Образование кристаллогидратов

Пример 2. При растворении в воде 10 г безводного хлорида кальция выделилось 6,82 кДж, а при растворении в воде 10 г кристаллогидрата СаС -бНаО поглотилось 0,87 кДж. Вычислить энтальпию образования кристаллогидрата из безводной соли и воды. [c.116]

Определение теплоты образования кристаллогидрата из соли и воды [c.139]

Растворимость солей щелочных металлов с повышением температуры, как правило, возрастает. В ряду Li — s тенденция к образованию кристаллогидратов солей уменьшается (их известно много для лития, меньше — для натрия и совсем мало — для других щелочных металлов), что обусловлено ростом радиусов ионов. В кристаллогидратах катионы щелочных металлов проявляют следующие координационные числа (к. ч.) 4 и 6 у Li+, 6 у Na+ и К+. 8 у Rb+ и s+. В разбавленных водных растворах средние значения к.ч. ионов LI+, Na+, К+, Rb+, s+, по-видимому,. близки соответственно к 5, 6, 7, 8, 8. [c.305]

Теплота образования кристаллогидратов, это теплота, выделяющаяся при взаимодействии безводной соли с кристаллизационной водой. Ее определяют из интегральных теплот растворения безводной соли и кристаллогидрата в таких количествах воды, чтобы полученный раствор в обоих случаях имел оди-наковую концентрацию. [c.50]

Образование водородной связи обязано ничтожно малому размеру положительно поляризованного аюма водорода и его способности глубоко внедряться в электронную оболочку соседнего (ковалентно с ним не связанного) отрицательно поляризованного атома. Вследствие этого при возникновении водородной связи наряду с электростатическим взаимодействием проявляется и донорно-акцепторное взаимодействие. Водородная связь весьма распространена и играет важную роль при ассоциации молекул, в процессах кристаллизации, растворения, образования кристаллогидратов, электролитической диссоциации и других важных физико-химических процессах. Например, в твердом, жидком и даже в газообразном состоянии молекулы фторида водорода НР ассоциированы в зигзагообразные цепочки вида [c.92]

Поскольку пропан-пропиленовая фракция, поступающая с нефтеперерабатывающего завода, содержала влагу, во избежание образования кристаллогидратов в холодное время года были предусмотрены две ступени подогрева транспортируемого продукта.
рвая станция подогрева была расположена на расстоянии около 1000 м от установки нефтеперерабатывающего завода, вторая станция подогрева размещалась примерно на таком же удалении от цеха сероочистки завода синтетического спирта. При эксплуатации газопровода в зимнее время, а иногда поздней осенью и ранней весной наблюдалось резкое снижение пропускной способности газопровода, так как транспортируемые продукты уже при температуре +5°С способны образовывать с водой кристаллогидраты, забивающие трубопровод. [c.282]

Во-вторых, проектное решение по организации подогрева пропан-пропиленовой фракции вдоль трассы было нерациональным. С понижением температуры окружающей среды до расчетной при несовершенной конструкции теплоизоляции трубопроводов и ее неудовлетворительном состоянии теплопотери при транспортировании фракции увеличились, тем самым были созданы условия для образования кристаллогидратов. [c.284]

Известно, что при транспортировке сжиженных газов, в которых содержится влага, с понижением температуры возможно образование кристаллогидратов. [c.279]

Меры борьбы с образованием кристаллогидратов [c.255]

Наличие местных скоплений механических загрязнений или воды в трубопроводах вызывает сужение проходного сечения газопровода, а сокращение сечения приводит к дросселированию газового потока с его пере, охлаждением, что также является причиной образования кристаллогидратов. [c.279]

Для солей рассматриваемых элементов характерно образование кристаллогидратов и кристаллосольватов. Известен также ряд [c.312]

Еще в более сильной степени происходят подобные взаимодействия между ионами и полярными молекулами (ионно-дипольная связь). Многие свойства растворов электролитов целиком зависят от такого взаимодействия молекул растворителя с находящимися в растворе ионами. В результате у иона образуется как бы оболочка из молекул растворителя ее называют сольватной или — в частном случае водных растворов — гидратной оболочкой ( 156). Подобные же взаимодействия играют роль в образовании кристаллогидратов различных солей или других соединений. В таких процессах большую роль играет и происходящая при этом взаимная поляризация частиц. [c.81]

