Wróć do informacji o e-podręczniku Udostępnij materiał Wydrukuj

Kiedy słodzimy herbatę lub solimy zupę, odruchowo je mieszamy. Codzienna praktyka uczy nas, że dzięki tej czynności herbata szybciej stanie się słodka, a zupa – doprawiona solą. Czy zabieg ten można stosować wobec wszystkich substancji, które chcemy rozpuścić w wodzie?

R1CLqcWCpiw7t1
Dlaczego rozdrobniony cukier szybciej rozpuszcza się w gorącej herbacie, niż posklejany w grudki – w zimnej? Jak to się dzieje, że mieszanie łyżeczką przyspiesza ten proces?
Już wiesz
  • że roztwory właściwe to mieszaniny jednorodne, które składają się z rozpuszczalnika i co najmniej jednej substancji rozpuszczonej;

  • w roztworach wodnych rozpuszczalnikiem jest woda.

Nauczysz się
  • wymieniać czynniki, które wpływają na szybkość rozpuszczania substancji stałej w wodzie;

  • przeprowadzać doświadczenie, którego celem jest zbadanie, jak mieszanie, rozdrobnienie substancji i temperatura wpływają na szybkość rozpuszczania;

  • wyjaśniać, dlaczego mieszanie, rozdrobnienie substancji i wzrost temperatury zwiększają szybkość rozpuszczania substancji w wodzie.

i5OyQsJfC9_d5e158

1. Rozpuszczanie jako zjawisko fizyczne

W codziennym życiu zdążyliśmy już zauważyć, że po dodaniu soli kuchennej czy cukru spożywczego do wody po pewnym czasie substancje te zanikają. Wiemy już, że powstają wtedy mieszaniny zwane roztworami. Proces ich powstawania nazywa się rozpuszczaniemrozpuszczanierozpuszczaniem. Polega on na wymieszaniu się drobin rozpuszczalnika (wody) z drobinami substancji rozpuszczanej (np. cukru spożywczego lub soli kamiennej).

RCIVt9DyAu03l1
Podczas rozpuszczania drobiny ciała stałego mieszają się z drobinami rozpuszczalnika

Rozpuszczaniu nie towarzyszy przekształcenie jednych drobin w inne, jest to zjawisko fizyczne. Otrzymane w wyniku rozpuszczania roztwory można rozdzielić za pomocą metod fizycznych na składniki, z których powstały.

R1SMMWkmU5ukM1
Po odparowaniu wody na dnie parownicy pozostaje substancja rozpuszczona
i5OyQsJfC9_d5e204

2. Wpływ mieszania na proces rozpuszczania

Wpływ mieszania na proces rozpuszczania się substancji stałych – na przykładzie siarczanu(VI) miedzi(II)
Doświadczenie 1
Problem badawczy

Jaki wpływ na szybkość rozpuszczania ma mieszanie?

Hipoteza

Wybierz jedną z przedstawionych hipotez, a następnie zweryfikuj ją.

Mieszanie zwiększa (zmniejsza) szybkość rozpuszczania.
Mieszanie nie ma wpływu na szybkość rozpuszczania.

Co będzie potrzebne
  • zlewki,

  • bagietki,

  • łyżeczka,

  • woda,

  • siarczan(VI) miedzi(II).

Instrukcja
  1. Do dwóch identycznych zlewek wlej jednakową objętość wody (kilkadziesiąt cmIndeks górny 3).

  2. Do każdej z nich wsyp taką samą ilość siarczanu(VI) miedzi(II) – około 1–2 g.

  3. Zawartość jednej zlewki mieszaj za pomocą bagietki.

  4. Obserwuj szybkość rozpuszczania substancji stałej w obu mieszaninach.

Podsumowanie

W zlewce, której zawartość mieszano, kryształki rozpuszczanej substancji stałej znikały szybciej, a utworzony roztwór szybciej barwił się na niebiesko.

Zmierz czas rozpuszczania cukru w wodzie – podczas mieszania i bez zastosowania tego zabiegu. W tym celu do dwóch jednakowych naczyń wlej identyczną objętość wody. Do każdej z nich wrzuć taką samą ilość cukru (np. kostkę). Zamieszaj zawartość jednego naczynia. Porównaj szybkość rozpuszczania cukru w obu naczyniach.

