Suhkru lahustumine vees on keemiline nähtus. Difusioon vedelikus: protsessi tingimused, näited. Katsed vedelikega. Suhkur tööstuslikuks töötlemiseks
"Vee tähtsus looduses" - Vee kasutamine. Loodusliku vee puhastamine. V. I. Vernadski. Vesi looduses. ? Maapinna hõivavad ookeanid, mered, järved, jõed. Vee tähtsus elusorganismidele. Kogu maise aine ... on sellest läbi imbunud ja omaks võetud. „Vesi on meie planeedi ajaloos eraldiseisev. Vee tähtsus organismide elutegevusele. H2o.
Vaatamata sellele, mida teie silmad näevad, ei kao suhkur vedelikuga segamisel, kuid lahustub ajutiselt. Suhkrukristallid koosnevad madala energiasisaldusega molekulidest ja kui neile rakendatakse kõrgemat energiat - erineval kujul - nad erutuvad ja eralduvad kristallilisest vormist. Suhkru molekulid on endiselt vedelikus ja tegelikult saab neid uuesti koguda, lastes vedelikul lihtsalt aurustuda. Suhkru molekulid lagunevad mõnes vedelikus kiiremini kui teistes, olenevalt vedeliku viskoossusest.
Muud tegurid, sealhulgas kuumus, põhjustavad ka suhkru kiiremat lahustumist. Vaba suhkur lahustub vedelikus kiiremini kui suhkrukuubikud, sest rohkem pinda suhkrukristalli pind puutub kokku vedelikuga. Suhkrukuubikute kiiremaks lahustamiseks purustage need enne vedelikule lisamist või purustage need väikesteks tükkideks.
“Õppetund veest” – 12-20% niiskuse kadu on kehale surmav. Lõpeta diagramm. Vee ainulaadsed omadused. Umbes 70%. Mvesi = mbody x 0,65. "Vesi... Sa oled suurim rikkus maa peal!" (A. de Saint-Exupery). VEE FÜÜSIKALISED OMADUSED. Mida sa jälgid? Kodutöö: Test (GIA jaoks valmistumine!). Kliki siia!
Suhkur tööstuslikuks töötlemiseks
Suhkur lahustub kuumas vedelikus kiiremini kui külmas, kuna kuuma vedeliku molekulid on külma vedeliku suhtes aktiivsemad. Suhkru kiiremaks lahustamiseks soojendage vedelikku enne suhkru lisamist kastrulis või mikrolaineahjus.
Sega vedelikku – kuuma või külma – lusikaga, et suhkur kiiremini lahustuks. Vedeliku segamine suurendab suhkrukristallide pinnale avalduvat mõju vedeliku abrasiivsele toimele selle läbimisel. Kui suhkur ei lahustu, lisage rohkem vedelikku. Vedelik võib jõuda küllastuspunktini, kus suhkrumolekulidele enam ruumi ei jää. Vee lisamine annab suhkrule rohkem ruumi ja see lahustub.
"Õppetund Vee omadused" - Vee seisund looduses. Kujundada teadmisi vee muundumise tingimustest - üleminekust ühest olekust teise. Ilma milleta poleks Maal elu? Laiendada laste teadmisi veest kui eluallikast. Kolm vee olekut. Probleemsed küsimused. Metoodilised ülesanded. Teema: loodusteadus. Milline on vee omaduste tähtsus inimese elule?
Suhkur lahustub lahjemas vedelas vees tõhusamalt kui paksemas vedelikus, näiteks õlis, sest vedelam vedelik võtab suhkrumolekulidele rohkem ruumi. Peeneteralised suhkrukristallid lahustuvad tõhusamalt kui jämedamad kristalsed suhkrukristallid.
Kui aine lahustub teises aines, moodustab see lahuse. Lahustunud ainet nimetatakse lahustunud aineks ja ainet, mis lahustub, nimetatakse lahustiks. Suhkur ja sool lahustuvad lahuses suhteliselt kergesti, kuid üks lahustub kiiremini kui teine. Lihtsa katsega saab kindlaks teha, kumb lahustub kiiremini.
