Повна версія

Головна arrow Природознавство arrow ЗАГАЛЬНА ХІМІЯ

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   ЗМІСТ   >>

ПРАКТИЧНЕ ЗНАЧЕННЯ РОЗЧИНІВ

Застосування розчинів неозора широко в побуті, хімічній промисловості та лабораторіях, харчової промисловості, медицині, виробництві і застосуванні ліків і т.д. Розглянемо основні причини, що роблять розчини настільки необхідними в практичній діяльності.

1. У рідких розчинах хімічні реакції протікають в обсязі, І тому все наявне речовина є для хімічного перетворення без додаткового впливу на систему. Частинки речовин в розчинах хаотично рухаються і стикаються, що є необхідною умовою їх хімічного перетворення. Для порівняння уявімо собі, як іде хімічна реакція в суміші твердих речовин. Їх частки закріплені в кристалічній структурі. Кристали стикаються в окремих точках, в яких тільки й можлива взаємодія частинок. Частинки, що знаходяться в об'ємі кристала (не на поверхні), брати участь в реакції не можуть. Для прискорення реакції кристали перетирають в ступці, пресують, а й при цьому повнота протікання реакції досягається далеко не відразу. Деякі ліки випускають у вигляді великих таблеток, що представляють собою спресовану суміш речовин. Знеболюючі таблетки еффералган крім активної речовини парацетамолу містять лимонну кислоту, соду і інші добавки. При внесенні таблетки в воду починається виділення газу в результаті реакції лимонної кислоти з содою:

Очевидно, що тверді речовини в таблетці не реагували між собою, але, розчиняючись, почали реагувати.

Буває і так, що тверді речовини реагують в формі вибуху. Виділення енергії, що почалося в результаті перетворення окремих частинок, розхитує структуру речовини, і реакція лавиноподібно прискорюється. Такі небезпечні явища рідко відбуваються в розчинах, особливо у водних. Виділяється енергія акумулюється великою масою розчинника, і сильного розігрівання системи не відбувається.

Отже, розчини надзвичайно важливі як середовище для проведення хімічних реакцій. Можна також сказати, що розчини за своєю природою рухливі. Саме такі системи придатні в якості внутрішнього середовища живих організмів, так як життєдіяльність заснована на постійному протіканні безлічі хімічних перетворень.

2. Розчини мають власні фізичні властивості, відмінні від властивостей індивідуальних речовин. До таких властивостей відносяться щільність, електрична провідність, тиск пари над розчином, температури замерзання і кипіння і ін. Вода і хлорид натрію окремо електрику практично не проводять, але розчин хлориду натрію має високу електричну провідність.

Можна готувати розчини заданої щільності, підбираючи розчинник, речовина для розчинення і його концентрацію. Такі розчини придатні для поділу механічних сумішей: одні частинки суміші при обраної щільності осідають, а інші спливають. Таким способом розрізняють алмази і огранований скло.

На практиці застосовується явище зниження температури замерзання розчину порівняно з чистим розчинником. Вода замерзає при 0 ° С, збільшуючи свій обсяг. На морозі вона може розривати скляні посудини, металеві труби і т.д. Воду при температурі нижче 0 ° С не можна застосовувати для охолодження двигунів, в тому числі автомобільних. Замість води застосовують антифриз - водний розчин етиленгліколю носно 2 СН 2 ОН, який замерзає при -40 ° С, а при підвищеному вмісті етиленгліколю навіть при -65 ° С. Застосування хімічних реагентів для танення льоду і снігу на дорогах також засновано на зниженні температури замерзання розчинів.

Металеві сплави, які можуть бути твердими розчинами, дають багато прикладів зміни властивостей твердих розчинів у порівнянні з індивідуальними металами.

3. Застосовуючи речовина в розчині, можна змінювати силу його дії або активність. Це добре видно на прикладі яскраво пофарбованого розчину перманганату калію КМп0 4 , чинного як окислювач. Розчин з інтенсивної фіолетовим забарвленням, що містить 2-5% КМп0 4 , застосовують для змазування виразкових і опікових поверхонь. Розчин, розведений до яскраво-рожевого забарвлення (0,1-0,5%), застосовується для промивання ран. Ще більш розбавлений блідо-рожевий розчин, що містить 0,01-0,1% КМп0 4 , придатний для полоскання рота і горла, промивання шлунка.