Основными мерами предупреждения образования кристаллогидратов являются [c.256]

На установках низкотемпературной сепарации газа его температура снижается до минус 25-55 С.
я исключения образования кристаллогидратов и нормальной эксплуатации установок осушки необходимо нагреть газ или подать в него ингибитор гидратообразования. Для этого в поток газа с помощью специальных форсунок подается метанол или 70-80% охлажденный раствор диэтиленгликоля. После сепаратора смесь углеводородного и водного конденсатов поступает на отстаивание. Водный слой регенерируется в десорбере и 70-80%) раствор диэтиленгликоля подается насосом на форсунки для впрыскивания его в исходный газ. [c.86]

Магний, как уже отмечалось, проявляет некоторое сходство о литием. Для Mg и Ы характерны нестабильность пероксидов, легкость получе иия нитридов, образование кристаллогидратов хорошо растворимых солей. Катионы Ы+ и M.g одинаково ведут себя во многих аналитических реакциях. 6 сходстве свойств соединений магния и лития свидетельствует зависимость, приведенная на рис. 3.7. Как следует из рис. 3.7, для каждого однотипного соединения [c.321]

Что касается водяных паров, то опасность, связанная с их присутствием в газе, заключается в образовании кристаллогидратов в результате взаимодействия воды с углеводородами при пониженной температуре. Эти кристаллогидраты являются твердыми веществами, и их образование приводит к закупорке газопровода. [c.288]

Таким образом, даже при положительных температурах существует опасность образования кристаллогидратов в газопроводах при наличии влаги в природном газе, который обычно передается под давлением в несколько десятков атмосфер. Только в таких климатических условиях, где не приходится опасаться, что магистральный газопровод охладится до 10—12° С или ниже, можно было бы обойтись без осушки газа для предотвращения образования [c.289]

Вычислите теплоту образования кристаллогидрата СаС1з х X бНгО из безводной соли и воды по следующим данным теплота растворения кристаллогидрата —18,02 кДж/моль теплота растворения безводной соли 72,9 кДж/моль. [c.58]

Затвердевание портланд-цемента основано на реакциях гидратации, входяш их в его состав силикатов и алюмосиликатов, с образованием кристаллогидратов различного состава [c.311]

Осушка газа. Вода является нежелательной примесью углеводородного сырья, в условиях снижения температуры вода образует с углеводородами кристаллогидраты. Повышение давления способствует образованию кристаллогидратов, однако, выше определенной — критической — температуры образование кристаллогидратов уже не наблюдается. Разрушение кристаллогидратов при неизменном давлении происходит при температурах несколько более высоких, чем их образование. [c.86]

Если соль способна к образованию кристаллогидратов (рис. 24), то химический состав и область существования каждого кристаллогидрата можно сравнительно легко определить по характерным кривым растворимости каждой точке перехода соответствует излом на кривой растворимости. [c.92]

Измерение теплоты образования кристаллогидратов [c.55]

Измеряют интегральные теплоты растворения безводной со и и кристаллогидрата и вычисляют теплоту образования кристаллогидрата по закону Гесса (стр. 25). Навески безводной соли и [c.55]

Для измерения интегральной теплоты растворения солн в воде, теплоты образования кристаллогидрата и теплоты нейтрализации. [c.59]

В качестве производных катионных комплексов Са (И) и его ана- огов можно рассматривать их некоторые кристаллогидраты. Например СаС1а 6Н. 0, ([Са(0Н). )а1С12). Склонностью к образованию кристаллогидратов объясняется гигроскопичность соединений. В частности, из-за высокой гигроскопичности СаС1. применяется в качестве обезвоживающего средства. [c.482]