"Veereostus" – põldude heitvesi voolab jõgedesse ja järvedesse. Looduslikus olekus pole vesi kunagi lisanditest puhas. Aurustumise tulemusena moodustub hiiglaslik veekogus, mis ulatub 525 tuhande km-ni (kuupmeetrini) aastas. Hüdrosfäär. Igal aastal aurustub umbes 1250 mm paksune veekiht. Selles lahustuvad erinevad gaasid ja soolad, tahked osakesed suspendeeritakse.
Selle projekti jaoks on teil vaja soola ja suhkrut ning võimalust mõlemat võrdses koguses mõõta. Samuti vajate vähemalt kolme lahustit, millest üks on vesi. Soovitatavad lahustid on destilleeritud äädikas ja alkohol. Enne katse läbiviimist veenduge, et kõik kolm lahustit oleksid jõudnud toatemperatuuril. Nimetage kolm tassi lahustite nimetuste ja sõnaga sool, seejärel nimetage veel kolm tassi lahustite nimetuste ja sõnaga "suhkur".
Looge andmeleht, mis sisaldab kõiki kolme suhkru ja soola lahustit. Tabel peaks sisaldama algusaega, lõpetamise aega ja kulunud aega, et registreerida, kui kaua kulus iga lahustunud aine lahustumiseks. Suurema täpsuse huvides tehke test kaks või kolm korda iga lahusti iga lahustunud aine kohta ja võrrelge tulemusi omavahel. Tehke katse, valades kuue tassi võrdse koguse lahustit. Lisage ühte tassi üks teelusikatäis soola ja märkige, kui kaua see lahustub.
Veeprojekt – projekti tüpoloogia: oluline küsimus: kas vesi võib olla meie sõber? Vesi, vesi… Keskmise tähtajaga. Teema: Loomingu pealkiri. Annotatsioon. Hämmastav aine on vesi. Maailm. Projekti etapid. Eraküsimused ja uurimisteemad. Projekti eesmärgid. Kestus: Õpilaste kategooria: Ümber vee ...
Korrake seda kahe ülejäänud lahustiga, seejärel korrake uuesti suhkru puhul kõigis kolmes lahustis. Kirjutage kõik andmed tabelisse. Selles katses peaks suhkur lahustites lahustuma kiiremini kui sool. Selle põhjuseks on asjaolu, et suhkru molekulid on suuremad kui lahustunud soolaioonid. See võimaldab rohkematel veemolekulidel ühte osakest ümbritseda, tõmmates selle kiiremini lahusesse. Kuna suhkrumolekul on palju suurem kui naatriumi- või klooriaatom, on teelusikatäis suhkrus vähem molekule kui soolas, mistõttu lahusesse tõmmatakse vähem molekule.
"Vee reostus" – jäätmete kõrvaldamine tähendab automaatselt reostust. Kõik elav või elutu, mis oma ülejäägiga elukvaliteeti vähendab, on reostus. Probleem on kindlaks teha, mis on ühiskonna jaoks optimaalne. Jõgede suudmes asuvad sadamad muudavad vee voolu looduskeskkonda.
Seda katset saab muuta, et hõlmata erinevaid muutujaid. Näiteks mõjutab lahusti temperatuur selle võimet lahustada lahustunud aineid. Saate katse uuesti läbi viia, kasutades iga lahusti muutujana temperatuuri. Teine muutuja, mida saate testida, on erinevat tüüpi suhkru või soola lahustuvus. kasuta rohkem suured kristallid meresool või väiksemad kristallid tuhksuhkur et näha, kas see mõjutab lahustuvuse kiirust.
Lõpuks võib katsele lisada veel üks muutuja, kui palju lahuse segamine mõjutab lahustunud aine lahustumisvõimet. Looduses toimuvad reaktsioonid ei jõua sageli lõpuni. Enamikus reaktsioonides reageerivad kaks või enam ainet, moodustades tooteid, mis reageerivad ise algsete ainete tagastamiseks.
