Jak připravit nasycený roztok kuchyňské soli?

Existují látky s neomezenou schopností se v sobě rozpouštět (například kyselina sírová a voda nebo ethylalkohol a voda) a s omezenou schopností. Pro kvantitativní charakterizaci omezeného rozpouštění jedné látky v jiné se používá pojem rozpustnost, která je vyjádřena koncentrací nasycený roztok.
Nasycený roztok se získá, když ustane další rozpouštění dané složky v roztoku. V nasyceném roztoku je koncentrace dané složky za daných podmínek maximální. Nasycený roztok musí být vždy v rovnováze s krystalickou složkou (sraženinou). Koncentrace této složky v roztoku se nazývá její rozpustnost. Nazývá se roztok, ve kterém je koncentrace této složky nižší než její rozpustnost nenasycené.
Roztok, ve kterém je koncentrace rozpuštěné látky vyšší než její rozpustnost, se nazývá přesycený. Takové roztoky se obvykle získávají přechlazením roztoku pod teplotu, při které se stává nasyceným.

Někdy se mluví o rozpouštění kovů, jako je sodík ve vodě nebo zinek v kyselině sírové. Rozpouštěním ale budeme říkat pouze takový proces, při kterém lze izolovat rozpuštěnou látku z roztoku v původním stavu tak jednoduchými operacemi, jako je odpaření rozpouštědla, rekrystalizace atd.

Rozpustnost je vhodné vyjadřovat v mol/l, ale často se vyjadřuje v hmotnostních procentech, tj. jako počet gramů rozpuštěné látky na 100 g nasyceného roztoku. Někdy se rozpustnost vyjadřuje jako počet gramů rozpuštěné látky na 100 g rozpouštědla.

příklad. Rozpustnost chloridu sodného (kuchyňské soli) NaCl ve vodě při běžné teplotě (20 °C) je 31,6 g na 100 g vody. Vypočítejte obsah soli v 10 g nasyceného roztoku chloridu sodného. (Poznámka: „v nasyceném roztoku“ a ne „na 100 g vody“! Rozpustnost je vyjádřena hmotností soli, kterou lze rozpustit ve 100 g vody za vzniku nasyceného roztoku.)

rozhodnutí
Stanovme hmotnost vody v 10 g nasyceného roztoku NaCl. Vezměme hmotnost chloridu sodného v tomto roztoku х g, pak bude hmotnost vody rovna (10 – х) G.
Udělejme poměr:

Proto 100/(10 – х) = 31,6 XNUMX/хA х = 2,4 g chloridu sodného. Hmotnost vody v tomto roztoku: 10 – 2,4 = 7,6 g.

U většiny látek závisí rozpustnost významně na teplotě. Pro stanovení rozpustnosti při různých teplotách se používají vyhledávací tabulky nebo křivky rozpustnosti (obrázek 6.1).
Pokud připravíte nasycený roztok o teplotě t₂obsahující m₂ g látky na 100 g vody a poté se ochladí na teplotu t₁, při které je rozpustnost m₁ g, pak se vytvoří sraženina (za předpokladu, že nedošlo k podchlazení a nevytvořil se přesycený roztok) o hmotnosti (m₂ – m₁) G.

Kolik gramů dusičnanu draselného se vysráží, když se roztok dusičnanu draselného ve vodě nasycené o teplotě 60 °C ochladí na teplotu 20 °C (viz obr. 6.1.)?

Nejjednodušším způsobem je stanovení rozpustnosti dostatečně rozpustných látek odpařením určitého množství roztoku a zvážením hmotnosti suchého zbytku.

příklad. Vypočítejte rozpustnost dusičnanu draselného ve vodě při běžné teplotě (20 °C), jestliže při odpaření 50 g nasyceného roztoku byla hmotnost suché soli 13,02 g.

rozhodnutí
Hmotnost dusičnanu draselného ve 100 g roztoku je 13,02•100/50 = 26,04 g Tato hmotnost dusičnanu draselného se rovná 100 – 26,04 = 73,96 g vody v nasyceném roztoku. Udělejme poměr:

Odkud х = 26,04•100/73,96 = 35,2 g Jedná se o rozpustnost, tj. hmotnost rozpuštěné látky v nasyceném roztoku na 100 g vody.

