V.2. Dizolvarea. Factorii care influențează dizolvarea.

👀 Experiment: Ce este dizolvarea?

Materiale necesare:
Pahar, apă, linguriță, sare extrafină.

Descrierea experimentului:

• Într-un pahar pune câteva cristale de sare fină și amestecă cu lingurița.
• Explică ce tip de amestec ai obținut.

  Se observă în scurt timp cum cristalele parcă dispar și nu se mai văd în apă.

Concluzia experimentului:
Sarea s-a dizolvat în apă și s-a obținut un amestec omogen, adică o soluție.

Dizolvarea este procesul de amestecare a două sau mai multe substanțe, în urma căreia se formează o soluție.

La dizolvare se produc două fenomene însoțite de schimb energetic:

1. Difuziunea (răspândirea) particulelor dizolvatului printre particulele dizolvantului, fenomen endoterm, însoțit de absorbție de căldură.

2. Formarea unor legături între particulele componentelor soluției, fenomen numit solvatare, care este un fenomen exoterm, însoțit de cedare de căldură.

În urma bilanțului energetic al celor două fenomene, dizolvarea poate fi:

• Dizolvare exotermă, când căldura degajată a fenomenului de solvatare este mai mare decât căldura absorbită la difuziunea particulelor.

• Dizolvare endotermă, când căldura degajată a fenomenului de solvatare este mai mică decât căldura absorbită la difuziunea particulelor.

👀 Experiment: Dizolvarea exotermă a acidului sulfuric în apă
🔥 Atenție! Acest experiment se realizează numai de către profesor.
🔥 Atenție! Acidul sulfuric este extrem de caustic, toxic și periculos pentru mediu!
🔥 Atenție! Întotdeauna se toarnă acidul în apă, prelingând cu grijă acidul pe o baghetă de sticlă aflată într-un pahar cu apă!

Materiale necesare:
Pahar Berzelius, baghetă de sticlă, termometru, acid sulfuric concentrat, circuit electric cu bec, baterie electrică și electrozi de grafit.

Descrierea experimentului:

• Într-un pahar Berzelius se pune 50 cm³ de apă și se măsoară temperatura inițială a apei.
• Pe o baghetă de sticlă se preling 4 mL acid sulfuric concentrat.
• Se agită cu grijă amestecul.
• Se măsoară temperatura soluției de acid sulfuric.
• Ce observi ?

Temperatura amestecului de acid sulfuric și apă a crescut.

Concluzia experimentului:
La dizolvarea acidului sulfuric în apă se degajă căldură, fiind o dizolvare exotermă.

👀 Experiment: Dizolvarea clorurii de amoniu în apă.
🔥 Atenție! Acest experiment se realizează numai de către profesor.
🔥 Atenție! Clorura de amoniu este iritantă și nocivă!

Materiale necesare:
Pahar Berzelius, termometru, clorură de amoniu, spatulă, circuit electric cu bec, baterie electrică și electrozi de grafit.

Descrierea experimentului:

• Într-un pahar Berzelius se pune 50 cm³ de apă și se măsoară temperatura inițială a apei.
• Cu ajutorul unei spatule se introduc 4-5 g de NH₄Cl
• Se agită amestecul.
• Se măsoară temperatura soluției de clorură de amoniu.
• Ce observi ?

  Temperatura amestecului de clorură de amoniu și apă a scăzut.

Concluzia experimentului:
La dizolvarea clorurii de amoniu în apă se absoarbe căldură, fiind o dizolvare endotermă.

Aplicații

Proprietatea unor substanțe de a absorbi căldură la dizolvare are ca aplicație practică amestecurile răcitoare.

Exemple:

• gheață cu clorură de amoniu/ azotat de amoniu
• gheață cu clorură de sodiu

Interacții la dizolvarea substanțelor

I. La dizolvarea compușilor ionici în apă, dipolii apei se orientează cu polii de semn opus către ionii din cristal. Se formează legături ion-dipol între ionii solvatului și moleculele polare de apă.