Alustame sellest, et vedelik on agregatsiooni vahepealne olek. Kriitilisel keemistemperatuuril sarnaneb see gaasidega ja madalatel temperatuuridel ilmnevad tahke ainega sarnased omadused. Vedelal puudub ideaalne mudel, mis raskendab oluliselt selle tasakaaluliste termodünaamiliste omaduste, külmumispunkti, viskoossuse, difusiooni, soojusjuhtivuse, pindpinevuse, entroopia, entalpia kirjeldamist.
Reaktsioon, mis võib kulgeda otseses ja vastupidine suund samal ajal nimetatakse seda pöörduvaks reaktsiooniks. osariik pöörduv reaktsioon saavutatakse siis, kui kaks vastandlikku reaktsiooni toimuvad sama kiirusega ning reagentide ja saaduste kontsentratsioonid aja jooksul ei muutu ning on keemilises tasakaalus.
Tasakaaluseisund on seisund, kus süsteemi mõõdetavad omadused ei muutu teatud tingimustes vaadeldavaks. Kui võtame vesinikhalogeniidid, nagu vesinik ja broom, suletud anumasse ja hoiame temperatuuri väga kõrgel, hakkavad vesiniku molekulid segunema broomiga, moodustades vesinikbromiidi.
Definitsioon
Mis on difusioon? See on keskkonna osakeste levimine, jaotumine, liikumine, mis viib aine edasikandumiseni, tasakaalukontsentratsioonide loomiseni. Väliste mõjude puudumisel määrab selle protsessi osakeste soojusliikumine. Sel juhul on difusiooniprotsess otseselt seotud kontsentratsiooniga proportsionaalne sõltuvus. Difusioonivoog muutub sarnaselt kontsentratsioonigradiendiga.
Näiteks kui reaktsioon Seda tasakaalu nimetatakse dünaamiliseks tasakaaluks. Dünaamilises tasakaalus toimuvad edasi- ja tagasireaktsioonid üheaegselt, ilma kontsentratsioonide muutumiseta. Keemilise tasakaalu dünaamilist olemust saab kergesti mõista kineetilise molekulaarmudeli alusel. Molekulide kokkupõrge suletud süsteemis on pidev nähtus.
Isegi pärast toodete moodustumist jätkub reaktsioon kuni tasakaaluseisundi saavutamiseni. Seega toimuvad looduses kõik pöörduvad reaktsioonid kuni keemilise tasakaaluseisundi saavutamiseni. Mõned dünaamilise tasakaalu keemilised omadused: Dünaamilise keemilise tasakaalu erinevate osalejate kontsentratsioonid on konstantsel temperatuuril alati konstantsed.
Sordid
Kui difusioon vedelikus toimub koos temperatuuri muutumisega, nimetatakse seda termiliseks difusiooniks, elektriväljas - elektrodifusiooniks.
Suurte osakeste liikumise protsess vedelikus või gaasis toimub Browni liikumise seaduste alusel.
Tasakaal tekib, kui alustame reaktsiooni paremalt või vasakult poolt. Tasakaal reaktsioonisegus. dünaamiline keemiline tasakaal reaktsioonisegus võib paigaldada pöörduva reaktsiooni mõlemale poole. Tasakaal saavutatakse ainult siis, kui süsteemist ei lahku reagendid ega produktimolekulid. See ei võimalda avatud süsteem säilitada gaasiliste reaktiivide kontsentratsioon. Vedela faasiga samas faasis olevate reagentide ja toodete puhul on tasakaal kergesti saavutatav. Kui tasakaalusüsteemi lisatakse katalüsaator, kiirendab see samaaegselt nii edasi- kui ka vastupidise reaktsiooni kiirust. Seetõttu ei muuda see dünaamilise tasakaalu punkti. Ainult katalüsaatori kasutamise korral saavutatakse tasakaal kiiremini.
