Номер 3, страница 115 - гдз по химии 8 класс учебник Габриелян, Остроумов

§ 26. Соли, их классификация и химические свойства. Глава 3. Основные классы неорганических соединений - номер 3, страница 115.

3. Охарактеризуйте растворимость солей в воде.

Растворимость солей в воде — это их способность образовывать с водой гомогенную систему (раствор), состоящую из ионов соли, гидратированных молекулами воды, и самих молекул воды. Этот процесс зависит от многих факторов, включая природу самой соли и внешние условия.

Механизм растворения

Соли представляют собой ионные соединения, в твердом состоянии их ионы (катионы и анионы) удерживаются в узлах кристаллической решетки за счет сил электростатического притяжения. Вода является полярным растворителем: её молекулы ($H_2O$) представляют собой диполи с частичным отрицательным зарядом на атоме кислорода и частичными положительными зарядами на атомах водорода.

Процесс растворения включает в себя несколько этапов:

1. Молекулы воды своей полярностью ориентируются вокруг ионов на поверхности кристалла соли: положительно заряженные катионы притягивают отрицательные полюса диполей воды (атомы кислорода), а отрицательно заряженные анионы — положительные полюса (атомы водорода).
2. Энергия, выделяющаяся при взаимодействии ионов с молекулами воды (энергия гидратации), должна быть достаточной для преодоления энергии, удерживающей ионы в кристаллической решетке (энергия кристаллической решетки).
3. Если энергия гидратации превышает энергию решетки, ионы отрываются от кристалла и переходят в раствор в виде гидратированных ионов, равномерно распределяясь по всему объему растворителя.

Уравнение диссоциации соли в общем виде: $K_m A_n \rightleftharpoons mK^{n+} + nA^{m−}$, где $K^{n+}$ и $A^{m−}$ — гидратированные ионы.

Классификация солей по растворимости

Для качественной оценки растворимости солей в воде (обычно при комнатной температуре, ~20 °C) используют следующую классификацию:

• Растворимые (Р): вещества, растворимость которых превышает 1 г на 100 г воды. Примеры: $NaCl$ (поваренная соль), $KNO_3$ (нитрат калия), $CuSO_4$ (сульфат меди(II)).
• Малорастворимые (М): вещества, растворимость которых находится в диапазоне от 0,01 г до 1 г на 100 г воды. Примеры: $CaSO_4$ (гипс), $Ag_2SO_4$ (сульфат серебра).
• Практически нерастворимые (Н): вещества, растворимость которых менее 0,01 г на 100 г воды. Примеры: $AgCl$ (хлорид серебра), $BaSO_4$ (сульфат бария), $CaCO_3$ (карбонат кальция, мел).

Важно понимать, что абсолютно нерастворимых веществ не существует. Даже у "нерастворимых" солей небольшое количество ионов переходит в раствор, устанавливая равновесие между твердой фазой и ионами в растворе. Это равновесие характеризуется константой, называемой произведением растворимости ($ПР$ или $K_{sp}$).

Правила растворимости (общие закономерности)

Для определения растворимости солей удобно пользоваться таблицей растворимости, но существуют и общие правила:

• Все соли азотной кислоты (нитраты) и уксусной кислоты (ацетаты) растворимы.
• Все соли щелочных металлов ($Li^+$, $Na^+$, $K^+$ и др.) и аммония ($NH_4^+$) растворимы.
• Большинство хлоридов, бромидов и иодидов растворимы, за исключением солей серебра ($Ag^+$), свинца(II) ($Pb^{2+}$) и ртути(I) ($Hg_2^{2+}$).
• Большинство сульфатов ($SO_4^{2−}$) растворимы, кроме сульфатов бария ($Ba^{2+}$), стронция ($Sr^{2+}$), свинца ($Pb^{2+}$). Сульфаты кальция ($Ca^{2+}$) и серебра ($Ag^+$) малорастворимы.
• Большинство карбонатов ($CO_3^{2−}$), фосфатов ($PO_4^{3−}$), силикатов ($SiO_3^{2−}$) и сульфидов ($S^{2−}$) нерастворимы, за исключением солей щелочных металлов и аммония.

Факторы, влияющие на растворимость

1. Температура:

Зависимость растворимости от температуры определяется тепловым эффектом процесса растворения. Для большинства солей растворение является эндотермическим процессом (протекает с поглощением теплоты), поэтому их растворимость увеличивается с повышением температуры. Например, растворимость $KNO_3$ резко возрастает при нагревании. Однако существуют соли (например, $CaSO_4$, $Ce_2(SO_4)_3$), растворение которых — экзотермический процесс, и их растворимость с ростом температуры уменьшается. Растворимость $NaCl$ от температуры зависит незначительно.

2. Природа растворителя:

Соли, как ионные соединения, лучше всего растворяются в полярных растворителях, таких как вода. В неполярных растворителях (например, в бензоле, гексане) они практически нерастворимы.

3. Присутствие других веществ:

Наличие в растворе одноименных ионов (ионов, входящих в состав растворяемой соли) снижает растворимость малорастворимой соли. Это явление называется эффектом одноименного иона.

Ответ: Растворимость солей в воде — это их способность диссоциировать на ионы под действием полярных молекул воды и переходить в раствор. Процесс определяется соотношением энергии кристаллической решетки соли и энергии гидратации её ионов. По растворимости соли делят на растворимые (большинство нитратов, ацетатов, солей щелочных металлов и аммония), малорастворимые (например, $CaSO_4$) и практически нерастворимые (например, $AgCl$, $BaSO_4$). Основными факторами, влияющими на растворимость, являются природа катиона и аниона соли, температура (для большинства солей растворимость растет с температурой) и наличие в растворе других ионов. Для практического определения растворимости используют специальные таблицы.