§ 7. Характеристики розчинів

У хімії розчини умовно поділяють на концентровані й розведені. Розчин, у якому міститься багато розчиненої речовини і, відповідно, мало розчинника, називають концентрованим (мал. 7.1). Наприклад, розсіл — це концентрований розчин кухонної солі, а цукровий сироп — концентрований розчин цукру. У розведеному розчині міститься мало розчиненої речовини. Підсолений суп і несолодкий чай із цукром є прикладами розведених розчинів.

Мал. 7.1. Концентрований і розведений розчини відрізняються числом частинок розчиненої речовини в розчиннику

Добре відомий вам оцет є водним розчином оцтової кислоти. Його випускають різної концентрації (від 4 до 12 %), обов’язково зазначаючи її на етикетці (мал. 7.2).

Мал. 7.2. Розчини оцтової кислоти різної концентрації: а, б — розведені розчини (столовий або яблучний оцет); в — концентрований розчин (оцтова есенція)

Чіткої межі між концентрованими й розведеними розчинами не існує, як не існує межі між поняттями «мало» і «багато». Іноді вважають, що в концентрованому розчині маси розчиненої речовини і розчинника мають відрізнятися не більше, ніж у 10 разів. Тобто концентрованим має бути розчин із масовою часткою розчиненої речовини більшою за 10 %.

Насичені й ненасичені розчини

Розчин, у якому речовина ще може розчинятися за певної температури, називають ненасиченим (мал. 7.3, а, с. 40). Ненасиченим, наприклад, буде розчин, отриманий додаванням 5 г кухонної солі (приблизно одна чайна ложка) на 100 г води.

Розчин, у якому за певної температури речовина більше не розчиняється, називають насиченим (мал. 7.3, б, с. 40). У насиченому розчині вміст розчиненої речовини є максимальним за певних умов. Наприклад, розчинність кухонної солі за кімнатної температури становить 36 г на 100 г води, отже, для приготування насиченого розчину потрібно розчинити 36 г солі у 100 г води. Більшу кількість солі за цих умов розчинити вже неможливо. Маса розчину при цьому буде дорівнювати 136 г.

Під час повільного охолодження насичених розчинів багатьох солей або під час поступового випарювання води надлишкова сіль виділяється з розчину у вигляді кристалів або утворюється пересичений розчин (мал. 7.3, в).

Мал. 7.3. Розчини різної концентрації: а — ненасичений розчин (додані кристалики речовини із часом розчиняються); б — насичений розчин (у разі додавання речовина вже не розчиняється); в — пересичений розчин (розчинена речовина виділяється з розчину, додані кристалики збільшуються)

За певних умов можна добути пересичений розчин, тобто розчин, у якому розчинено речовини більше, ніж може бути розчинено за даної температури. Такі розчини є дуже нестабільними й за незначного впливу «намагаються» надлишок речовини виділити в осад. Наприклад, пересичений розчин натрій ацетату навіть у разі дотику до нього виділяє надлишок солі й перетворюється на суміш води із сіллю.

Кристалізація пересиченого розчину

Масова частка розчиненої речовини

Однією з характеристик розчинів є масова частка розчиненої речовини, яку ви вивчали ще в 7 класі.

Масова частка розчиненої речовини в розчині показує, яка частина маси розчину припадає на розчинену речовину.

Для повторення того, як обчислювати масову частку розчиненої речовини, розгляньмо типові задачі.

Задача 1. Обчисліть масу розчину кислоти з масовою часткою 30 %, що містить 90 г кислоти.

Знаючи склад насичених розчинів, можна також обчислити масову частку речовин у них або визначити маси речовин для їх приготування.

Задача 2. За певної температури у воді масою 100 г розчиняється ферум(ІІ) сульфат масою максимум 26,3 г. Обчисліть масову частку ферум(ІІ) сульфату в такому насиченому розчині.

Задача 3. За кривою розчинності (мал. 6.3) визначте максимальну розчинність калій нітрату за 20 °С та обчисліть масову частку солі в такому насиченому розчині.

