Страница 216 - гдз по химии 8 класс учебник Габриелян

Почему в горячем чае кусочек сахара растворяется быстрее, чем в холодном?

Процесс растворения сахара в чае основан на физическом явлении, которое называется диффузией, и его скорость напрямую зависит от температуры жидкости.

Все вещества, включая воду в чае и сахар, состоят из мельчайших частиц — молекул. Эти молекулы не неподвижны, а находятся в постоянном и хаотическом движении. Температура как физическая величина является мерой средней кинетической энергии этих молекул. Проще говоря, чем выше температура вещества, тем с большей скоростью движутся его молекулы. Следовательно, в горячем чае молекулы воды движутся значительно быстрее, чем в холодном.

Когда кусочек сахара попадает в чай, молекулы воды начинают непрерывно сталкиваться с молекулами сахара на его поверхности. В горячем чае этот процесс происходит гораздо интенсивнее по двум ключевым причинам:

1. Столкновения происходят чаще. Поскольку молекулы горячей воды движутся быстрее, они чаще ударяются о поверхность кристалла сахара за один и тот же промежуток времени.

2. Столкновения являются более энергичными. Обладая большей кинетической энергией, быстрые молекулы воды при ударе передают больше энергии молекулам сахара, что позволяет им легче преодолеть силы притяжения, удерживающие их в кристаллической решетке, и оторваться от общей массы.

В результате этих более частых и сильных столкновений молекулы сахара быстрее покидают поверхность кусочка и распределяются (диффундируют) по всему объему чая. Этот процесс распределения также ускоряется, так как быстрые молекулы воды активнее перемешивают и растаскивают молекулы сахара.

В холодном чае, напротив, молекулы воды движутся медленно, их столкновения с сахаром редкие и слабые, поэтому процесс растворения занимает значительно больше времени.

Ответ: Кусочек сахара растворяется в горячем чае быстрее, потому что температура напрямую влияет на скорость движения молекул. В горячей воде молекулы движутся быстрее, поэтому они чаще и с большей силой сталкиваются с молекулами сахара. Это приводит к более быстрому разрушению кристаллической структуры сахара и ускорению диффузии, то есть равномерного распределения его молекул по всему объему жидкости.

Для определения растворимости веществ в воде используется таблица растворимости кислот, оснований и солей. В ней буквой «Р» обозначают хорошо растворимые вещества, «М» – малорастворимые, «Н» – практически нерастворимые. Ниже приведены примеры веществ различных классов для каждой категории растворимости.

Хорошо растворимые

К хорошо растворимым в воде веществам относятся многие кислоты, гидроксиды щелочных и некоторых щелочноземельных металлов (щёлочи), а также большое количество солей (например, почти все нитраты и соли натрия/калия).

• Кислоты: соляная кислота ($HCl$), серная кислота ($H_2SO_4$), азотная кислота ($HNO_3$).
• Основания (щёлочи): гидроксид натрия ($NaOH$), гидроксид калия ($KOH$), гидроксид бария ($Ba(OH)_2$).
• Соли: хлорид натрия ($NaCl$), нитрат калия ($KNO_3$), сульфат меди(II) ($CuSO_4$).

Ответ: Примерами хорошо растворимых веществ из разных классов являются: азотная кислота ($HNO_3$), гидроксид калия ($KOH$), нитрат серебра ($AgNO_3$).

Малорастворимые

Малорастворимые вещества растворяются в воде лишь в незначительной степени. В таблице растворимости они помечаются буквой «М».

• Основания: гидроксид кальция ($Ca(OH)_2$), гидроксид магния ($Mg(OH)_2$).
• Соли: сульфат кальция ($CaSO_4$), сульфат серебра ($Ag_2SO_4$), хлорид свинца(II) ($PbCl_2$).

Ответ: Примерами малорастворимых веществ из разных классов являются: гидроксид кальция ($Ca(OH)_2$), сульфат кальция ($CaSO_4$).

Практически нерастворимые

Практически нерастворимые вещества образуют осадок при попытке растворения в воде. В таблице они обозначаются буквой «Н».