Jedna z metod jejich čištění je založena na rozdílné rozpustnosti látek – rekrystalizace. Čištění zahrnuje rozpuštění kontaminované látky ve vhodném rozpouštědle při zvýšené teplotě a následné oddělení krystalů čištěné látky z přesyceného roztoku při nižší teplotě.

Podívejte se na obr. 6.1. Jaké látky lze čistit rekrystalizací? Je možné čistit chlorid sodný pomocí této techniky?

Obr. 6.1.
Křivky rozpustnosti látek
ve vodě při různých teplotách

Nasycený roztok, který zůstane po oddělení vysrážených krystalů, se nazývá děložní. Se sedimentem mohou být odstraněny některé nečistoty. Opakovanou rekrystalizací se zvyšuje čistota látky.
Rozpustnost látky je v podstatě rovnovážná konstanta heterogenního procesu přechodu látky z krystalické fáze do roztoku. V tomto ohledu lze z hodnot rozpustnosti při dvou teplotách snadno vypočítat změny entalpie (tepelný efekt) a entropie během rozpouštění.
Necháme při teplotě Т₂ rozpustnost látky je Р₂a při teplotě Т₁ rozpustnost je Р₁. Sestavíme soustavu dvou rovnic o dvou neznámých (Н и S):

příklad. Rozpustnost chloridu stříbrného ve vodě při teplotě 10 °C je 6,083•10 –6 mol/l,
a při 25 °C – 1,249•10 –5 mol/l. Vypočítejte změnu entalpie a entropie při rozpuštění chloridu stříbrného:

rozhodnutí
Vytvoříme systém dvou rovnic:

Z první rovnice zjistíme:

a dosadíme do druhé rovnice:

Získali jsme tedy kladnou hodnotu pro změnu entropie během rozpouštění chloridu stříbrného, ​​což ukazuje, že když chlorid stříbrný přechází z krystalického stavu do roztoku (ve formě iontů stříbra a chloridových iontů), míra poruchy v systém se zvyšuje.
Změnu entalpie zjistíme dosazením hodnoty S_rozpustit = 19,06 J/(K•mol) do jedné z rovnic, například:

Н_rozpustit = 27 997,048 + 298,2 • 19,06 = 33 681 J/mol.

Při rozpuštění chloridu stříbrného ve vodě se na 33,68 mol této látky absorbuje 1 kJ tepla.

Chemické složení přírodních vod hraje v životě člověka obrovskou roli. Pro přípravu různých nápojů
je vyžadována voda, která má přesně stanovený obsah rozpuštěných látek.
Absolutně nerozpustné látky v přírodě neexistují. I ta nejčistší voda na Zemi v jezeře Bajkal obsahuje soli, které jsou vyplavovány z hornin a půdy řekami vtékajícími do jezera. Dešťová a roztátá sněhová voda není zcela čistá voda, ale voda obsahující 10–20 mg rozpuštěných látek na 1000 g vody. Přesto lze takovou vodu použít pro technické účely, když je potřeba destilovaná voda, například pro přípravu roztoku kyseliny sírové pro autobaterii.
Pokud necháte nějakou dobu vodu ve stříbrné nádobě, bakterie ve vodě téměř úplně zemřou. Kovové stříbro se rozpouští ve vodě a ionty stříbra mají silný baktericidní účinek. Při cestování je užitečné pít vodu ze stříbrné (postříbřené) sklenice. Velmi prospěšné je i používání stříbrných příborů při jídle. Chlorid stříbrný také dezinfikuje vodu, i když je ve vodě prakticky nerozpustný. Takové roztoky lze použít k léčbě malých ran.
Přírodní vody se liší složením a množstvím rozpuštěných látek.
Koncentrace organických látek v říční vodě je asi 20 mg/l, ve vodě oceánu – asi 4 mg/l.

Uveďte zdroje organických látek v přírodních vodách.

Nejméně mineralizovanou vodou na světě je voda z jezera Bajkal, protože celkový obsah anorganických solí v jezeře nepřesahuje 100 mg/l.