Intuicja podpowiada nam, że mieszanie wpływa korzystnie na rozpuszczanie się substancji stałych w wodzie, dlatego podczas słodzenia herbaty mieszamy ją za pomocą łyżeczki. W czasie rozpuszczania drobiny rozpuszczalnika wyrywają drobiny ciała stałego z kryształu i powoli przenoszą je w głąb roztworu. Usunięte drobiny stosunkowo długo przebywają w pobliżu kryształu i niejako blokują dostęp drobinom rozpuszczalnika. Mieszanie usuwa je z okolic kryształu i przyspiesza ich rozprzestrzenianie się w całej objętości roztworu. Z tego względu zabieg ten znacznie przyspiesza rozpuszczanie substancji stałych.

i5OyQsJfC9_d5e299

3. Wpływ rozdrobnienia substancji na proces rozpuszczania

Wpływ rozdrobnienia na proces rozpuszczania się substancji stałych na – przykładzie siarczanu(VI) miedzi(II)
Doświadczenie 2
Problem badawczy

Czy rozdrobnienie substancji ma wpływ na szybkość jej rozpuszczania?

Hipoteza

Wybierz jedną z przedstawionych hipotez, a następnie zweryfikuj ją.

Rozdrobnienie substancji zwiększa (zmniejsza) szybkość rozpuszczania.
Rozdrobnienie substancji nie ma wpływu na szybkość rozpuszczania.

Co będzie potrzebne
  • zlewki,

  • bagietki,

  • łyżeczka,

  • moździerz,

  • woda,

  • siarczan(VI) miedzi(II).

Instrukcja
  1. Do dwóch zlewek o jednakowej objętości wlej identyczną ilość wody (kilkadziesiąt cmIndeks górny 3).

  2. Do każdej z nich wsyp tyle samo (1–2 g) siarczanu(VI) miedzi(II):

    1. do pierwszej zlewki – w formie kryształu lub kryształów,

    2. do drugiej zlewki – po utarciu kryształów w moździerzu na proszek.

  3. Zawartość obu naczyń mieszaj w jednakowy sposób i w tym samym tempie za pomocą bagietek.

  4. Obserwuj szybkość zanikania substancji stałej w obu zlewkach.

Podsumowanie
RiWDArdpCDFAM1
Na stole laboratoryjnym znajdują się dwie zlewki o jednakowej objętości, siarczan(VI) miedzi(II), dwie bagietki, łyżeczka do nabierania, moździerz. Widoczne są dwa szkiełka z siarczanem(VI) miedzi(II). Przesypywany zostaje siarczan z jednego ze szkiełek do moździerza.Do zlewek zawierających jednakową objętość wody o tej samej temperaturze dodane zostają próbki siarczanu(VI) miedzi(II). Do zlewki pierwszej siarczan „nieroztarty” (kryształki), do drugiej po roztarciu w moździerzu (sypki proszek).Demonstrator miesza w jednakowy sposób zawartość obu zlewek. W zlewce z nierozdrobnionym siarczanem(VI) miedzi(II) widać nierozpuszczone kryształy, roztwór jest niebieski, ale o mniejszej intensywności niż w zlewce drugiej.

W zlewce, do której wrzucono mocno rozdrobniony siarczan(VI) miedzi(II), proces rozpuszczania zachodził szybciej, dzięki czemu roztwór zabarwił się na niebiesko w krótszym czasie.

Jednym z etapów rozpuszczania jest odrywanie drobin ciała stałego od kryształu przez drobiny rozpuszczalnika. Rozdrobnienie zwiększa obszar kryształu dostępnego dla drobin rozpuszczalnika. Im większa jest powierzchnia kryształu, tym większa liczba drobin substancji rozpuszczanej może zostać jednocześnie oderwana i przejść do roztworu.

RIpAulNZWFk7v1
Rozdrobnienie zwiększa powierzchnię kryształu, która staje się dostępna dla drobin rozpuszczalnika. W określonej jednostce czasu więcej drobin rozdrobnionego ciała stałego przechodzi do roztworu niż w przypadku substancji nierozdrobnionej
i5OyQsJfC9_d5e402

4. Wpływ temperatury na proces rozpuszczania

Wpływ temperatury na proces rozpuszczania się substancji stałych – na przykładzie siarczanu(VI) miedzi(II)
Doświadczenie 3
Problem badawczy

Czy temperatura ma wpływ na szybkość rozpuszczania (siarczanu(VI) miedzi(II))?

Hipoteza

Wybierz jedną z przedstawionych hipotez, a następnie zweryfikuj ją.

Wzrost temperatury wody zwiększa (zmniejsza) szybkość rozpuszczania siarczanu(VI) miedzi(II).
Szybkość rozpuszczania siarczanu(VI) miedzi(II) jest niezależna od temperatury.

Co będzie potrzebne
  • bagietki,

  • łyżeczka,

  • zlewka z wodą o temp. pokojowej,

  • zlewka z wodą o temp. powyżej 50°C,

  • siarczan(VI) miedzi(II).