II. La dizolvarea moleculelor polare în apă, dipolii apei se orientează cu polii de semn opus către dipolii solvatului. Se formează legături dipol-dipol între moleculele polare ale solvatului și moleculele polare de apă, care alungesc molecula solvatului până la desfacerea acesteia în ioni (ionizarea solvatului). Ionii din soluție sunt ioni hidratați.

De exemplu, la dizolvarea acidului clorhidric în apă are loc ionizarea acidului în apă , cu formarea anionului Cl^- și cationului hidroniu H₃O⁺ (molecula acidului cedează ioni H⁺ unui molecule de apă cu formarea H₃O⁺):
HCl + H₂O → H₃O⁺ + Cl^-

Conductibilitatea soluțiilor de electroliți

Acizii, bazele și sărurile care în soluție sau în topitură conduc curentul electric prin intermediul ionilor mobili se numesc electroliți.

Clasificarea electroliților după gradul de disociere:

a) Electroliți tari:

• Săruri disociate total în ioni în soluție (de exemplu: NaCl, KBr, NaI etc.)
  NaCl (s) → Na⁺ (aq) + Cl^-(aq)

• Baze tari care sunt (aproape)total disociate în ioni (de exemplu : NaOH, KOH, Ca(OH)₂ etc.)
  KOH (s) → K⁺ (aq) + HO^-(aq)

• Acizi tari care sunt (aproape) total ionizați în soluție (de exemplu : HCl, H₂SO₄, HNO₃ etc.)
  HCl + H₂O → H₃O⁺ (aq) + Cl^-(aq)

b) Electroliți slabi:

• Baze slabe care sunt parțial disociate în ioni, de exemplu: NH₃ etc.)
  NH₃(g) + H₂O(l) &#8646 NH₄⁺ (aq) + HO^-(aq)

• Acizi slabi care sunt parțial ionizați în soluție (de exemplu : CH₃COOH, H₂CO₃, H₂S etc.)
  CH₃COOH (l) + H₂O(l) &#8646 H3O⁺ (aq)+ CH₃COO^-(aq)

👀 Experiment: Factorii care influențează viteza de dizolvare a unei substanțe

Materiale necesare:
Sare grunjoasă, sare extrafină, cântar, spirtieră, trepied, baghetă, pahare Berzelius, sită, cilindru gradat, cronometru.

Descrierea experimentului:

• În 2 pahare pune câte 20mL apă și adaugă în fiecare 5 g sare grunjoasă, respectiv sare extrafină.
• Amestecă și cronometrează timpul de dizolvare în fiecare caz.
• Ce observi?

  Dizolvarea are loc mai repede dacă dizolvatul are un grad mai mare de fărămițare(suprafața de contact este mai mare și particulele sunt mai mici).

• În 2 pahare pune câte 20mL apă și adaugă în fiecare 5g sare extrafină.
• Primul pahar pune-l pe sită și trepied, la încălzire.
• Cronometrează timpul de dizolvare în fiecare caz.
• Ce observi?

  Dizolvarea are loc mai repede la temperaturi mai mari.

• În 2 pahare pune câte 20mL apă și adaugă în fiecare 5g sare extrafină.
• Primul pahar agită-l cu o baghetă, iar pe al doilea nu îl agita.
• Cronometrează timpul de dizolvare în fiecare caz.
• Ce observi?

  Dizolvarea are loc mai repede dacă se agită componenții amestecului.

Factorii care grăbesc dizolvarea unui solid într-un lichid sunt:

• dimensiune cât mai mică a particulelor (cristalelor)
• temperatură mai mare
• agitarea componentelor.

Aplică ce ai învățat:

Patru pahare identice conțin fiecare câte 100 mL de apă. Se adaugă 10 g de zahăr în fiecare pahar.Tabelul prezintă informații despre fiecare pahar.

Aranjează paharele în funcție de viteza de dizolvare a zahărului , de la cel mai rapid la cel mai lent. Explică răspunsul!