Za žádných okolností se nesnažte zapamatovat si číselné údaje, které budou uvedeny níže. Zkuste porovnat složení některých vod.

Chemické složení vody jezera Bajkal (mg/l):

Voda z jezera Bajkal chutná jako destilovaná voda. Všimněte si, jak málo chloridových iontů a iontů železa je v této vodě! Pokuste se vysvětlit, proč je ve vodě Bajkalu poměrně hodně hydrogenuhličitanových a vápenatých iontů.

Japonsko opakovaně nabídlo, že odkoupí vodu z Bajkalu a postaví za to potrubí.
Několik informací o jezeře Bajkal. Stáří Bajkalu je přibližně 25 milionů let. Bajkal je nejhlubší vodní plocha na světě, která se nachází na kontinentu. Maximální hloubka – Objem jezera – 23 000 km 3 . Vody Bajkalu jsou průhledné až do 40 m. Bajkal obsahuje 1/5 světových zásob sladké vody.

Jezera obsahující anorganické soli v množství nad 35 g/l jsou klasifikována jako minerální. Nasycený roztok těchto jezer se nazývá solanka. Díky zvýšené viskozitě vysoce mineralizovaných vod je šíření tepla z povrchu do hlubin vody obtížné, takže v létě se může vrchní vrstva vody zahřát až na teplotu 50 °C, v zimě může voda nezmrzne ani při -20 °C.
Jezero Bajkal lze dát do kontrastu s dalším světoznámým jezerem – Mrtvým mořem (Izrael, Jordánsko) u Jeruzaléma. Ve složení solí dominuje chlorid hořečnatý (52 %) a chlorid sodný (30 %), dále obsahuje chlorid draselný a bromid hořečnatý. Všechny tyto látky ve vodném roztoku jsou samozřejmě ve formě iontů, ale když říkají „chlorid hořečnatý“, „chlorid sodný“ a další soli, mají na mysli soli vznikající při odpařování vody. Díky vysoké mineralizaci se ve vodách Mrtvého moře nevyskytují žádné živé organismy, kromě některých bakterií (zachovaných z dávných dob). Voda z Mrtvého moře a bahno pobřeží mají vysoké léčivé vlastnosti. Mořský vzduch je nasycen parami bromu a jódu.

Voda z Mrtvého moře je hustá a mastná jako slunečnicový olej. Po jeho dně se bez speciální obuvi projít nedá, protože je poseto ostrými krystaly soli. Voda člověka tlačí, proto byste měli plavat na břiše velmi opatrně – vztlaková síla vody je tak velká, že člověka převrátí a můžete si kvůli tomu zlomit páteř. Na pobřeží nedávno vyrostla světoznámá letoviska a intenzivně se budují nová. Říká se, že když člověk pracuje nohama, plave dozadu, ne dopředu. Chcete-li si doma připravit koupel s vodou, jejíž složení se blíží složení vody z Mrtvého moře, musíte do vany hodit tři sáčky soli, přidat vodu a zamíchat (říkají, že to není možné).
Mrtvé moře se nachází téměř 400 m pod hladinou moře. Hloubka jezera dosahuje 356 m Jezero je napájeno vodami řeky Jordán a několika dalších malých řek. Oblast kolem jezera je známá tím, že v roce 1947 v jeskyních kumránské pouštní oblasti na západním pobřeží Mrtvého moře našel mladý muž z kočovného beduínského kmene při pátrání po uprchlé koze hliněné nádoby. s koženými svitky starověkých rukopisů popisujících historické prostředí (před 2000 lety) vzniku křesťanství. Tyto rukopisy se nazývají Kumrán podle místa, kde byly nalezeny.

Představte si, že pracujete pro rekreační agenturu. Musíte vědět, která střediska léčí určité nemoci. To se týká složení minerálních vod. Co říkáte někomu, kdo chce jet do Pjatigorsku nebo Kislovodsku? Nebo je možná lepší necestovat daleko, ale pít „moskevskou“ minerální vodu?

Složení minerální vody „Moskva“ (g/l):

Porovnejte složení minerální vody „Moskva“ se složením vody z jezera Bajkal. K tomu najděte identické ionty a vyjádřete jejich koncentrace ve stejných jednotkách.