Водородная связь весьма распространена и играет важную роль при ассоциации молекул, в процессах кристаллизации, растворения, образования кристаллогидратов, электролитической диссоциации и других важных физико-химических процессах. Например, в твердом, жидком и даже в газообразном состоянии молекулы фторида водорода HF ассоциированы в зигзагообразные цепочки вида [c.108]

Термохимия изучает теплоты испарения, плавления и полиморфных превращений теплоемкости индивидуальных веществ тепловые эффекты химических реакций, а также теплоты образования и разбавления растворов. Закон Гесса позволяет рассчитать для химических процессов тепловые эффекты, которые не могут быть измерены экспериментально, например теплоты образования кристаллогидратов солей. Расчетный способ определения тепловых эффектов имеет большое значение для исследования объектов фармации, часто представляющих собой сложные вещества и системы. [c.12]

Теплота этого процесса не может быть измерена в калориметре непо-средственпо, так как скорость образования Си504-5Но0 мала. Практически теплоты образования кристаллогидратов определяют ио разности теплот растворе П1я безводной соли и кристаллогидрата в большом количестве воды. При образовании устойчивого кристаллогидрата теплоту гидратации можно определить по одному калориметрическому опыту. При интенсивном перемешивании среды скорость растворения описывается уравнением [c.140]

При удалении воды из красного кристаллогидрата СоСЬ-бНгО образуется голубой СоСЬ. Процесс обезвоживания протекает через стадии образования кристаллогидратов с 4Н2О (красный) и 2НгО (розовогфиолетовый). Если смочить бумагу слабым раствором СоСЬ и высушить, она может служить гигрометром в сухую погоду будет голубой, при высокой влажности воздуха — розовой. Сдвиг равновесия [c.563]

Под химической конденсацией влаги надо понимать дальнейшее развитие адсорбционной конденсации в том случае, если материал, на котором происходит этот процесс, в той или иной мере химически взаимодействует с водой или дает гидратш ге соединения (хемосорбция воды). Наиболее характерным примером химической конденсации влаги является образование кристаллогидратов. Очевидно, что возможность конденсации с образованием кристаллогидратов будет значительно облегчена вслед- [c.175]

Диаграммы растворимости в воде двух солей, образующих кристаллогидраты. Рассмотрим систему, в которой одна из солей с общим ионом образует кристаллогидрат АХ пНзО, устойчивый в растворах всех возможных при данной температуре концентраций, а вторая соль AY кристаллизуется без образования кристаллогидрата. Примером может служить H teMa Na2S04—Na l—HjO. Диаграммы растворимости этих солей в воде приведены на рис. 157. На каждой [c.422]

На практике применяют более иысокую норму мопогмдрата серной кислоты на 10O кг апатита, равную 68—72 кг. При концентрации кислоты 67—68% H2SO4 с ней вводится — 32—35 кг воды па 100 кг апатита, которая требуется не только для образованна кристаллогидратов, но и для создания определенной среды. [c.403]

Оптимальная область температур, в которой найдена возможность получения НСЮ с хорошим выходом при содержании Na l в растворе в пределах насыщения, — от 0°С и до -15°С. Понижение температуры ниже -15°С может приводить к замерзанию раствора из-за образования кристаллогидратов нею и хлора. [c.52]

В качестве производных катионных комплексов Са (II) и его аналогов можно рассматривать их некоторые кристаллогидраты. Например СаСи-бНзО, ([Са (ОН2)б]С1з). Склонностью к образованию кристаллогидратов объясняется гигроскопичность соединений. В частности, из-за высокой гигроскопичности СаС1з применяется в качестве обезвоживающего средства. Безводные хлориды, бромиды и иодиды склонны также к присоединению H3N с образованием аммиакатов состава SHaU-SHaN. В ряду Са — Sr — Ва устойчивость аммиакатов несколько падает. Так, давление аммиака 50 мм рт. ст. достигается у [Са(МНз)в]1з при 96°С, у [ г(МНз)а]12 — при 62°С, а у [Ва(МНз)ц]12 — всего лишь при 20°С. Водой аммиакаты легко разрушаются. [c.575]

Смотреть главы в:

Основы физико-химического анализа -> Образование кристаллогидратов

Физико-химический анализ гомогенных и гетерогенных систем -> Образование кристаллогидратов

Источник: www.chem21.info

Что такое кристаллогидраты

Кристаллогидратами в химии называются кристаллы, содержащие в своем складе молекулы воды, которая к тому же имеет более прочную связь с катионами в кристаллической решетке, нежели связь между анионами и катионами в кристалле безводного вещества. При низкой температуре вода в кристаллогидратах может быть связанной, как с катионами, так и с анионами солей.

