Номер 5, страница 71 - гдз по химии 11 класс учебник Кузнецова, Левкин

Вопросы и задания. Параграф 8. Чистые вещества и смеси. Растворы. Глава З. Смеси и растворы веществ - номер 5, страница 71.

Условие.

5. В чём заключается физико-химическая сущность процесса растворения?

Решение.

Решение 2.

Физико-химическая сущность процесса растворения заключается в том, что растворение — это не простое механическое смешивание двух или более веществ, а сложный процесс, включающий как физические, так и химические явления. Современная теория растворов, основы которой были заложены работами Д.И. Менделеева, И.А. Каблукова и других ученых, рассматривает раствор как гомогенную (однородную) систему переменного состава, состоящую из частиц растворенного вещества, растворителя и продуктов их взаимодействия — сольватов (или гидратов, если растворитель — вода).

Процесс растворения можно условно разделить на три основных этапа:

1. Разрушение структуры растворяемого вещества. На этом этапе происходит разрыв связей между частицами (ионами, атомами или молекулами) в растворяемом веществе. Например, для твердых кристаллических веществ это означает разрушение кристаллической решетки. Этот процесс всегда требует затрат энергии, то есть является эндотермическим ($ \Delta H_1 > 0 $).
2. Взаимодействие (сольватация) частиц растворяемого вещества с молекулами растворителя. Частицы растворенного вещества, освободившиеся на первом этапе, вступают во взаимодействие с молекулами растворителя. Образуются новые, обычно менее прочные, связи. Этот процесс называется сольватацией (для водных растворов — гидратацией). В результате образуются сольваты (гидраты) — комплексы, в которых частица растворенного вещества окружена оболочкой из молекул растворителя. Этот процесс сопровождается выделением энергии, то есть является экзотермическим ($ \Delta H_2 < 0 $).
3. Диффузия. Сольватированные (гидратированные) частицы растворенного вещества равномерно распределяются по всему объему растворителя за счет теплового движения. Этот процесс приводит к образованию гомогенной системы — раствора.

Таким образом, физическая сторона процесса заключается в разрушении структуры вещества и диффузии его частиц в объеме растворителя. Химическая сторона заключается в образовании новых соединений — сольватов.

Общий тепловой эффект растворения ($ \Delta H_{раств} $) складывается из затрат энергии на разрушение связей в растворяемом веществе и энергии, выделяющейся при сольватации: $$ \Delta H_{раств} = \Delta H_1 + \Delta H_2 $$ В зависимости от соотношения этих величин, процесс растворения может быть:

• Экзотермическим ($ \Delta H_{раств} < 0 $), если при сольватации выделяется больше энергии, чем тратится на разрушение структуры вещества (например, растворение серной кислоты в воде). Раствор при этом нагревается.
• Эндотермическим ($ \Delta H_{раств} > 0 $), если на разрушение структуры тратится больше энергии, чем выделяется при сольватации (например, растворение нитрата аммония в воде). Раствор при этом охлаждается.

Ответ: Физико-химическая сущность процесса растворения заключается в том, что он представляет собой совокупность физических явлений (разрушение структуры растворяемого вещества и диффузия его частиц) и химических взаимодействий (сольватация, т.е. взаимодействие частиц растворяемого вещества с молекулами растворителя с образованием сольватов). Раствор является гомогенной системой, состоящей из растворителя, растворенного вещества и продуктов их взаимодействия.