Kislovodsk je známý svými zdroji narzanu. Níže je chemikálie složení narzanu (g/l) z jednoho ze zdrojů Kislovodsk:

Jaký je rozdíl mezi vodou Narzan a moskevskou minerální vodou?

Seznam nových a zapomenutých pojmů a slov

Řešení; fáze proměnlivého složení; rozpouštědlo; rozpuštěná látka; hmotnostní zlomek; procentuální koncentrace; molární, molární koncentrace; normální koncentrace; rozpustnost; nasycené, nenasycené, přesycené roztoky; rekrystalizace; matečný louh; sladké a slané přírodní vody.

Z obyčejné kuchyňské soli, která se nachází v každé kuchyni, vypěstujete krásný a s patřičnou trpělivostí i docela velký krystal. Lenta.ru hovoří o technice pěstování krystalů ze soli a také o tom, co je pyramidální sůl a jaké krystaly se z ní získávají.

• Co je krystal
• Jak vypěstovat krystal z kuchyňské soli
• Jak pěstovat pyramidální sůl
• 10 zajímavých faktů o krystalech

Co je krystal

Krystal je pravidelný symetrický mnohostěn, ve kterém atomy a molekuly tvoří krystalovou mřížku – trojrozměrné periodické uspořádání. U každé látky je to individuální.

Existují čtyři typy krystalových mřížek v závislosti na částicích, které se nacházejí v jejich uzlech:

• iontový – v solích, zásadách, oxidech kovů;
• kovu – pro kovy a slitiny;
• atomový – v křemíku, boru, germaniu a komplexních látkách, jako je křemen;
• molekulární – pro kapaliny a plyny.

„V přírodě existují také polymorfy – látky, které nemají jeden, ale několik typů krystalových mřížek,“ vysvětluje Vladimir Kazakov, bývalý zaměstnanec Moskevského institutu jemné chemické technologie (nyní Institut jemných chemických technologií M. V. Lomonosova MIREA) . „Nejjednodušším příkladem je uhlík, který tvoří hexagonální mřížku (a pak získáte grafit) nebo krychlovou mřížku (a pak získáte diamant.“

Jak vypěstovat krystal z kuchyňské soli

Krystaly lze vypěstovat z různých solí, například ze síranu měďnatého (síran měďnatý) získáte velmi krásný zářivě modrý kámen. Síran měďnatý je však toxický a dráždivý – velmi dráždí sliznice, proto není vhodný pro domácí pěstování krystalů. Ale známý chlorid sodný NaCl, popř sůl, – na to ideální. Pokud dodržíte všechna pravidla, získáte téměř skutečný diamant.

„Krystaly kuchyňské soli a diamantu jsou si skutečně podobné, i když mají různé typy krystalových mřížek – sůl má ionty v uzlech mřížky a diamant má atomy,“ pokračuje Vladimir Kazakov. „Díky tomu, že vypadají podobně, je stejná struktura mřížky: sůl i diamant mají kubickou mřížkovou strukturu.“

K pěstování krystalů soli budete potřebovat:

• stolní sůl;
• jeden litr destilované vody;
• skleněná nádoba nebo plastový kelímek.
• tužka;
• vlákno;
• velké a malé hrnce;
• dřevěná špachtle.

„Průhledný plastový kelímek je pohodlný, protože zespodu vždy vidíte, co vyrostlo na dně,“ radí Alexander Ivanov, moderátor programu „Chemie“ na televizním kanálu „Science“.

Jak připravit fyziologický roztok: pokyny krok za krokem:

1. Nejprve je třeba připravit solný roztok, ve kterém bude krystal růst. K tomu ohřejte obyčejnou vodu ve velkém hrnci. „Čím je voda teplejší, tím lépe, protože rozpustnost soli se zvyšuje s rostoucí teplotou,“ vysvětluje Alexander Ivanov.
2. Malý rendlík dejte do vodní lázně ve velkém hrnci, do malého nasypte sůl a zalijte destilovanou vodou. Pokud chcete získat barevný krystal, přidejte do vody jakékoli potravinářské barvivo.
3. Promíchejte stěrkou a počkejte na úplné rozpuštění – asi 5 minut.
4. Přidávejte chlorid sodný, dokud se sůl již nerozpustí.
5. Nasycený roztok nalijte do plastového kelímku. Ujistěte se, že v pánvi zůstala jakákoli nerozpuštěná sůl.