Задача 4. Обчисліть маси купрум(II) сульфату й води, що містяться в мідному купоросі масою 25 г.

Лінгвістична задача

Латиною centrum означає «центр, осередок», а з префіксом con- це слово означає «скупчення, зосередження» (сил або засобів). Поясніть значення термінів «концентричні (наприклад, окружності)», «концентровані (наприклад, розчини)» та «концентрація (розчинів)».

• Рекордсменом за розчинністю у воді є стибій(III) хлорид. Алхіміки називали цю речовину сурм’яна олія. За звичайних умов в 1 л води можна розчинити майже 10 кг цієї речовини. Ще одним вражаючим прикладом розчинності твердих речовин є цезій флуорид: за 0 °С в 1 л води розчиняється понад 5 кг цієї речовини.

• У північних морях, де температура води нижча, ніж у теплих, живе набагато більше риби, оскільки розчинність кисню в холодній воді більша.

Ключова ідея

Розчин, у якому речовина вже не може розчинятися за певної температури, називають насиченим, а якщо речовина ще може розчинятися, то розчин є ненасиченим. Розчини із суттєвою кількістю розчиненої речовини називають концентрованими, а з малою — розведеними.

Завдання для засвоєння матеріалу

77. Дайте визначення поняттям: «розчинність», «насичений розчин», «ненасичений розчин», «розведений розчин», «концентрований розчин».

78. Чи можна приготувати розчин, що є одночасно і насиченим, і розведеним? і концентрованим, і ненасиченим? Наведіть приклади.

79. За даними, наведеними в попередньому параграфі, визначте, чи можна приготувати насичений за 20 °С розчин, використовуючи 10 г води та по 1 г солей: а) кухонної солі; б) калійної селітри; в) крейди.

80. У 100 г води за 20 °С розчинили кухонну сіль масою 32 г. Чи буде такий розчин: а) насиченим; б) концентрованим?

81. Який об’єм води необхідний для приготування насиченого розчину калій хлориду, що містить 54 г солі, якщо розчинність калій хлориду за даної температури дорівнює 33 г на 100 г води? Обчисліть масу цього розчину.

82. За температури 60 °С у 100 г води максимально розчиняється 110 г калій нітрату. Визначте масову частку солі в насиченому за цієї температури розчині.

83. Який об’єм води необхідний для приготування насиченого розчину магній сульфату, що містить 10 г солі, якщо розчинність солі за даної температури дорівнює 33,7 г на 100 г води?

84. В 1 л води за 0 °С і атмосферного тиску розчиняється близько 500 л гідроген хлориду (н. у.). Обчисліть масову частку гідроген хлориду в насиченому розчині. Як потрібно змінити умови, щоб одержати більш концентрований розчин?

85. Визначте максимально можливу масу калій хлориду, що можна розчинити у воді масою 100 г за 25 °С, якщо для приготування насиченого розчину за цієї температури на 25 г води потрібна сіль масою 8,75 г.

86. Обчисліть масу осаду, який утвориться в разі зливання розчину, що містить ферум(ІІІ) хлорид у достатній кількості, та 200 г розчину з масовою часткою натрій гідроксиду 0,24.

87. До розчину калій карбонату масою 200 г із масовою часткою солі 6,9 % додавали хлоридну кислоту до припинення виділення газу. Обчисліть об’єм газу, що виділився (н. у.).

88. Хлоридну кислоту масою 150 г із масовою часткою кислоти 3,65 % нейтралізували барій гідроксидом. Обчисліть масу утвореної солі.

89 * . Під час застосування цинку як мікродобрива його додають у кількості близько 4 кг цинк сульфату гептагідрату ZnSO₄ · 7H₂O на гектар. Обчисліть масу безводної солі в цьому зразку кристалогідрату.

