, поэтому встречаются в природе только в виде соединений. С увеличением порядкового номера химическая активность галогенов уменьшается, химическая активность галогенид-ионов F − , Cl − , Br − , I − , At − уменьшается.

К галогенам относятся фтор F, хлор Cl, бром Br, иод I, астат At, а также (формально) искусственный элемент унунсептий Uus.

Все галогены - неметаллы. На внешнем энергетическом уровне 7 электронов, являются сильными окислителями. При взаимодействии с металлами возникает ионная связь, и образуются соли. Галогены, (кроме F) при взаимодействии с более электроотрицательными элементами, могут проявлять и восстановительные свойства вплоть до высшей степени окисления +7.

Особенности химии фтора

самый электроотрицательный элемент в таблице менделеева, в атмосфере фтора горит все даже кислород!

С вободный фтор представляет собой зеленоватожелтый газ с характерным резким и неприятным запахом. Его плотность по воздуху равна 1,13, температура кипения –187 °С, температура плавления –219 °С. Относительная атомная масса фтора равна 19. Во всех своих соединениях фтор одновалентен. Атомы фтора соединяются между собой в двухатомные молекулы.

Фтор образует соединения, прямо или косвенно, со всеми другими элементами, включая некоторые инертные газы.

С водородом фтор соединяется даже при –252 °С. При этой температуре водород превращается в жидкость, а фтор затвердевает, и все же реакция протекает с таким сильным выделением тепла, что происходит взрыв. Долгое время не было известно соединение фтора с кислородом, но в 1927 г. французским химикам удалось получить дифторид кислорода, образующийся при действии фтора на слабый раствор щелочи:

2F 2 + 2NаОН = 2NаF + OF 2 + H 2 O.

С азотом фтор непосредственно не соединяется, но косвенным путем известному специалисту по фтору Отто Руффу удалось получить в 1928 г. трифторид азота NF 3 . Известны и другие азотсодержащие соединения фтора. Сера под его действием при доступе воздуха воспламеняется. Древесный уголь загорается в атмосфере фтора при обычной температуре.

Самое простое средство тушения пожаров – вода – горит в струе фтора светло-фиолетовым пламенем.

Все металлы при тех или иных условиях взаимодействуют со фтором. Щелочные металлы воспламеняются в его атмосфере уже при комнатной температуре. Серебро и золото на холоде взаимодействуют с фтором очень медленно, а при накаливании сгорают в нем. Платина при обычных условиях не реагирует с фтором, но сгорает в нем при нагревании до 500–600 °С.

Из соединений других галогенов с металлами фтор вытесняет свободные галогены, становясь на их место. Кислород также легко вытесняется фтором из большинства кислородных соединений. Так, например, воду фтор разлагает с выделением кислорода (с примесью озона):

Н 2 O + F 2 = 2НF + O.

Соединяясь с водородом, фтор образует газообразное соединение – фтороводород НF. Водные растворы фтороводорода называют плавиковой кислотой. Газообразный НF – бесцветный газ с резким запахом, очень вредно действующий на дыхательные органы и слизистые оболочки. Обычный способ его получения - действие серной кислоты на плавиковый шпат СаF 2:

СаF 2 + Н 2 SО 4 = СаSO 4 + 2НF.

Для молекул фтороводорода характерна способность к их ассоциации (соединению). При температуре около 90 °С получается простая молекула НF с относительной молекулярной массой 20, но при понижении температуры до 32 °С измерения приводят к удвоенной формуле Н 2 F 2 . При температуре кипения фтороводорода, равной 19,4 °С, появляются ассоциаты Н 3 F 3 и Н 4 F 4 . При более низких температурах состав ассоциатов фтороводорода еще сложнее.

Плавиковая кислота действует на все металлы, за исключением золота и платины. На медь и серебро плавиковая кислота действует очень медленно. Слабые растворы ее совершенно не действуют на олово, медь и бронзу.

Устойчив к плавиковой кислоте и свинец, который покрывается слоем фторида свинца, предохраняющим металл от дальнейшего разрушения. Поэтому свинец и служит материалом для аппаратуры в производстве плавиковой кислоты.

Склонность молекул НF к ассоциации приводит к тому, что кроме средних солей фтороводородной кислоты известны и кислые, например КНF 2 (из нее электролизом получают фтор). В этом заключается ее отличие от других галогеноводородных кислот, дающих только средние соли.