„Nyní dáme sklenici s roztokem na jeden nebo dva dny na místo, kde se jí nikdo nedotkne,“ pokračuje chemik Ivanov. – Poté se podívejte na dno sklenice. Jak se roztok ochlazoval, rozpustnost soli se snižovala. Na dně se proto začnou objevovat krystaly. Roztok je nutné opatrně přelít do skleněné nádoby, kde nám vyroste hlavní krystal, a krystaly zespodu rozložit na ubrousek. Najděte ten nejkrásnější a největší „zárodečný“ krystal.“

Pěstování krystalu: návod

1. Přivažte jeden konec nitě k „semínku“ a druhý k tužce.
2. Na hrdlo nádoby přiložte tužku tak, aby nit se „semínkem“, na kterém krystal vyroste, nedosahovala ke dnu asi o 4 centimetry.
3. Umístěte nádobu s roztokem na teplé místo.
4. Zakryjte vršek papírem, aby se zpomalila rychlost odpařování a chlazení ve fyziologickém roztoku.

Místo vlákna můžete použít jakýkoli objekt. Například figurka, která v nasyceném solném roztoku zaroste krystaly

„Teplota ovlivňuje rychlost tvorby krystalů,“ vysvětluje chemik Kazakov. „Při vysokých teplotách se molekuly pohybují rychleji a častěji se srážejí, což znamená, že krystal roste rychleji. Pokud je však teplota příliš vysoká, může to způsobit rozpuštění krystalů ve vodě. Na velikost krystalu má vliv i teplota, respektive rychlost ochlazování roztoku. Když teplota pomalu klesá, molekuly mají více času na vybudování pravidelné struktury.“

Životní hack. Pokud chcete získat krystal neobvyklého tvaru, pravidelně vystavujte fyziologický roztok změny teploty. Podržte na chvíli u nádoby například lampu, aby se voda mírně zahřála. Nehýbejte tužkou a provázkem, aby krystal rostl nerovnoměrně.

Ve chvíli, kdy jste s velikostí krystalu spokojeni, můžete jej vyjmout z nádoby a usušit.

Jak získat velký krystal

Chcete-li získat větší krystal:

1. Připravte nový nasycený solný roztok.
2. Vložte malý krystal do větší nádoby tak, aby se nedotýkal stran.
3. Krystal naplňte roztokem při pokojové teplotě.
4. Umístěte nádobu s krystalem na chladné místo.
5. Počkejte pár týdnů nebo měsíců – nejsilnější krystaly rostou pomalu.

Jak krystaly skladovat?

„Krystaly mohou zvětrat a zhroutit se a jsou také křehké,“ varuje Alexander Ivanov, moderátor televizního kanálu Nauka. „Krystalická voda, která je v krystalové struktuře, se z nich vypařuje.“

Můžete chránit krystal pokrytí běžným bezbarvým lakem. A aby byl krystal chráněn před rozbitím, stojí za to udělat pro něj stojan, který je pokrytý nahoře průhledné kopulovité víko, radí Ivanov.

Jak pěstovat pyramidální sůl

Je známo, že prémiové restaurace po celém světě nepoužívají obyčejnou, ale pyramidální mořskou sůl, známou také jako fleur de sel. Slavní kuchaři to preferují: tato sůl vypadá zajímavě a dodává pokrmům jasnou a čistou slanou chuť.

„Krystaly pyramidální soli se skládají ze stejného NaCl a její krystalová mřížka je úplně stejná jako u obyčejné soli – krychlová,“ vysvětluje Vladimir Kazakov. — Krystaly pyramidální soli vypadají neobvykle kvůli zvláštním podmínkám odpařování pod spalujícím sluncem v tichých kalužích mořské vody. Dnes se fleur de sel vyrábí v průmyslovém měřítku a odpařuje se ve velkých vyhřívaných kádích.“

K pěstování solných pyramid budete potřebovat:

• mořská sůl;
• voda;
• kamenec draselný – podvojná sůl hliníku, draslíku a kyseliny sírové (používaná ve vaření, medicíně a kosmetologii);
• sporák s termostatem;
• velké a malé hrnce;
• filtr.