Instrukcja
  1. Do dwóch zlewek o identycznej objętości wlej jednakową ilość wody (kilkadziesiąt cmIndeks górny 3) o różnej temperaturze:

    1. do pierwszej zlewki – o temperaturze pokojowej,

    2. do drugiej zlewki – o temperaturze powyżej 50°C.

  2. Do każdej ze zlewek wsyp taką samą ilość (1–2 g) siarczanu(VI) miedzi(II).

  3. Zawartość obu naczyń mieszaj w jednakowy sposób i w tym samym tempie za pomocą bagietek.

  4. Obserwuj szybkość zanikania substancji stałej w obu zlewkach.

Podsumowanie
RdImaxkMbYmev1
Na sole laboratoryjnym znajdują się dwie zlewki o jednakowej objętości, siarczan(VI) miedzi(II), dwie bagietki, łyżeczka do nabierania, moździerzW pierwszej zlewce umieszczona jest woda o temperaturze pokowej, w rugiej temperatura powyżej 50 stopni. Jednakowa ilość siarczanu(VI) miedzi(II) zostaje wsypana do obu zlewek.Demonstrator miesza w jednakowy sposób zawartość obu zlewek. W zlewce pierwszej (z chłodniejszą wodą) widać nierozpuszczone kryształy, roztwór jest niebieski, ale o mniejszej intensywności niż w zlewce drugiej, - w zlewce drugiej (z wodą gorącą) roztwór jest niebieski, kryształów soli nie ma

W zlewce z gorącą wodą kryształy siarczanu(VI) miedzi(II) rozpuszczały się szybciej i roztwór zabarwił się na niebiesko w krótszym czasie.

Polecenie 1

Zmierz czas rozpuszczania cukru spożywczego w zimnej i gorącej wodzie.

Wskazówka

Badanie powinno być wiarygodne, dlatego podczas każdej z prób należy używać tej samej ilości cukru i tej samej ilości wody.

Wzrost temperatury przyspiesza ruch drobin. Dzięki temu drobiny rozpuszczalnika częściej zderzają się z kryształem i tym samym odrywają od niego większą liczbę drobin substancji stałej, a usunięte drobiny są szybciej przenoszone w głąb roztworu.

Przykład 1

Pewien lek należy przyjąć po rozpuszczeniu połowy tabletki w szklance wody. Czy w przypadku leku można zastosować wszystkie zabiegi, które przyspieszają rozpuszczanie substancji stałych w wodzie?
Rozwiązanie

  1. Zanim przystąpimy do sporządzania leku, powinniśmy zawsze zapoznać się z jego ulotką.

    RdtlpWvEvEW3B1
    Fragment ulotki dołączonej do leku

  2. Z informacji na temat przechowywania leku wynika, że nie może być on przechowywany w temperaturze powyżej 25°C. Oznacza to, że w wyższych temperaturach lek może tracić swoje właściwości. Nie można go więc rozpuszczać w gorącej wodzie.

  3. Podczas sporządzania dawki leku możemy pokruszyć tabletkę (rozdrobnić ją), wrzucić do wody o temperaturze pokojowej i mieszać, aż ulegnie rozpuszczeniu.

i5OyQsJfC9_d5e535

Podsumowanie

  • Rozpuszczanie jest procesem fizycznym i polega na wymieszaniu drobin substancji rozpuszczanej z drobinami rozpuszczalnika.

  • Mieszanie przyspiesza rozpuszczanie substancji w wodzie.

  • Im substancja jest bardziej rozdrobniona, tym szybciej ulega rozpuszczaniu.

  • Temperatura ma wpływ na szybkość rozpuszczania substancji w wodzie – wraz z jej wzrostem rośnie szybkość rozpuszczania.

Praca domowa
Polecenie 2.1

Zaplanuj doświadczenie pozwalające zbadać wpływ rozdrobnienia na szybkość rozpuszczania się cukru w wodzie. Możesz wykorzystać do tego cukier w kostkach, jego kryształki i cukier puder.

Polecenie 2.2

Zbadaj, czy światło słoneczne ma wpływ na szybkość rozpuszczania się cukru w wodzie.

i5OyQsJfC9_d5e597

Słowniczek

rozpuszczanie
rozpuszczanie

proces powstawania roztworu polegający na mieszaniu się drobin substancji rozpuszczanej z drobinami rozpuszczalnika

i5OyQsJfC9_d5e642

Zadania

Ćwiczenie 1
RI8crD84nosut1
zadanie interaktywne
Ćwiczenie 2
RO4u1DpTCVy6B1
zadanie interaktywne
Ćwiczenie 3
R9OLTozaMeJoA1
zadanie interaktywne
Ćwiczenie 4
RppO66yskDbYt1
zadanie interaktywne
Ćwiczenie 5
R1dAuC4z97P311
zadanie interaktywne