Примеры кристаллогидратов

Ярким примером кристаллогидратов могут быть разные природные минералы, такие как гипс, карналлит. Также к кристаллогидратам можно отнести медный купорос, железный купорос, кристаллическую соду и т. д.

Образование кристаллогидратов

Предлагаем вам посмотреть интересный химический опыт с белым купоросом, в ходе которого вы сможете увидеть и проследить процесс, как образования кристаллогидрата, так и его разрушения.

Как рассчитать массу кристаллогидрата

Попробуем ответить на этот вопрос на конкретном примере. Представим, что нам нужно вычислить, какая масса воды, присоединяющейся к 33,3 граммам безводного хлорида кальция при образовании его гексагидрата CaCl₂ • 6H₂O.

Рассчитаем молярные массы хлорида кальция (CaCl₂), воды (H₂O) и гексагидрата (CaCl₂ • 6H₂O):
M (CaCl₂) = 111 (г/моль).
M (H₂O) = 18 (г/моль).
M (CaCl₂ • 6H₂O) = 111 + 6 • 18 = 219 (г/моль).

Учитывая, что в 1 моль кристаллогидрата (CaCl₂ • 6H₂O) содержится 1 моль безводного хлорида кальция (CaCl2) и 6 моль воды (H2O), найдем массы данных веществ по формуле, устанавливающей связь между массой и количеством вещества:

M = N • m

формула нахождения массы. Получаем:

m (CaCl₂) = 1 моль • 111 г/моль = 111 (г).
m (H₂O) = 6 моль • 18 г/моль = 108 (г).
m (CaCl₂ • 6H₂O) = 1 моль • 219 г/моль = 219 (г).

Учитывая, что 1 моль безводного хлорида кальция (CaCl2) может присоединять 6 моль воды (H₂O), вычислим массу присоединяемой воды. Составим пропорцию:
111 г CaCl₂ присоединяет 108 г H₂O
33,3 г CaCl₂ присоединяет x г H₂O
Отсюда получаем ответ: х = 32,4 грамма.

Растворение кристаллогидратов в воде

Растворение кристаллогидратов представляет собой сложный физико-химический процесс. Во время растворения его кристаллическая решетка разрушается, а новообразованные частички растекаются по всему объему раствора. При этом во время растворения кристаллогидратов выделяется тепловая энергия.

Источник: www.poznavayka.org

методика изучения Кристаллогидратов в школьном курсе химии

Москва, 2007

Оглавление

Введение

Глава 1 Кристаллогидраты как объекты науки химии

1.1 История изучения кристаллогидратов

1.2 Терминология и понятия

1.3 Номенклатура кристаллогидратов

1.4 Классификация

1.5 Значение кристаллогидратов

Глава 2 Методика изучения кристаллогидратов в курсе химии средней школы

2.1 Тема «Кристаллогидраты» в стандарте школьного образования

2.2 Анализ содержания действующих программ по исследуемой теме

2.3 Анализ содержания темы «Кристаллогидраты» в школьных программах и учебниках

2.4 Реализация темы «кристаллогидраты» в контрольно-измерительных материалах (едином государственном экзамене

2.5 Возможности модернизации темы «Кристаллогидраты»

2.6 Методические рекомендации к изучению темы

Заключение

Библиография

Введение

К настоящему времени в литературе по теме кристаллогидраты накопилось большое количество фактов, отражающих состав, структуру и применение этого класса соединений. Рассмотренные факты имеют огромное значение и как мы покажем далее они не нашли достаточно полного отражения в содержании школьного химического образования.

Кристаллогидраты – это хранилища метана в недрах вечной мерзлоты и мирового океана в виде соединений включений – клатратов.