Характерная особенность плавиковой кислоты, отличающая ее от всех других кислот, – чрезвычайно легкое ее действие на кремнезем SiO 2 и соли кремниевой кислоты:

SiO 2 + 4НF = SiF 4 + 2H 2 O.

Тетрафторид кремния SiF 4 – газ, улетучивающийся при реакции.

Действуя на кремнезем, входящий в состав стекла, плавиковая кислота разъедает стекло, поэтому хранить ее в стеклянных сосудах нельзя.

Из органических веществ плавиковая кислота действует на бумагу, дерево, пробку, обугливая их. На пластик действует слабо, совершенно не действует на парафин, чем и пользуются при хранении плавиковой кислоты в сосудах, сделанных из этого материала.

Ф тор довольно распространен в природе. Процентное содержание его в земной коре приближается к содержанию таких элементов, как азот, сера, хром, марганец и фосфор. Промышленное значение имеют, однако, только два фтористых минерала - плавиковый шпат и криолит. Кроме того, фтор входит в сравнительно небольшом количестве в состав апатитов. При переработке природных фосфатов на искусственные удобрения в качестве побочных продуктов получают фтористые соединения.

Плавиковый шпат, называемый иначе флюоритом, или плавиком, является по своему составу фторидом кальция CaF 2 .В природе плавиковый шпат может встречаться как в виде отдельных кристаллов, так и в сплошных массах. Образование месторождений плавикового шпата геологи объясняют следующим образом. При остывании некогда жидкой массы земной коры внутри нее образовались трещины и пустоты. Когда в такие пустоты, возникшие внутри пород, содержащих в своем составе кальций, проникали растворы или вулканические газы, содержащие фтор, происходило взаимодействие между кальцием породы и фтором раствора или газа. В результате такого взаимодействия пустоты заполнялись массой фторида кальция. Таково происхождение плавикового шпата.

Замечательно разнообразие окраски плавикового шпата: он может быть совершенно бесцветным (прозрачным), белым, розовым, голубым, зеленым, красным, фиолетовым. Наиболее часто встречающиеся его окраски - зеленая и фиолетовая.

Мощные залежи плавикового шпата находятся в американских штатах Иллинойс, Кентукки, Колорадо.

Элементарный фтор в настоящее время нашел пока единственное широкое применение: в деле обеззараживания питьевой воды. Но в отличие от своего аналога хлора, который служит для той же цели непосредственно, фтор используется здесь косвенным путем. Действием фтора на воду получают озон, который и применяется для стерилизации питьевой воды.

С питьевой водой, кстати, фтор поступает в наш организм. При недостатке фтора уменьшается устойчивость эмали зубов против содержащихся в пище кислот.

Многие фторсодержащие вещества очень важны для современной науки и техники. Большое значение получили соединения фтора с углеродом, называемые фторуглеродами. В природе они не встречаются и получаются исключительно искусственно. Фторуглероды обладают рядом ценных свойств: они не горят, не подвергаются коррозии, гниению и т.д. Возможности их практического применения все время расширяются. Например, фторхлорпроизводные простейших углеводородов (СН 4 и др.) – так называемые фреоны – широко применяются как хладагенты в холодильных установках на судах, железнодорожных вагонах, в бытовых холодильниках и т.п.

Молекулярный хлор и его основные соединения

Для воды характерно наличие ассоциатов – групп молекул, соединенных водородными связями.

(H2O) - одно из наиболее распространенных и важных веществ. Чистой воды в природе нет, - она всегда содержит примеси. Получают чистую воду методом перегонки. Перегнанная вода называется дистиллированной. Состав воды (по массе): 11,19 % водорода и 88,81 % кислорода. Чистая вода прозрачна, не имеет запаха и вкуса. Наибольшую плотность она имеет при 0° С (1 г/см3). Плотность льда меньше плотности жидкой воды, поэтому лед всплывает на поверхность. Вода замерзает при 0° С и кипит при 100° С при давлении 101 325 Па. Она плохо проводит теплоту и очень плохо проводит электричество. Вода - хороший растворитель. Молекула воды имеет угловую форму атомы водорода по отношению к кислороду образуют угол, равный 104,3°. Поэтому молекула воды - диполь: та часть молекулы, где находится водород, заряжена положительно, а часть, где находится кислород, - отрицательно. Благодаря полярности молекул воды электролиты в ней диссоциируют на ионы. В жидкой воде наряду с обычными молекулами Н2О содержатся ассоциированные молекулы, т. е. соединенные в более сложные агрегаты (Н2О)x благодаря образованию водородных связей (рис. 4). Наличием водородных связей между молекулами воды объясняются аномалии ее физических свойств: максимальная плотность при 4° С, высокая температура кипения (в ряду Н2О - Н2S - Н2Sе) аномально высокая теплоемкость (4,18 кДж/(г К)). С повышением температуры водородные связи разрываются, и полный разрыв наступает при переходе воды в пар.

Рисунок 4. Молекула воды

Растворы - однородная многокомпонентная система, состоящая из растворителя, растворённых веществ и продуктов их взаимодействия. По агрегатному состоянию растворы могут быть жидкими (морская вода), газообразными (воздух) или твёрдыми (многие сплавы металлов). Размеры частиц в истинных растворах - менее 10-9 м (порядка размеров молекул). Если молекулярные или ионные частицы, распределённые в жидком растворе присутствуют в нём в таком количестве, что при данных условиях не происходит дальнейшего растворения вещества, раствор называется насыщенным. (Например, если поместить 50 г NaCl в 100 г H2O, то при 200C растворится только 36 г соли).

Насыщенным называется раствор, который находится в динамическом равновесии с избытком растворённого вещества. Поместив в 100 г воды при 200C меньше 36 г NaCl получается ненасыщенный раствор. При нагревании смеси соли с водой до 1000C произойдёт растворение 39,8 г NaCl в 100 г воды. Если теперь удалить из раствора нерастворившуюся соль, а раствор осторожно охладить до 200C, избыточное количество соли не всегда выпадает в осадок. В этом случае мы имеем дело с перенасыщенным раствором. Перенасыщенные растворы очень неустойчивы. Помешивание, встряхивание, добавление крупинок соли может вызвать кристаллизацию избытка соли и переход в насыщенное устойчивое состояние. Ненасыщенный раствор - раствор, содержащий меньше вещества, чем в насыщенном. Перенасыщенный раствор - раствор, содержащий больше вещества, чем в насыщенном.

Растворы образуются при взаимодействии растворителя и растворённого вещества. Процесс взаимодействия растворителя и растворённого вещества называется сольватацией (если растворителем является вода - гидратацией). Растворение протекает с образованием различных по форме и прочности продуктов - гидратов. При этом участвуют силы как физической, так и химической природы. Процесс растворения вследствие такого рода взаимодействий компонентов сопровождается различными тепловыми явлениями. Энергетической характеристикой растворения является теплота образования раствора, рассматриваемая как алгебраическая сумма тепловых эффектов всех эндо - и экзотермических стадий процесса. Наиболее значительными среди них являются:

– поглощающие тепло процессы - разрушение кристаллической решётки, разрывы химических связей в молекулах;

– выделяющие тепло процессы - образование продуктов взаимодействия растворённого вещества с растворителем (гидраты) и др.

Если энергия разрушения кристаллической решетки меньше энергии гидратации растворённого вещества, то растворение идёт с выделением теплоты (наблюдается разогревание). Так, растворение NaOH – экзотермический процесс: на разрушение кристаллической решётки тратится 884 кДж/моль, а при образовании гидратированных ионов Na+ и OH - выделяется соответственно 422 и 510 кДж/моль. Если энергия кристаллической решётки больше энергии гидратации, то растворение протекает с поглощением теплоты (при приготовлении водного раствора NH4NO3 наблюдается понижение температуры).

Растворимость. Предельная растворимость многих веществ в воде (или в других растворителях) представляет собой постоянную величину, соответствующую концентрации насыщенного раствора при данной температуре. Она является качественной характеристикой растворимости и приводится в справочниках в граммах на 100 г растворителя (при определённых условиях). Растворимость зависит от природы растворяемого вещества и растворителя, температуры и давления.

1. Природа растворяемого вещества. Кристаллические вещества подразделяются на:

P - хорошо растворимые (более 1,0 г на 100 г воды);

M - малорастворимые (0,1 г - 1,0 г на 100 г воды);

Н - нерастворимые (менее 0,1 г на 100 г воды).

2. Природа растворителя. При образовании раствора связи между частицами каждого из компонентов заменяются связями между частицами разных компонентов. Чтобы новые связи могли образоваться, компоненты раствора должны иметь однотипные связи, т. е. быть одной природы. Поэтому ионные вещества растворяются в полярных растворителях и плохо в неполярных, а молекулярные вещества - наоборот.

3. Влияние температуры. Если растворение вещества является экзотермическим процессом, то с повышением температуры его растворимость уменьшается (Например, Ca(OH)2 в воде) и наоборот. Для большинства солей характерно увеличение растворимости при нагревании (рис. 5). Практически все газы растворяются с выделением тепла. Растворимость газов в жидкостях с повышением температуры уменьшается, а с понижением увеличивается.

4. Влияние давления. С повышением давления растворимость газов в жидкостях увеличивается, а с понижением уменьшается.

Рисунок 5. Зависимость растворимости веществ от температуры

Появление воды на планете Земля - первый и самый важный шаг к возникновению жизни. И в дальнейшем она продолжает играть роль вещества, без которого ничто живое не может существовать. Причина этого в том, что вода - универсальный растворитель, в котором происходят все самые главные биохимические процессы живых организмов. Это уникальное и многоликое вещество отлично растворяет как органические, так и неорганические вещества, окисляет почти все металлы и разрушает самые твердые горные породы. Все химические процессы протекают в воде с высокой скоростью, а образующиеся при этом соединения отличаются большой сложностью. Еще одно уникальное свойство воды - она остается жидкой в достаточно большом диапазоне температур - от 0 до 100°С, а это именно те температуры, которые чаще всего встречаются на Земле.

Одним словом - если бы перед нами стояла задача «подтолкнуть» развитие жизни на какой-нибудь планете, первым делом следовало бы создать воду.

В наши дни ученым известно более 175 природных и искусственно созданных разновидностей воды и около 200 разновидностей льда. Все они обладают различными, часто необычайными свойствами и по-разному воздействуют на процессы, происходящие в живых организмах. Состав этого вещества почти всегда одинаков, но талая, родниковая, «омагниченная», «живая» и «мертвая», ионизированная, «твердая», «желеобразная», «резиновая», «скользкая», «сухая», «вязкая», «крещенская» и многие другие виды воды отличаются друг от друга порой даже больше, чем различные химические соединения.

Если добавить в воду крохотное количество особых полимерных соединений, она станет «скользкой»: стальной шарик в такой воде опускается на дно сосуда в 2,5 раза быстрее, чем в обычной. Такая вода незаменима при тушении пожаров.

Малые дозы некоторых соединений кремния делают воду «сухой». Существует даже «резиновая» вода, которая, вместо того чтобы выливаться из наклоненного сосуда, вытягивается плотным эластичным жгутом.

И еще одно удивительное свойство воды - она обладает «памятью»! Строение этого вещества далеко не так просто, как может показаться на первый взгляд. Во-первых, молекулы воды имеют как положительный, так и отрицательный электрический заряды и представляют собой крохотные «магнитики», способные по-разному ориентироваться в пространстве. Кроме того, молекулы воды могут образовывать «сообщества» - их называют кластерами. Такие «сообщества», насчитывающие несколько сотен молекул, превращают воду в своего рода полимер и способствуют тому, что вода как бы «запоминает» информацию обо всех процессах, которые с ней происходили. Объем «памяти» воды намного превышает емкость памяти самых сложных электронных запоминающих устройств, созданных человеком.

Одним из проявлений «памяти» воды является то, что она способна некоторое время сохранять свойства раствора даже после того, как в ней не остается ни единой молекулы растворенного вещества.

Вода и сегодня - одна из самых больших загадок природы. Человек тысячелетиями имел с ней дело, но структура воды была раскрыта наукой совсем недавно, и эти исследования далеко не завершены. Главная тайна воды заключается в способности ее молекул к самоорганизации. Кластеры воды включают до 912 молекул, кроме того в жидкой воде могут образовываться структуры, напоминающие решетки кристаллов, в которые входят до 57 молекул. Некоторые кластеры не превращаются в лед даже при температуре ниже - 150 °С. Таким образом, в воде при любой температуре одновременно существуют «организованная» и «неорганизованная» части. Этим, вероятно, и объясняется многообразие ее свойств.