Номер 2, страница 33 - гдз по химии 9 класс учебник Шиманович, Василевская

2. Перечислите факторы, которые влияют на растворимость веществ в воде. Приведите соответствующие примеры.

Растворимость веществ в воде — это их способность образовывать с водой гомогенную систему (раствор). На эту способность влияет несколько ключевых факторов.

1. Природа растворяемого вещества и растворителя

Основной принцип растворимости гласит: «подобное растворяется в подобном». Вода ($H_2O$) является полярным растворителем из-за неравномерного распределения электронной плотности между атомами кислорода и водорода. Поэтому в воде хорошо растворяются вещества с полярными или ионными связями.

Пример: поваренная соль (хлорид натрия, $NaCl$), ионное соединение, легко растворяется в воде. Молекулы воды своими отрицательными полюсами (атомы кислорода) притягиваются к положительным ионам натрия ($Na^+$), а положительными полюсами (атомы водорода) — к отрицательным ионам хлора ($Cl^−$), что приводит к гидратации ионов и их переходу в раствор. В то же время, неполярные вещества, такие как растительное масло (состоит из молекул триглицеридов), в воде практически не растворяются, так как силы взаимодействия между полярными молекулами воды гораздо сильнее, чем между молекулами воды и неполярными молекулами масла.

Ответ: природа вещества и растворителя является определяющим фактором; полярные и ионные вещества хорошо растворяются в полярной воде, а неполярные — плохо.

2. Температура

Влияние температуры на растворимость зависит от агрегатного состояния вещества и теплового эффекта процесса растворения.

• Для большинства твердых веществ: растворимость увеличивается с повышением температуры. Это связано с тем, что процесс растворения для них чаще всего является эндотермическим (протекает с поглощением теплоты). Согласно принципу ле шателье, повышение температуры смещает равновесие в сторону эндотермической реакции, то есть в сторону растворения.

  Пример: сахар (сахароза, $C_{12}H_{22}O_{11}$) гораздо лучше и быстрее растворяется в горячем чае, чем в холодном. В 100 г воды при 20°c можно растворить около 200 г сахара, а при 100°c — почти 500 г.

• Для газов (и некоторых твердых веществ, например, $Ca(OH)_2$): растворимость уменьшается с повышением температуры. Растворение газов в воде — экзотермический процесс (протекает с выделением теплоты). Повышение температуры смещает равновесие в сторону обратного процесса — выделения газа из раствора.

  Пример: газированные напитки быстрее «выдыхаются» (теряют растворенный углекислый газ, $CO_2$), если их оставить в тепле, чем если хранить в холодильнике. Растворимость кислорода в воде также уменьшается при нагревании, что важно для водных экосистем.

Ответ: растворимость большинства твердых веществ в воде растет с повышением температуры, а растворимость газов — уменьшается.

3. Давление

Влияние давления существенно только для растворимости газов.

• Для твердых и жидких веществ: изменение давления практически не влияет на их растворимость в воде, так как они малосжимаемы.

• Для газов: растворимость газа в жидкости прямо пропорциональна парциальному давлению этого газа над поверхностью раствора (закон генри). Чем выше давление, тем больше молекул газа «вдавливается» в жидкость и переходит в растворенное состояние.

  Пример: бутылки с газированными напитками закупоривают под высоким давлением углекислого газа ($CO_2$). Когда мы открываем бутылку, давление над жидкостью резко падает до атмосферного, растворимость $CO_2$ снижается, и избыток газа бурно выделяется в виде пузырьков.

Ответ: давление практически не влияет на растворимость твердых и жидких веществ, но с его увеличением растворимость газов в воде возрастает.