90 * . Обчисліть масову частку солі в розчині, отриманому додаванням води масою 500 г до: а) мідного купоросу масою 62,5 г; б) глауберової солі масою 80,5 г; в) залізного купоросу масою 278 г; г) манган(ІІ) сульфат гептагідрату MnSO₄ · 7H₂O масою 138,5 г; д) ферум(ІІІ) хлориду нонагідрату FeCl₃ · 9H₂O масою 64,9 г.

91 * . Для обробки рослин використовують розчин ферум(ІІ) сульфату з масовою часткою 2 %. Обчисліть маси ферум(ІІ) сульфату гептагідрату і води, що необхідні для приготування такого розчину масою 1 кг. Якою масою безводного ферум(ІІ) сульфату можна замінити обчислену вами масу кристалогідрату?

Залізний та мідний купорос: коли застосовувати та як розвести?

Вітаємо всіх на нашому сайті. Сьогодні хочемо з вами поговорити про мідний та залізний купорос: як їх застосовувати, як розводити, для чого їх краще використовувати?

Залізний купорос: опис, терміни застосування та властивості препарату

Почнемо з залізного купоросу. Мені неодноразово писали: вказуйте, будь ласка, відсотковий вміст заліза у препараті. У садових центрах продають залізо сірчанокисле двадцятивідсоткове – залізний купорос. Можливо, залізний купорос у вищій концентрації є у будівельних магазинах – для дезінфекції приміщень. Назва “залізо сірчанокисле” говорить про те, що цей препарат має кислу реакцію, а це означає, що він може завдати рослинам опіки. Тому використовувати його можна або до появи листя або після листопада. Препарат представлений блакитними гранулами, які чудово вбирають вологу, тому після розкриття мішечка постарайтеся використовувати речовину до кінця сезону або гарненько зав’яжіть пакет. Завдяки здатності поглинати вологу залізний купорос добре розчиняється у воді.

Область використання залізного купоросу

• по-перше, його використовують для боротьби з мохами та лишайниками, які після обробки буквально висихають. З цією метою застосовують 4-6-відсотковий розчин залізного купоросу;
• по-друге, за допомогою залізного купоросу ведеться боротьба з хлорозом рослин по листу: його застосовують як мікродобрива на лужних ґрунтах, де культури часто страждають від дефіциту заліза;
• по-третє, залізним купоросом добре дезінфікувати дерев’яні ящики для зберігання продуктів, стелажі та стійки, льохи та підвали;
• проте основне призначення залізного купоросу – боротьба у плодовому саду з хворобами: клястероспоріозом, мікозом, антрактнозом, різними гнилями та багатьма іншими захворюваннями. У цій галузі застосування препарат користується заслуженим визнанням садівників.

Переваги та недоліки залізного купоросу

Препарат не накопичується в рослинних клітинах і це його великий плюс. Однак є у залізного купоросу і недоліки:

• він швидко змивається дощем, тому розводити його розчин потрібно в суху безвітряну погоду;
• препарат має високу кислотність, тому його можна застосовувати лише у міжсезоння, коли на деревах немає листя.

Обробка рослин залізним купоросом

Для обробки плодових рослин використовують дво-тривідсотковий розчин, хоча деякі садівники застосовують і шестивідсотковий. Однак це занадто концентрований розчин, який може спалити рослини, тому застосовувати його потрібно лише тоді, коли ви точно знаєте, що шкоди не буде.

Що таке дво-тривідсотковий розчин? Це 200-300 г. купоросу, розчинені у 10 л. води. Щоб залізо не окислилося, у воду можна одразу додати трошки лимонної кислоти, буквально одну або дві чайні ложки і тоді розчин не рудує. До розчину залізного купоросу можна додавати дьогтьове мило або будь-який інший прилипач. Можна також додавати сечовину. Залізний купорос відноситься до 3-го класу небезпеки для людини і токсичний він тільки при потраплянні всередину організму і на слизові оболонки.

