Дослідницька робота на тему - Вода - розчинник, Соціальна мережа працівників освіти

Дослідницька робота учнів 8 класу на тему "Вода – розчинник". У роботі представлена презентація учнів, текст повідомлення та опис виконаного досвіду. Дослідницька робота була представлена на шкільній науково-практичній конференції на тему "Вода – унікальна речовина планети".

МБОУ ЗОШ №8 імені героя Радянського Союзу Будника Г.Д.

Місто Лобня, Московська область

Дослідницька робота на тему: «Вода – розчинник».

Автори роботи: Клімова Яна, Саввіна Ангеліна,

Папава Гванця, Гриценка Ірина

учениця 8 класу

Керівник: Кудінова Н.Ф.,

к.п.н., учитель хімії вищої

Вода - одна з найпоширеніших сполук на Землі. Вона є не тільки в річках та морях; у всіх живих організмах теж є вода. Без неї неможливе життя. Вода - добрий розчинник (у ній легко розчиняються різні речовини). Кров тварин та сік рослин складаються переважно із води. Вода існує вічно; вона постійно переходить із ґрунту в атмосферу та організми і назад. Понад 70% земної поверхні покрито водою.

Є у води одна важлива властивість: вона може легко розчиняти в собі багато речовин: тверді речовини, рідини та гази. Тому у природі рідко зустрічається чиста вода. Саме розчинений у воді кисень забезпечує життя водних організмів. А сірководень, що утворюється при розкладанні залишків організмів, робить водоймище неживим, як, наприклад, у глибинах Чорного моря.

"Не можна сказати, що вода необхідна для життя: вона і є життя", - так сказав Сент-Екзюпері про цю рідину. Наш організм на 60-70% складається із води. Вода доставляє до клітин організму поживні речовини (вітаміни, мінеральні солі та ін.)і забирає відходи життєдіяльності. Необхідно пити, як мінімум, 1,5 літра води на день, щоб забезпечити організму достатню термічну стабільність і не втрачати більше 15% води, що міститься в ньому: інакше організму загрожує зневоднення. Адже людина надзвичайно гостро відчуває зміну вмісту води у своєму організмі і може прожити без неї лише кілька діб.

Окрім пиття, людина використовує воду в лікувальних, гігієнічних та господарських цілях, широко використовуються також лікувальні мінеральні води.

Зібрати та узагальнити інформацію на тему «Вода – розчинник».
Познайомитися з явищами дифузії та осмосу.
Провести досвід "Сілікатний сад". Зробити висновки.

Вода та її особливості.

У молекулі води електричні заряди трохи розділені, оскільки атоми водню розташовуються з одного боку молекули. Через це іонні сполуки (з'єднання, що складаються з іонів), так легко розчиняються в ній. Іони заряджені, і молекули води притягують їх.

Вода, як і всі розчинники, може розчинити лише обмежену кількість речовини. Розчин називається насиченим, коли розчинник неспроможна розчинити додаткову порцію речовини. Зазвичай кількість речовини, яка здатна розчинити розчинник, зростає при нагріванні. У гарячій коді цукор розчиняється легше, ніж у холодній. Шипучі напої – це водні розчини вуглекислого газу. Чим вище тиск, тим більше газу здатний поглинути розчин. Тому коли ми відкриваємо банку з напоєм і тим самим зменшуємо тиск, з напою виривається вуглекислий газ. При нагріванні розчинність газів зменшується. У 1 літрі річкової та морської води зазвичай розчинено близько 0,04 г кисню. Цього вистачить водоростям, рибам та іншим мешканцям морів та річок.

Розчинені у воді мінеральні речовини є найважливішими поживними компонентами рослин Землі. Там, де води мало – утворюються пустелі, напівпустелі, саванни.

Пишна рослинність утворюється там, де багато води, тобто. багато поживних речовин, розчинених у воді.

Питна вода з різних джерел може мати різний хімічний склад, що впливає на її смак.

Морська вода - це розчин 44 хімічних елементів. Важливу роль відіграють солі. Якщо всю морську сіль у сухому вигляді розподілити по поверхні суші, то її шар складе майже 150 м. Вода океанів містить близько 35 г/л розчинених речовин, головним чином солей, у тому числі «соленого» хлориду натрію.

Через те, що вода здатна розчиняти інші речовини, вона ніколи не буває чистою.

Якщо змішаємо воду та іншу речовину, то залежно від природи речовин та умов може бути:

Взаємодія води із металами.

Активні метали (лужні, лужноземельні метали) взаємодіють з водою за звичайних умов з утворенням гідроксидів та виділенням водню:

2Nа + 2Н 2 О == 2NаОН + Н 2

Са + 2Н 2 О = Са(ОН) 2 + Н 2

Взаємодія води із оксидами неметалів.

N 2 0 5 + Н 2 0 = 2HN0 3

S0 2 + H 2 0 = H 2 S0 3

Сполуки оксидів неметалів з водою відносять до кислот.