Příprava solného roztoku

1. V malém hrnci rozpusťte 165 gramů soli v 500 mililitrech horké vody.
2. Jemně promíchejte obsah pánve, dokud se všechna sůl nerozpustí.
3. Umístěte misku s roztokem do velkého kastrolu ve vodní lázni.
4. Roztok se zahřeje na 70 °C.
5. Udržujte teplotu během celého procesu.
6. Přidejte 0,5 gramu kamence draselného – zklidní hladinu solného roztoku, aby konvekční proudy nenarušovaly tvorbu pyramid.
7. Počkejte půl hodiny, než roztok dosáhne bodu nasycení – okamžiku krystalizace. Na povrchu roztoku se začnou objevovat malé bílé čtverečky – zárodky pyramid.
8. Po 15 minutách budou na povrchu roztoku viset obrácené pyramidy v důsledku molekulárního napětí povrchu. Jak se na pyramidách hromadí sůl, začnou se potápět do roztoku a hrozí, že se srazí s ostatními.
9. Pomocí sítka zachyťte pyramidu z roztoku a položte ji na papír, který absorbuje přebytečný roztok.

Před vyjmutím pyramidy propláchněte sítko, aby se na něm nelepila zrnka soli.

Chcete-li získat více pyramid, znovu rozpusťte sůl, již nemusíte přidávat kamenec. Pyramidová sůl se skladuje stejně jako běžná sůl.

10 zajímavých faktů o krystalech

1. Staří Řekové věřili, že křišťál byl led se změnil v kámen, proto tomu tak říkali – κρύσταλλος. Později se název přenesl na horský křišťál a když se dostal do evropských jazyků, stal se označením pro různé drahé kameny a další.

2. V Japonsku byl zvažován horský křišťál zmrzlý dračí dech. A ve středověké Evropě jej vyráběli „magické krystaly“ – koule, které údajně předpovídají budoucnost.

3. Prvním vědcem, který klasifikoval krystaly, byl Platónův žák a Aristotelův přítel, filozof a přírodovědec Theophrastus Eresios, který žil na přelomu XNUMX. a XNUMX. století před naším letopočtem. V jeho pojednání „O kamenech“ popsal 16 minerálů.

4. Křišťál je jediná věc „živý“ tvor v neživé přírodě. Rozmnožuje se a roste.

5. V roce 2000 byly v jeskyni v komplexu mexických dolů objeveny krystaly Nike největší exempláře na světě — krystaly sádrovce dosahovaly metr šířky a 15 metrů délky.

6. Největší umělý krystal na světě je uložen v oblíbeném rakouském muzeu „Swarovski Crystal Worlds“. On váží 62 kilogramů a zapsán v Guinessově knize rekordů.

7. Ne všechny krystaly jsou bezpečné. Například chalcanthit (pentahydrát síranu měďnatého) při uvolnění do vody schopný otrávit celý rybník, protože při interakci s vodou se měď v ní obsažená začne rychle rozpouštět. A velkolepý torburnit, podobný rozptylu smaragdů, obsahuje 50 procent uranu a velmi radioaktivní. Při zahřátí uvolňuje jedovatý plyn radon. Ale měděný křišťálový klineklas má při zahřátí oslnivě modrou barvu. silně voní po česneku, ale je to zcela neškodné.

8. Krystal jako fyzický objekt má vždy vady a deformace uvnitř krystalové mřížky a na jejích okrajích. Za tyto vady vděčíme některým krystalům vynález polovodičů. Dnes je nemožné si představit jakýkoli přesný přístroj nebo počítač bez monokrystalického křemíku, který v nich pracuje.

9. Krystaly jsou tekuté. Některé látky za určitých podmínek současně získávají vlastnosti kapalin a krystalů. Tekuté krystaly se aktivně používají v elektronice, např. na obrazovkách televizorů a chytrých telefonů.

10. Horský křišťál generuje proud – tento jev se nazýval piezoelektřinaa samotný kámen byl používán v různých zařízeních, dokud nebyly nalezeny analogy.