- Dünaamiline keemiline tasakaal saavutatakse tavaliselt suletud anumas.
- Avatud anumas eralduvad gaasilised reaktiivid atmosfääri.
Voolu omadused
Difusioon gaasides, vedelikes ja tahketes ainetes toimub erineva kiirusega. Osakeste soojusliikumise olemuse erinevuste tõttu erinevates keskkondades on protsessi maksimaalne kiirus gaasides ja minimaalne kiirus tahketes ainetes.
Osakese trajektoor on katkendlik joon, kuna suund ja kiirus muutuvad perioodiliselt. Liikumishäire tõttu täheldatakse osakese järkjärgulist eemaldamist algsest asendist. Selle nihkumine mööda sirgjoont on palju lühem kui tee, mis kulgeb mööda katkenud teed.
Selles etapis valitseb tasakaal lahustis olevate lahustunud aine molekulide ja ümberkristalliseerunud lahustunud aine vahel. Kui suhkrukuubik, mille põhjas on auk, satub suhkrulahusesse, on mõne aja pärast näha, et suhkur täitub suhkrukuubiku põhjas olevas augus. See on tingitud asjaolust, et dünaamiline tasakaal moodustub suhkrumolekulide ja lahuses oleva vee vahel ning aitab kristalliseerumisel täita ka tühja ruumi suhkrukuubis.
Gaseeritud jook nagu klubisooda või laimisooda on segu veest, puuviljaessentsist, värvist jne. segu sisaldab süsihappegaasi. Enne pudeli avamist on tasakaal lahuses oleva süsihappegaasi vahel, mis asub ülaltoodud tühjas ruumis. Süsinikdioksiidi molekulid jätkavad liikumist segu sisse ja välja, luues seeläbi tasakaalu. Kui pudel on avatud suletud süsteem muutub avatuks. Seega kaob tasakaal.
Ficki seadus
Difusioon vedelikus järgib kahte Ficki seadust:
- difusioonivoo tihedus on otseselt võrdeline difusioonikoefitsiendiga kontsentratsiooniga;
- difusioonivoo tiheduse muutumise kiirus on otseselt võrdeline kontsentratsiooni muutumise kiirusega ja on vastupidise suunaga.
Difusiooni vedelikus iseloomustavad molekulide hüpped ühest tasakaaluasendist teise. Iga sellist hüpet täheldatakse, kui molekulile antakse energiat koguses, mis on piisav sideme katkestamiseks teiste osakestega. hüpe ei ületa molekulide vahelist kaugust.
Mõned süsteemid on olemuselt heterogeensed. Tasakaalu, milles reagendid ja produktid ei ole kõik samas faasis, nimetatakse heterogeenseks tasakaaluks. Sellise tasakaalu näide on kaltsiumkarbonaadi lagunemine kuumutamisel, moodustades kaltsiumoksiidi ja süsinikdioksiidi.
Kui see lahustatakse vees, saavad vastavad ioonid vabalt liikuma. On leitud, et isegi lahjendatud vesinikfluoriidhape on tugev elektrolüüt. Dissotsieerumata molekulidest ja ainetest moodustunud ioonide vahel valitseb tasakaal. Neid tuntakse paremini nõrkade elektrolüütidena.
Arutades, mis on difusioon vedelikus, märgime, et protsess sõltub temperatuurist. Selle suurenemisega "lõdveneb" vedeliku struktuur, mille tulemusena täheldatakse hüpete arvu järsku suurenemist ajaühiku kohta.
Difusioonil gaasides, vedelikes ja tahketes ainetes on mõningaid eristavad omadused. Näiteks tahketes ainetes on mehhanism seotud aatomite liikumisega kristallvõre sees.
Nad mõtlesid, kuhu ta oli läinud, sest näis, et ta kadus võluväel pärast seda, kui oli mehe nurjanud. Ilmselgelt me kõik teame, et kui suhkur vette segada, kaob see hetke või paari vedelikuga segades kiiresti.