• Кислоты: кремниевая кислота ($H_2SiO_3$).
• Основания: гидроксид меди(II) ($Cu(OH)_2$), гидроксид железа(III) ($Fe(OH)_3$), гидроксид алюминия ($Al(OH)_3$).
• Соли: сульфат бария ($BaSO_4$), хлорид серебра ($AgCl$), карбонат кальция ($CaCO_3$), фосфат магния ($Mg_3(PO_4)_2$).

Ответ: Примерами практически нерастворимых веществ из разных классов являются: кремниевая кислота ($H_2SiO_3$), гидроксид железа(III) ($Fe(OH)_3$), сульфат бария ($BaSO_4$).

Аквариумы нельзя заполнять быстро охлаждённой прокипячённой водой, потому что в процессе кипячения из неё удаляются практически все растворенные газы, что делает её смертельно опасной для рыб и других водных обитателей.

Дегазация воды при кипячении

Ключевым фактором является растворимость газов в воде, которая резко падает с повышением температуры. При нагревании до температуры кипения ($100^\circ C$) из воды вытесняется почти весь растворенный в ней кислород ($O_2$), жизненно необходимый для дыхания рыб, ракообразных и полезных бактерий. Также удаляется и углекислый газ ($CO_2$), который нужен водным растениям для фотосинтеза. В результате получается практически «мёртвая», дегазированная вода. Если поместить рыб в такую среду, они погибнут от асфиксии (удушья) в течение нескольких минут.

Процесс отстаивания

Для того чтобы вода снова стала пригодной для жизни, ей необходимо дать постоять в открытой ёмкости несколько дней. За это время происходят два важных процесса. Во-первых, происходит естественная аэрация: вода на своей поверхности контактирует с воздухом и постепенно насыщается кислородом и другими газами до равновесного состояния. Во-вторых, температура воды выравнивается с температурой окружающей среды, что позволяет избежать температурного шока у обитателей аквариума при её подмене.

Ответ: Быстро охлаждённая кипячёная вода почти не содержит растворенного кислорода, необходимого для дыхания рыб. Чтобы вода естественным путём снова насытилась кислородом из воздуха до безопасного уровня, её необходимо отстаивать в течение нескольких дней.

Ранки, промытые водой, в которую были помещены серебряные изделия, заживают быстрее из-за уникальных антимикробных (обеззараживающих) свойств серебра. Этот эффект, известный с древних времен, имеет научное объяснение, связанное с действием ионов серебра.

Когда серебро контактирует с водой, оно очень медленно растворяется, выделяя в воду небольшое количество положительно заряженных ионов серебра ($Ag^+$). Вода, обогащенная этими ионами (иногда её называют коллоидным серебром или "серебряной водой"), приобретает сильные бактерицидные (убивающие бактерии) и бактериостатические (подавляющие их размножение) свойства.

Механизм действия ионов серебра на микроорганизмы многогранен:

• Повреждение клеточной стенки. Ионы $Ag^+$ связываются с белками на поверхности клеточной мембраны бактерий, нарушая её целостность и функции, в том числе транспорт питательных веществ в клетку.
• Блокировка ферментов. Проникая внутрь микробной клетки, серебро взаимодействует с жизненно важными ферментами, отвечающими за клеточное дыхание. Это приводит к нарушению метаболизма и гибели клетки.
• Нарушение синтеза ДНК. Ионы серебра могут связываться с ДНК микроорганизма, нарушая её структуру и препятствуя процессу деления и размножения.

Открытая рана является идеальной средой для развития бактерий, которые вызывают воспаление, нагноение и замедляют процесс заживления. Промывание раны водой с ионами серебра позволяет уничтожить эти патогенные микроорганизмы. Создание чистой, обеззараженной среды в ране позволяет организму направить все свои ресурсы непосредственно на процессы регенерации тканей, а не на борьбу с инфекцией. В результате воспаление спадает, и заживление происходит значительно быстрее.

Ответ: Ранки заживают быстрее, потому что вода, в которой находились серебряные изделия, насыщается ионами серебра ($Ag^+$). Эти ионы обладают мощным антимикробным действием — они уничтожают бактерии и другие патогены в ране, предотвращая развитие инфекции и воспаления. Это создает благоприятные условия для естественного и ускоренного процесса заживления тканей.