Очевидно, що забарвлення, а також сила впливу речовини залежать від концентрації приготованого розчину. Точно так само і в інших випадках застосування речовини в розчині дозволяє контролювати його дію з метою отримання найбільшого корисного ефекту і зниження токсичного або руйнівного результату. Це робить розчини особливо цінними для використання як в прикладних областях, так і в самій хімії.

4. Розчинення речовин широко застосовується для їх очищення і поділу. На рис. 12.1 на прикладі дихромата калію До 2 Сг 2 0 7 показаний принцип методу очищення, званого перекристаллизацией. Порцію речовини розчиняють при нагріванні, і розчин фільтрують. При фільтруванні відокремлюється

Очищення речовини перекристаллизацией

Мал. 12.1. Очищення речовини перекристаллизацией

ються нерозчинні домішки. Потім відфільтрований розчин охолоджують, і при цьому кристалізується очищене речовина. Значна частка розчинних домішок залишається в розчині. Кристали речовини відфільтровують і сушать.

Для вилучення і розділення біологічно активних речовин з висушених рослин застосовують широкий набір органічних розчинників.

5. Розчини з відомою концентрацією можна швидко відмірювати певними порціями і за обсягом порції розраховувати кількість міститься речовини. На це витрачається набагато менше часу, ніж на зважування окремих порцій речовини. Відмірювання заданих обсягів розчинів проводиться при використанні хімічних препаратів в побуті, дозуванні ліків тощо. Широко відомими пристроями для відмірювання розчинів є мірні циліндри та мензурки (рис. 12.2).

Мірні циліндри (а, 6) і Мензурка (в)

Мал. 12.2. Мірні циліндри (а, 6) і Мензурка (в)

На проведенні хімічних реакцій в розчинах за умови точного визначення обсягів розчинів заснований широко поширений метод хімічного аналізу, званий об'ємним аналізом. Для аналізу застосовується особливо точна мірний посуд. Розчини заданого обсягу готують в мірних колбах (рис. 12.3), вносячи в них точну наважку речовини у вигляді кристалів або концентрованої рідини і наповнюючи розчинником до кільцевої мітки. Як приклад будемо вважати, що в мірній колбі розчинена хімічно чиста сіль тетраборат натрію Na 2 B 4 0 7 - ЮН 2 0. Від приготовленого розчину можна відбирати невеликі обсяги за допомогою мірних піпеток (рис. 12.4) і переносити в будь-які судини , наприклад невеликі конічні колбочки.

мірні колби

Мал. 12.3. мірні колби

Мірні піпетки

Мал. 12.4. Мірні піпетки:

а - піпетка Мора; б - градуйована піпетка; в - установка меніска рідини на мітці

Бюретка на штативі і колба для титрування

Мал. 12.5. Бюретка на штативі і колба для титрування

З розчиненим речовиною в колбі можна проводити хімічну реакцію, повільно додаючи розчин деякого реагенту. Для цієї мети служить бюретка , що представляє собою градуйовану скляну трубку з краном або затискачем на кінці (рис. 12.5). Перед початком досвіду бюретки заповнюють розчином до нульового розподілу. Припустимо, що в бюретці знаходиться розчин соляної кислоти невідомої концентрації.

При додаванні його до розчину тетраборату натрію йде хімічна реакція

Кислоту доливають до тетраборату натрію поступово, спочатку по 2-3 краплі, а в кінці по одній краплі. Цей процес називається титруванням. Для спостереження за ходом реакції в розчин тетраборату натрію вносять краплю індикатора. Якщо взятий індикатор метиловий оранжевий , то розчин в колбі стає жовтим. Як тільки додано кількість кислоти, достатня для завершення реакції з наявними кількістю Na 2 B 4 0 7 , найменший надлишок кислоти викликає зміна забарвлення індикатора від жовтої до рожевої. Додавання кислоти відразу ж припиняють і по розподілам бюретки відраховують витрачений обсяг. Описаний досвід дозволяє визначити обсяги двох розчинів, в яких речовини прореагували без залишку. При цьому концентрація одного речовини - Na 2 B 4 0 7 - була заздалегідь відома. Концентрацію другого речовини - НС1 - тепер можна розрахувати по стехиометрическому правилом:

висловлюючи кількість кожного речовини через концентрацію і об'єм (см. нижче). Описаний досвід дає уявлення про сутність об'ємного хімічного аналізу. В аналітичній хімії ретельно розроблені методики проведення всіх етапів аналізу для величезної кількості речовин і зручні методи розрахунку результатів.

 
<<   ЗМІСТ   >>