Koostisosakesi koos hoidvad jõud
Küsimusele ei saa täielikult vastata, öeldes lihtsalt "sest see lahustub" koos viskamise ja õla kehitamisega. Nii et vaatame seda. Kus Maal tekib suhkur pärast selle lahustumist? Iga aine füüsikalise oleku määravad jõud, mis ühendavad nende koostisosakesi, s.t. selle molekulidevahelised jõud. Tahkeid aineid moodustavaid liitmolekule hoiavad koos tugevad molekulidevahelised jõud jäigas struktuuris. See annab füüsikalised omadused tahked ained, sealhulgas tugevus, jäikus, kokkusurumatus ja muud.
Nähtuse tunnused
Difusioon vedelikus pakub praktilist huvi seetõttu, et sellega kaasneb aine kontsentratsiooni ühtlustumine algselt ebahomogeenses keskkonnas. Suure kontsentratsiooniga piirkondadest väljub palju rohkem osakesi.
Eksperimendid
Vedelikega tehtud katsed on näidanud, et difusioonil on keemilises kineetikas eriline tähtsus. Reagentide või katalüsaatori pinnal toimuva keemilise protsessi käigus aitab see protsess kaasa reaktsioonisaaduste eemaldamise kiiruse määramisele ja esialgsete reaktiivide lisamisele.
Mis seletab difusiooni vedelikes? Lahusti molekulid on võimelised tungima läbi poolläbipaistvate membraanide, mille tulemuseks on osmootne rõhk. See nähtus on leidnud rakendust ainete eraldamise keemilistes ja füüsikalistes meetodites.
Bioloogilised süsteemid
Sel juhul võib difusioonimudeleid käsitleda näiteks õhuhapniku sisenemise kopsudesse, seedeproduktide imendumise soolestikust verre, mineraalsete elementide imendumise näitel juurekarvadest. Ioonide difusioon toimub lihas- ja närvirakkude bioelektriliste impulsside tekitamisel.
Füüsikaline tegur, mis mõjutab teatud elementide akumuleerumise selektiivsust keharakkudes, on ioonide erinev läbitungimise kiirus läbi rakumembraanide. Seda protsessi saab väljendada Ficki seadusega, asendades difusioonikoefitsiendi väärtuse membraani läbilaskvusega ja kontsentratsiooni gradiendi asemel kasutada väärtuste erinevust membraani mõlemal küljel. Vee ja gaaside difusiooni tungimisega rakku muutuvad osmootse rõhu indikaatorid raku sees ja väljas.
Analüüsides, millest difusioon sõltub, märgime, et seda protsessi on mitut tüüpi. lihtne vorm seotud ioonide ja molekulide vaba ülekandega nende elektrokeemilise potentsiaali gradiendi suunas. Näiteks sobib see valik neile ainetele, milles molekulid on väikese suurusega, näiteks metüülalkohol, vesi.
Piiratud variant eeldab aine nõrka ülekannet. Näiteks ei suuda isegi väikesed osakesed rakku tungida.
Ajaloo lehed
Difusioon avastati hiilgeaegadel Vana-Kreeka kultuur. Demokritos ja Anaxogoras olid veendunud, et iga aine koosneb aatomitest. Nad selgitasid looduses levinud ainete mitmekesisust üksikute aatomite vaheliste ühendustega. Nad eeldasid, et need osakesed võivad seguneda uute ainete moodustamiseks. Difusioonimehhanismi selgitava molekulaar-kineetilise teooria rajajate seas mängis erilist rolli Mihhail Lomonosov. Nad andsid definitsiooni molekulile, aatomile ja selgitasid lahustumismehhanismi.
Eksperimendid
Kogemus suhkruga võimaldab teil mõista kõiki difusiooni omadusi. Kui panna tükike suhkrut külma tee sisse, tekib tassi põhja järk-järgult paks siirup. See on palja silmaga nähtav. Mõne aja pärast jaotub siirup ühtlaselt kogu vedeliku mahus ega ole enam nähtav. See protsess kulgeb spontaanselt ega tähenda lahuse komponentide segamist. Samamoodi levib parfüümi aroom kogu ruumis.
