Сторінки 38–39

Розв’язання

1. Аналізуємо корінь gel- від латинського gelare («мерзнути, застигати»).

2. Висновуємо, що всі ці слова стосуються речовин або станів, які тверднуть або утримують форму після охолодження/застигання.

Розв’язання

1. Розглядаємо слово «золі» (sol) — це розчин, де частинки підвішені в середовищі.

2. Аналізуємо «гідрозолі»: hydro (вода) + sol (розчин), отже, колоїдні частинки підвішені у воді.

3. Аналізуємо «аерозолі»: aero (повітря) + sol (розчин), отже, тверді або рідкі частинки підвішені в повітрі.

4. Розглядаємо «суспензії» від suspensio — це суміш, де тверді частинки просто підвішені у рідині (не розчинені).

Розв’язання

1. Визначаємо спільну ознаку: обидва об'єкти є сумішами двох або більше речовин.

2. Виділяємо відмінність у розчині: однорідність, прозорість, частинки молекулярного розміру, неможливість фільтрації.

3. Виділяємо відмінність у механічній суміші: неоднорідність (мутність), великі частинки, можливість осадження та фільтрації.

Розв’язання

1. Під час гідратації між частинками речовини та молекулами розчинника утворюються нові зв'язки, що супроводжується виділенням енергії ($Q_{\text{гідратації}}$).

2. Одночасно витрачається енергія на подолання сил притягання між частинками в кристалі (руйнування ґраток), що є процесом поглинання енергії ($Q_{\text{руйнування}}$).

3. Кінцевий ефект залежить від того, яка з цих величин більша: якщо $Q_{\text{гідратації}}>Q_{\text{руйнування}}$, розчин нагрівається; якщо $Q_{\text{гідратації}}<Q_{\text{руйнування}}$, розчин охолоджується.

Розв’язання

1. У косметиці використовують водні розчинники для гідрофільних компонентів (наприклад, спиртові відварі або гелі на водній основі) та неводні (олії, воски) для живлення шкіри.

2. Емульсії (креми) — це суміші води та олії, де знання про розчинність дозволяє створити стабільну структуру з допомогою емульгаторів.

3. Парфуми часто є розчинами ароматичних речовин у спирті (неводний розчинник), який швидко випаровується, залишаючи аромат на шкірі.

Розв’язання

1. Процес починається з фізичного розривання кристалічної ґратки (розділення частинок).

2. Наступає стадія хімічної взаємодії, коли молекули розчинника утворюють зв'язки з частинками речовини (гідратація).

3. Оскільки процес поєднує фізичне змішування та хімічні взаємодії на межі фаз, його називають фізико-хімічним явищем.

Розв’язання

1. Розглянемо процес для йонних речовин: молекули води (полярні) орієнтуються навколо йонів солі, до позитивних йонів притягуються негативний полюс молекул води, а до негативних — позитивний.

2. Для молекулярних речовин взаємодія відбувається між самими молекулами розчиненої речовини та молекулами води.

3. Оскільки вода полярна, вона найкраще розчиняє йонні речовини та інші полярні молекулярні сполуки, де сили притягання між частинами розчинника і розчиненої речовини перевищують внутрішньочастинкові сили.

Розв’язання

1. У суміші газів молекули речовин змішані на молекулярному рівні, що відповідає умові для істинних розчинів (розмір частинок $r<10^{-7}$ м).

2. Такі суміші є однорідними та прозорими, а компоненти не розділяються фізично під час існування системи.

3. Отже, за визначенням дисперсних систем, газова суміш відповідає критеріям істинного розчину.

Розв’язання

1. Під час наповнення пляшки під тиском молекули $C{O}_2$ займають проміжки між молекулами води, утворюючи насичений розчин. Це фізичний процес змішування.

2. При відкритті пляшки тиск різко падає до атмосферного, і розчинність газу зменшується (закон Генрі). Надлишок $C{O}_2$ виділяється у вигляді бульбашок — це також фізичний процес зміни агрегатного стану.

3. Хімічних ознак (утворення нових речовин, зміна кольору, запаху) в цьому процесі не спостерігається, оскільки вода та вуглекислий газ залишаються тим же хімічним складом.

Розв’язання

1. