9 клас НУШ. Хімія. Урок 2. Навчальне дослідження № 1 «Розчинність речовин у різних розчинниках»

Користуючись інструкцією на с.15 підручника О.В.Григоровича "Хімія" 9 клас, видавництво "Ранок", 2026 рік: https://pidruchnyk.com.ua/3260-khimiia-9-klas-grygorovych-2026.html

виконайте навчальне дослідження №1, складіть в зошиті звіт за планом: назва дослідження, мета, обладнання, реактиви, що спостерігали при розчиненні речовин у воді (розчиняється чи не розчиняється). За формулою речовини, яку досліджували, визначіть тип хімічного зв'язку і кристалічної гратки. За результатами спостережень і досліджень складіть таблицю: 1 колонка - розчинник, 2 колонка - назва речовини, яку розчиняють, 3 колонка - розчиняється чи не розчиняється, 4 колонка - тип хімічного зв'язку в молекулі речовини, яку досліджують, 5 колонка - тип кристалічної гратки в молекулі речовини, яку досліджують. Зробіть висновок, як пов'язана будова речовин з розчинністю речовин у різних розчинниках. Рекомендовано дослідити розчинність таких речовин: йод (спиртова настоянка), парафін, цукор, натрій хлорид (кухонна сіль), лимонна кислота, харчовий барвник в розчинниках: вода, спирт. Можна взяти й інші речовини і розчинники, які є у вас вдома

Головне правило розчинності звучить так: «подібне розчиняється в подібному» (речовини з полярним типом зв'язку розчиняються в полярних розчинниках, а неполярні — в неполярних).

Класифікація розчинників за полярністю

• Дуже полярні: вода H₂O. Добре розчиняють іонні та полярні сполуки (цукор, сіль, лимонну кислоту).

• Середньої полярності: етиловий спирт, ізопропіловий спирт, етилетаноат (рідина для зняття лаку). Розчиняють як деякі органічні сполуки, так і речовини з проміжним характером зв'язку.

• Неполярні: соняшникова олія, бензин, уайт-спірит. Добре розчиняють неполярні речовини (парафін, йод, жири, каучук).

Приклади поведінки речовин у різних розчинниках

• Кухонна сіль (NaCl) добре розчиняється у воді, але не розчиняється в неполярних розчинниках.

• Цукор (сахароза) добре розчинний у воді, проте не розчиняється в неполярних середовищах.

• Йод і парафін демонструють протилежну тенденцію: вони погано розчиняються у воді, натомість добре переходять у розчин у неполярних рідинах.

Повну таблицю порівняння для різних речовин можна знайти в джерелах.

Від чого ще залежить розчинність?

• Природа речовини та розчинника: визначається наявністю водневих та іонних чи ковалентних полярних зв'язків.

• Температура: підвищення температури зазвичай збільшує розчинність твердих тіл у воді та зменшує розчинність газів.

• Тиск: відповідно до закону Генрі, розчинність газів зростає зі збільшенням тиску над розчином.

Розчинення цукру у воді — це фізико-хімічний процес, під час якого хімічна структура самого цукру (сахарози, С₁₂Н₂₂О₁₁ не руйнується, але повністю змінюється його фізичний стан: з твердих кристалів він переходить у розчинену форму.

Як саме відбувається на молекулярному рівні та чому гарячий чай солодшає миттєво, а в холодному коктейлі цукор лежить на дні.

1. Фізико-хімічний механізм (на молекулярному рівні)

Цукровий пісок складається з молекул сахарози, які містять багато так званих гідроксильних груп (—OH). Ці групи є полярними, тобто мають нерівномірний розподіл електричного заряду. Вода Н₂О — це також сильний полярний розчинник.

Процес розчинення проходить у три послідовні етапи:

1. Гідратація (Взаємодія): Коли кристали цукру потрапляють у воду, полярні молекули води оточують молекули сахарози на поверхні кристала. Частково негативно заряджені атоми Оксигену в молекулах води притягуються до позитивних ділянок сахарози, а позитивні атоми Гідрогену — до негативних. Між водою та цукром виникають водневі зв'язки.

2. Руйнування решітки: Сила притягання між молекулами води та молекулами сахарози виявляється сильнішою, ніж між сусідніми молекулами сахарози всередині сухого кристала. В результаті молекули води буквально «відривають» молекули цукру одну за одною від загальної маси.

3. Дифузія: Окремі молекули цукру, оточені «шубою» з молекул води (гідратовані молекули), завдяки тепловому руху поступово та рівномірно розподіляються по всьому об'єму рідини, утворюючи однорідний прозорий розчин.

2. Як температура води впливає на швидкість процесу

Температура — це головний фактор, який визначає, наскільки швидко розчиниться цукор. Цей зв'язок має чітке обґрунтування:

• Збільшення кінетичної енергії: Нагрівання води змушує її молекули рухатися значно швидше. Чим вища температура, тим сильніше й частіше молекули води бомбардують кристалічну решітку цукру, швидше відриваючи від неї молекули сахарози.

• Прискорення дифузії: У гарячій воді «відірвані» молекули цукру значно швидше віддаляються від кристала, звільняючи місце для нових молекул води.

• Зміна межі розчинності: Температура впливає не лише на швидкість, а й на кількість цукру, яку можна розчинити. У холодній воді 0 С⁰ в одному літрі можна розчинити близько 1800 г сахарози, тоді як у кипятку 100 С⁰ — майже 4900 г.

Кухонна сіль (хлорид натрію, NaCl) розчиняється у воді завдяки гідратації — взаємодії полярних молекул води з іонами солі:

• Полярність води: Молекула води (H₂O) є диполем: кисень має частковий негативний заряд (δ-), а водень — частковий позитивний (δ+).

• Руйнування кристалічних ґраток: Коли кристали солі потрапляють у воду, диполі води орієнтуються навколо іонів натрію (Na⁺) та хлору (Cl⁻):

  • Позитивні полюси води (атоми водню) повертаються до негативних іонів хлору (Cl⁻).

  • Негативні полюси води (атом кисню) повертаються до позитивних іонів натрію (Na⁺).

• Утворення гідратів: Молекули води оточують кожен іон, виривають його з кристалічних ґраток і рівномірно розподіляють у рідині.

Основні показники розчинності:

• При кімнатній температурі (близько +21 °C) у 100 г води можна розчинити приблизно 35,9 г кухонної солі (це близько 359 г на 1 літр води).

• Розчинність солі мало залежить від температури (і практично однакова як у холодній, так і в гарячій воді).