Ülaltoodud katsed näitavad, et difusioon on ühe aine molekulide iseeneslik tungimise protsess teise ainesse. Aine levib igas suunas, hoolimata gravitatsiooni olemasolust. Selline protsess on otsene kinnitus aine molekulide pidevast liikumisest.
Niisiis viiakse ülaltoodud näites läbi suhkru- ja veemolekulide difusioon, millega kaasneb molekulide ühtlane jaotus orgaaniline aine kogu vedeliku ulatuses.
Katsed võimaldavad tuvastada difusiooni mitte ainult vedelikes, vaid ka gaasilistes ainetes. Näiteks võite kaalule paigaldada anuma eetri auruga. Tasapisi jõuavad tassid tasakaalu, siis on eetriklaas raskem. Mis on sellise nähtuse põhjus?
Aja jooksul segunevad eetri molekulid õhuosakestega ja ruumis hakkab tunda andma spetsiifilist lõhna. Gümnaasiumi füüsikakursusel vaadeldakse katset, mille käigus õpetaja lahustab tera vees. Algul on näha selge teravilja liikumise trajektoor, kuid järk-järgult omandab kogu lahendus ühtlase varjundi. Eksperimendi põhjal selgitab õpetaja difusiooni tunnuseid.
Vedelikes protsessi kiirust mõjutavate tegurite tuvastamiseks võite kasutada erineva temperatuuriga vett. Kuumas vedelikus täheldatakse molekulide vastastikust segunemist palju kiiremini, seetõttu on temperatuuri väärtuse ja difusioonikiiruse vahel otsene seos.
Järeldus
Gaaside, vedelikega ja vedelikega läbiviidud katsed võimaldavad sõnastada füüsikaseadusi, luua seoseid üksikute suuruste vahel.
Eksperimentide tulemusena loodi ühe aine osakeste vastastikuse tungimise mehhanism teise ainesse ja tõestati nende liikumise kaootilisust. Empiiriliselt leiti, et difusioon toimub kõige kiiremini gaasilistes ainetes. See protsess on eluslooduse jaoks väga oluline, seda kasutatakse teaduses ja tehnoloogias.
Tänu sellele nähtusele säilib homogeenne koostis maa atmosfäär. Vastasel juhul troposfääri kihistumine eraldi gaasilised ained, ja raske süsinikdioksiid, mis ei sobi hingamiseks, oleks meie planeedi pinnale kõige lähemal. Milleni see viiks? Elav loodus lakkaks lihtsalt olemast.
Difusioon mängib olulist rolli taimestik. Puude lopsakas võra on seletatav difusioonivahetusega läbi lehtede pinna. Selle tulemusena ei toimu mitte ainult hingamine, vaid ka puu toitumine. Hetkel sees põllumajandus kasutatakse põõsaste ja puude lehtede söötmist, mis hõlmab võra pihustamist spetsiaalsete keemiliste ühenditega.
Just difusiooni ajal saab taim mullast toitaineid. Selle nähtusega on seotud ka elusorganismides toimuvad füsioloogilised protsessid. Näiteks soola tasakaal on võimatu ilma difusioonita. Sellistel protsessidel on suur tähtsus järvede ja jõgede hapnikuga varustamisel. Gaas siseneb reservuaari sügavustesse täpselt difusiooni teel. Kui sellist protsessi ei toimuks, lakkab elu veehoidlas olemast.
Vastuvõtt ravimid, võimaldades inimesel end kaitsta erinevate haiguste patogeenide eest ja parandada enesetunnet, põhineb samuti difusioonil. Seda nähtust kasutatakse metallide keevitamisel, suhkrupeedilaastudest suhkrumahla valmistamisel ja kondiitritoodete valmistamisel. Sellist moodsa tööstuse haru, kus difusiooni ei kasutata, on raske leida.