Кристаллогидраты имеют широкое применение в народном хозяйстве. Медный купорос применяют как протраву при крашении тканей для консервирования древесины, протравливания семян. В медицине разбавленный раствор медного купороса применяют как антисептическое и вяжущее средство, малые дозы медного купороса назначают иногда при анемии для усиления кроветворения.

Твердение минеральных вяжущих материалов в большинстве случаев обеспечивается гидратационными процессами, включающими в себя как чисто химические так и комплексные физико-химические процессы. В общем виде процессы сводятся к гидратации, росту кристаллов и сцеплению их между собой.

Кристаллогидраты образуются в растительных и животных организмах, которые чаще всего выпадают в виде осадков.

Изучив содержание программ и учебников, мы не были удовлетворены тем, как рассматривается тема кристаллогидраты в школе, поэтому в связи со значимостью данной темы возникает необходимостью модернизировать содержание школьного курса химии, поэтому мы выбрали эту тему в качестве выпускной работы.

Целью нашего исследования является оптимизация содержания темы «кристаллогидраты» в курсе химии средней школы в условиях модернизации общего образования.

Гипотеза исследования: разработанное и модернизированное содержание и методика изучения должна способствовать более глубокой актуализации знаний учащихся по данной теме, мобилизации активной мыслительной деятельности учащихся и развитию познавательного интереса к изучаемому предмету, развитию логических операций в условиях дефицита школьного времени.

Объект исследования: содержание школьного курса химии по теме «кристаллогидраты».

Предмет исследования: модернизация содержания темы «кристаллогидраты» и рациональная оптимизация ее изучения в курсе химии средней школы.

Для проверки гипотезы и достижения поставленной цели, были сформулированы следующие задачи:

1) изучить современные данные о структуре, свойствах и применении кристаллогидратов;

2) проанализировать самые распространенные программы и школьные учебники на предмет содержания в них исследуемой темы;

3) модернизировать содержание темы и оптимизировать структуру введения данного содержания в школьный курс;

Глава 1. КРИСТАЛЛОГИДРАТЫ КАК ОБЪЕКТЫ НАУКИ ХИМИИ

1.1 История изучения кристаллогидратов

1828 г. Ф. Рюдбергер доказал существование гидратов спирта.

1865 г. Предположение о существовании в водных растворах гидратов высказано и обосновано Д. И. Менделеевым. Он изучал взаимодействие спирта с водой и сделал вывод об образовании определенных соединений. Он считал, что растворение — не только физический, но и химический процесс, что вещества, растворяющиеся в воде, образуют с ней соединения

1880 г. Л. Пруст ввел понятие «гидраты» как особые соединения растворенного вещества с водой.

В 1889г. систематическое изучение кристаллогидратов началось с классических работ Б. Розебома над кристаллогидратами CaCl₂ и Fe₂ Cl₆ [8].

1.2 Терминология кристаллогидратов

При растворении веществ молекулы (или ионы) связываются с молекулами растворителя, образуя соединения, называемые солъватами (от латинского solvere – растворять); этот процесс называется сольватацией. В частном случае, когда растворителем является вода, эти соединения называются гидратами, а процесс их образования — гидратацией. В зависимости от природы растворенного вещества, сольваты могут образовываться различными путями. При растворении веществ с ионной структурой молекулы растворителя удерживаются около иона силами электростатического притяжения. Кроме того, может иметь место донорно-акцепторное взаимодействие. Ион растворенного вещества обычно выступают в качестве акцепторов, а молекулы растворителя — в качестве доноров электронных пар. Происходит гидратация и переход в раствор ионов. Гидратируются как катионы, так и анионы. Как правило, гидратированные катионы прочнее чем анионы, а гидратированные простые катионы — прочнее, чем сложные. Это связано с тем, что у простых катионов есть свободные валентные орбитали, которые могут частично акцептировать неподеленные электронные пары атомов кислорода, входящих в молекулы воды. При растворении веществ с молекулярной структурой сольваты образуются вследствие диполь-дипольного взаимодействия.

При попытке выделить исходное вещество из раствора удаляя воду, получить его часто не удается. Например, если мы растворим в воде бесцветный сульфат меди CuSO₄ , то получим раствор голубого цвета, который придают ему гидратированные ионы меди. После упаривания раствора (удаления воды) и охлаждения из него выделятся кристаллы синего цвета. Исходный сульфат меди можно получить из этого соединения, нагрев его до 250 °С[14]. При этом происходит реакция:

CuSO_4· 5H₂ O = CuSO₄ + 5H₂ O

Разные информационные источники дают нам следующую терминологию.

Гидраты – продукты присоединения воды (гидратации) к молекулам, атомам, ионам. Они могут быть твердые, жидкие и реже газообразные.

Твердые гидраты, имеют свое название – кристаллогидраты.

Кристаллогидраты – твердые вещества, продукты присоединения воды (гидратация) к атомам, молекулам или ионам.

Кристаллогидраты – кристаллы, включающие молекулы воды.

Кристаллогидраты — вещества, включающие в себя обособленные частицы H₂ O, в которых атомы кислорода связаны с двумя атомами водорода ковалентными связями, а частицы Н₂ О в целом связаны с другими атомами либо химическими, либо межмолекулярными связями.

Кристаллогидраты – это кристаллические вещества, содержащие в своем составе отдельные молекулы воды или их агломераты.

Кристаллизационная вода – вода, входящая в состав кристаллогидратов.

Кристаллогидраты — являются представителями обширных классов соединений, куда кроме них должны быть еще отнесены: кристаллоамиакаты, кристаллоалкоголяты, кристаллоэфираты и т. д. До сих пор кристаллогидраты не выделялись в особый класс соединений, а упоминались попутно при описании некоторых солей, потому что реакции их исследовались в водных растворах, когда принято игнорировать участвующую в превращении воду [2], [14], [38], [39].

1.3 Номенклатура кристаллогидратов

Для кристаллогидратов как и для всех химических соединений существуют правила названий. Название кристаллогидрата строится из систематического названия соли и указывается количество молекул кристаллизационной воды входящих в формальную единицу. Рассмотрим конкретные примеры.

CuSO₄ · 5H₂ O – пентагидрат сульфата меди;

Na₂ CO₃ · 10H₂ O – декагидрат карбоната натрия;

AlCl₃ · 6H₂ O – гексагидрат хлорида алюминия.

Следует отметить, что содержание воды в кристаллогидратах формально может иметь и нецелочисленное значение, поэтому в таких случаях поступают следующим образом: CdSO₄ · 2,67 H₂ O- 2,67- гидрат сульфата кадмия, SO₂ ·nH₂ O – полигидрат диоксида серы. Однако рассмотренный способ названия кристаллогидратов довольно упрощенный. Если нам известна структура образуемого соединения, то мы можем его назвать более конкретно, при этом указав в какой форме вода находится в данном соединении и с какими ионами она связанна. Исследование строения кристаллов CuSO₄ · 5H₂ O показало, что в его формульной единице четыре молекулы воды связаны с атомом меди, а пятая – с сульфатными ионами. Таким образом, формула этого вещества – [Cu(H₂ O)₄ ]SO_4· H₂ O, имеет называние моногидрат сульфата тетрааквамеди (II).

Аналогичное строение имеет соединение [Fe(H₂ O)₆ ]SO_4· H₂ O – моногидрат сульфата гексаакважелеза(II).

Другие примеры:

[Ca(H₂ O)₆ ]Cl₂ – хлорид гексааквакальция;

[Mg(H₂ O)₆ ]Cl₂ – хлорид гексааквамагния.

Однако часто нам не нужно применять систематическую номенклатуру, а можно воспользоваться тривиальными названиями веществ. Так CuSO₄ · 5H₂ O – медный купорос, Na₂ CO₃ · 10H₂ O – «кристаллическая» сода и т.д. [2], [26].