Взаємодія води із оксидами металів.

Оксиди міді, заліза та цинку у воді не розчиняються і не з'єднуються з нею. Інакше поводиться оксид кальцію, або негашене вапно.

При обливанні шматків негашеного вапна водою спостерігається таке сильне розігрівання, що частина води перетворюється на пару, а шматки негашеного вапна, розсипаючись, перетворюються на сухий пухкий порошок — гашене вапно, або гідроксид кальцію Ca(OH) 2:

СаО + Н 2 0 = Са(ОН) 2

Подібно до оксиду кальцію, з'єднуються з водою оксиди натрію і калію:

Na 2 0 + H 2 0 = 2NaOH

До 2 0+Н 2 0 = 2КОН

При цих реакціях утворюються гідроксид натрію NaOH та гідроксид калію КОН.

Таким чином, одні оксиди металів не реагують з водою (їх більшість) інші (оксид калію, оксид натрію, оксид кальцію, оксид барію та ін.) з'єднуються з нею, утворюючи гідроксиди, що належать до основ.

2.Утворюється розчин - система, утворена кількома речовинами, між якими немає меж розділу. Розчин - перехід молекул речовини з однієї фази в іншу (розчин, розчинений стан). Відбувається в результаті взаємодії атомів (молекул) розчинника та розчиненої речовини. При розчиненні міжфазна межа зникає, при цьому багато фізичних властивостей розчину (наприклад, щільність, в'язкість, іноді — колір, та інші) змінюються.

Дифузія та осмос.

Як відомо, при температурі вище за абсолютного нуля всі молекули знаходяться в постійному безладному русі. Це показує, що вони мають певну кінетичну енергію. Завдяки постійному руху при змішуванні двох рідин або двох газів молекули їх рівномірно розподіляються по всьому доступному об'єму.

Дифузія - це процес, що веде до рівномірного розподілу молекул розчиненої речовини та розчинника. Як будь-який рух, дифузія потребує енергії. Дифузія завжди спрямована від більшої концентрації даної речовини до меншої, від системи, що має більшу вільну енергію, до системи з меншою вільною енергією. Вільною енергією називається частина внутрішньої енергії системи, яка може бути перетворена на роботу. Вільна енергія, віднесена до 1 молю речовини, носить назву хімічноїпотенціалу. Таким чином, хімічний потенціал - це міра енергії, яку ця речовина використовує на реакції або рух. Хімічний потенціал – функція концентрації. Швидкість дифузії залежить від температури, природи речовини та різниці концентрацій. Чим вища концентрація даної речовини, тим вища його активність та її хімічний потенціал. Дифузійне пересування речовини завжди йде від більшого до меншого хімічного потенціалу. Найбільший хімічний потенціал має чиста вода. Додавання до води молекул розчиненої речовини призводить до виникнення зв'язку між молекулами води та розчиненої речовини, що зменшує її активність, її вільну енергію, її хімічний потенціал. У тому випадку, якщо дифузні речовини зустрічають на своєму шляху мембрану, рух сповільнюється, а в деяких випадках припиняється. Дифузія води у напрямку від свого більшого до меншого хімічного потенціалу через мембрану зветься осмосу. Інакше висловлюючись, осмос — це дифузія води чи іншого розчинника через напівпроникну перетинку, викликана різницею концентрацій чи різницею хімічних потенціалів.

Опис досвіду "Силикатний сад".

Наливаємо в скляну склянку розведений приблизно вдвічі силікатний клей (розчин силікату натрію Na 2 SiO 3 ). Вносимо в розчин кристалики різних розчинних у воді солей: хлорид кобальту СоСl 2 ∙6Н 2 O, хлорид нікелю NiС1 2 ∙6Н 2 O , хлорид заліза (ІІІ) FеС1 3 ∙6Н 2 O, сульфат алюмінію А1 2 (SO 4 ) 18Н 2 O, хлорид марганцю МnС1 2 ∙4Н 2 O.

Через кілька хвилин із кристаликів починають виростати дуже гарні різнокольорові «водорості». Солі кобальту, нікелю, заліза (II), заліза (III), марганцю утворюють «рослини» відповідно рожевого, смарагдово-зеленого, темно-зеленого, бурого, тілесного кольору.алюмінію – безбарвні «водорості».

З кристала опущеної солі витягується тоненька порожня трубочка, стінки якої складаються з осаду, що утворюється. Осад має властивість напівпроникної плівки: вона пропускає воду лише у напрямку до кристаліка. Далі розчинення кристалу триває в своєрідному мішечку з напівпроникних стінок. Стінки цього мішечка під тиском рідини розриваються (у різних місцях) і утворюється нова плівка-осад. Кристалік солі ніби перетворюється на «кущик».

Спостерігається осмос – одностороннє переміщення речовини через напівпроникну мембрану.

Вода – це, на перший погляд, просте хімічне з'єднання водню і кисню. Але насправді, вода – надзвичайно цікава речовина, що має унікальні властивості.