При обробці залізним купоросом хвойних рослин слід застосовувати лише одновідсотковий розчин (100 г. препарату на 10 л. води), але краще зробити розчин ще слабшим (90 г. на 10 л): кислий препарат може спалити хвою. Чому ж, незважаючи на ризик пошкодити хвою, ми все ж таки використовуємо для обробки залізний купорос? Справа в тому, що завдяки залізу хвоя залишається зеленою і у зимовий період. Крім того, залізо оберігає хвойники від грибкових захворювань та весняних опіків, тому один раз на сезон, восени, у профілактичних цілях потрібно ретельно обробити хвою, стовбур та пристовбурне коло хвойників розчином залізного купоросу.

Мідний купорос: термін дії та властивості препарату

Мідний купорос або сульфат міді – теж кислий препарат. Мідний купорос, звичайно, можна використовувати і в чистому вигляді, але зазвичай його використовують у складі такого поширеного препарату, як бордоська суміш. У чистому вигляді мідний купорос застосовують рідше через те, що він має занадто висока кислотність. Тобто їм теж обприскують рослини або до розпускання листя або після листопада. Мідний купорос має потужну дезінфікуючу властивість: їм обробляють деревину, а також використовують для боротьби з водоростями у водоймах.

Недоліки мідного купоросу

Чим хороший мідний купорос? Мідь є складовою ферментів, що підвищують опір рослин грибкам та бактеріальним захворюванням. Найсумніше у цій ситуації те, що мідь з препарату може накопичуватися у ґрунті, викликаючи у рослин хлороз. Це один з мінусів мідного купоросу: надлишок міді в грунті заважає рослинам засвоювати залізо в необхідних кількостях, тому препарати, що містять мідь, потрібно застосовувати обережно, суворо дотримуючись дозування. І дуже важливо правильно складати розчини.

З’єднання мідного купоросу: бордоська суміш

Опис та властивості бордоської суміші

Найпоширеніший препарат на основі мідного купоросу – бордоська суміш, що включає в себе крім сірчанокислої міді ще й вапно, яке знижує агресивну кислотність мідного купоросу. Коли ви змішуєте ці два компоненти, розчин набуває нейтральної або слаболужної реакції і стає фактично універсальним засобом, який можна розпорошувати під час вегетації на листяні рослини. І це велика перевага бордоської суміші.

Переваги бордоської суміші

Бордоська суміш як була, так на сьогоднішній день і залишається найпотужнішим фунгіцидом, що знищує практично всі грибки та бактерії. Крім того, вона має легку стимулюючу дію на розвиток рослин. У неї найтриваліший період захисту – до 30 днів, і найголовніше, що її розчин, чудово схоплюючись з корою та з листям, не змивається. Тому серед садівників бордоська суміш набула більшого поширення, ніж чистий мідний купорос.

Недоліки бордоської суміші

Як і будь-який препарат, бордоська суміш має недоліки. По-перше, оброблені її розчином рослини через плями на листі стають не такими привабливими, а по-друге, бордоську рідину не можна змішувати ні з яким іншим препаратом: ні з фунгіцидами, ні з прилипачами, ні з сечовиною. Але ці незначні недоліки не применшують безперечних переваг бордоської суміші. До речі, відповідаю на питання бджолярів: бордоська суміш – малотоксичний препарат, який не надає на бджіл негативного впливу, але в той день, коли ви робите обробку ділянки, бджіл потрібно закривати на добу в сонячну погоду і на дві доби в похмуру. Так написано у довіднику.

Як застосовувати бордоську рідину для обробки рослин?

Зберігати бордоську рідину можна не більше п’яти годин. Для людини вона малотоксична, але при роботі з розчином обов’язково використовуйте респіратор, рукавички та одяг з довгими рукавами. Якщо ви зібралися обприскати плодові дерева, робіть це не пізніше ніж за 15 днів до збирання врожаю (це важливо!), при цьому розпорошувати препарат потрібно не тільки на листя, але і на гілки, стовбур і прикореневу ділянку навколо дерева. Так само потрібно обприскувати бордоською рідиною декоративні дерева та чагарники. А восени, коли листя облетить, можна обробити сад тривідсотковим розчином бордоської суміші.