1.4 Классификация

Классификацию кристаллогидратов можно вести по различным критериям:

1. По наличию связи структуры безводного вещества и кристаллогидрата

· фазы определенного состава — вид кристаллогидратов, у которых при удалении кристаллизационной воды происходит сжатие кристаллической решетки, поэтому структура безводного вещества и кристаллогидрата не связанны между собой. К данному классу относятся кристаллогидраты многоосновных кислот, оснований и клатратов.

Источник: mirznanii.com

О.С.ГАБРИЕЛЯН, Т.Н.ПОПКОВА,
Г.А.СИВКОВА, С.А.СЛАДКОВ

Продолжение. Начало см. в № 3, 4, 5/2009

§ 3. ОБРАЗОВАНИЕ КРИСТАЛЛОГИДРАТОВ. КАТАЛИТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ВОДЫ

Образование кристаллогидратов Цель. Познакомить учащихся со строением кристаллогидратов, с каталитическими свойствами воды, отметить их практическое значение.

Форма занятия. Рассказ, индивидуальная, групповая работа, демонстрационный эксперимент, домашний эксперимент.

Оборудование и реактивы. Пробирки, спиртовка; образцы кристаллогидратов (сульфата меди(II), алюмокалиевых квасцов, хлорида кобальта(II)), порошки алюминия, магния, цинка, кристаллический йод.

План занятия

Кристаллогидраты.
Вода – катализатор.
Химический эксперимент и анализ его результатов.

Кристаллогидраты

Учитель. Многие вещества выделяются из водных растворов в виде кристаллов, содержащих так называемую кристаллизационную воду, причем на каждую формульную единицу растворенного вещества приходится определенное число молекул воды. Предположение о существовании водных гидратов высказал Д.И.Менделеев в 1887 г. в разработанной им гидратной (химической) теории растворов.

Гидраты – это, как правило, нестойкие соединения, во многих случаях разлагающиеся уже при выпаривании растворов. Однако некоторые из них настолько прочны, что при выделении растворенного вещества из раствора вода входит в состав кристаллов (схема 1).

Схема 1

Образование кристаллогидратов

Что представляет собой и как образуется кристаллическое вещество синего цвета?

При растворении в воде сульфата меди(II) происходит его диссоциация на ионы. Образующиеся ионы взаимодействуют с молекулами воды. При выпаривании раствора образуется кристаллогидрат сульфата меди(II) – СuSO₄•5Н₂О (схема 2).

Схема 2

Образование кристаллогидратов

Демонстрационный эксперимент
«Образование кристаллогидратов»

После объяснения теоретического материала учителем его ассистент – ученик у демонстрационного стола подтверждает сказанное несложным экспериментом по растворению безводного сульфата меди(II) и выпариванием раствора. Прокаленный сульфат меди(II) лаборанту следует заранее приготовить и поместить в герметичную склянку.

Очень эффектно выглядят кристаллы медного купороса, выращенные на шелковой нитке. К ней привязывается маленький кристаллик – затравка, далее нить помещается на 2–3 недели в пересыщенный раствор медного купороса. Если взять шерстяную нитку, то появится целое ожерелье кристаллов, но их форма будет далека от идеальной, т.к. каждый волосок нити послужит центром кристаллизации.

Опыт по выращиванию кристаллов медного купороса и алюмокалиевых квасцов поручается школьникам за две недели до занятия. Они оформляют коллекцию полученных кристаллов и демонстрируют ее в классе.

Учитель. Эти красивые вещества, в кристаллы которых входят молекулы воды, называются кристаллогидратами, а содержащаяся в них вода – кристаллизационной. Она может испаряться при нагревании или при длительном солнечном освещении. По этой причине выращенные кристаллогидраты следует покрыть бесцветным лаком, например маникюрным или мебельным. Хороший эффект достигается при распылении лака для волос из баллончика.

Состав кристаллогидратов принято изображать формулами, показывающими, какое количество кристаллизационной воды содержит кристаллогидрат на одну формульную единицу соли. Например:

СuSO₄ • 5Н₂О – медный купорос;

FeSO₄ • 7H₂O – железный купорос;

Na₂SO₄ • 10H₂O – глауберова соль (мирабилит);

Na₂CO₃ • 10H₂O – кристаллическая сода;

MgSO₄ • 7H₂O – горькая (английская) соль.

Прочность связи между веществом и кристаллизационной водой в кристаллогидратах различна. Так, прозрачные кристаллы соды (Na₂CO₃ • 10H₂O) легко выветриваются, теряя кристаллизационную воду при обычной температуре. Они становятся тусклыми и постепенно рассыпаются в порошок. Для обезвоживания других кристаллогидратов требуется довольно сильное нагревание.

Ученикам несложно подсчитать, сколько денег будет затрачено на покупку воды, которая входит в состав одной упаковки кристаллической соды. (Массовая доля воды в кристаллической соде более 60 %.)

Демонстрационный эксперимент
«Обнаружение кристаллизационной воды»

Некоторые прокаленные соли, присоединяя воду, изменяют цвет, а при выпаривании избытка воды образуют окрашенные кристаллогидраты. Такие соли используются в химии как своеобразные индикаторы на присутствие паров воды в газовых смесях, например в воздухе.

Внесите в сухую термостойкую пробирку на кончике лопаточки кристаллогидрат хлорида кобальта(II), закрепите ее в лапке штатива и нагревайте в пламени спиртовки, наблюдая за изменением цвета кристаллов. Затем охладите пробирку – оставьте ее в открытом виде на столе, через некоторое время цвет кристаллов станет прежним.

Ученики записывают в тетради соответствующие уравнения реакций, учитывая, что конечный продукт является тетрагидратом.

Образование кристаллогидратов

Вода – катализатор

Учитель. В настоящее время накоплено очень много экспериментальных фактов, доказывающих, что вода достаточно активно влияет на физические свойства многих веществ. Выступая в роли катализатора, она увеличивает скорость ряда химических реакций. Природные химические превращения, как правило, осуществляются в присутствии некоторого количества воды, которая есть в атмосфере.

Исследования показали, что даже тщательно высушенные вещества содержат ничтожно малое количество влаги, которое может существенно отразиться на их свойствах. Получение абсолютно сухих веществ является непростой задачей. Специальными опытами было установлено, что после высушивания брома в течение 9 лет температура его кипения оказалась на 59 °С выше той, которая указана в справочниках, а температура кипения ртути, высушенной в тех же условиях, повысилась почти на 100 °С. Установлено также, что после длительного высушивания реагентов: гремучий газ не взрывается при высокой температуре, оксид углерода(II) не горит в кислороде, безводная серная кислота не взаимодействует со щелочными металлами, а последние, в свою очередь, не реагируют с хлором.

В хорошо высушенном кислороде натрий и калий не горят, а уголь, сера и фосфор начинают воспламеняться при более высокой температуре по сравнению с их горением в неосушенном воздухе. Данные факты указывают на то, что влага, содержащаяся в воздухе, играет роль катализатора.

Демонстрационный эксперимент
«Взаимодействие алюминия с йодом, катализируемое водой»

Смешать 0,2 г алюминиевой пудры с 2 г йода, измельченного в ступке до порошкообразного состояния. На дно стеклянной банки емкостью 0,5 л высыпается смесь в виде небольшой горки, в ее вершине нужно сделать углубление, используя обычную пробирку. Банку следует закрыть полиэтиленовой крышкой с отверстием, в которое вставляется пипетка с водой.

Для проведения опыта выдавите несколько капель воды из пипетки и наблюдайте энергичную реакцию йода с алюминием. Поскольку она идет с выделением тепла, часть йода в виде красивых красно-фиолетовых паров испаряется, что хорошо видно на фоне белого экрана.

П р и м е ч а н и е. Вместо алюминия можно использовать порошок магния (0,3 г магния и 2,5 г йода) или цинка (0,6 г цинковой пыли и 2,5 г йода). Следует также учесть, что если порошковый алюминий и цинк хранились достаточно долго, на их крупинках образовалась гидроксидная пленка и опыт может не получиться. В этом случае рекомендуется заново растереть данные порошки в ступке.

Печатается с продолжением

Источник: him.1sept.ru

Leave a Comment Cancel Reply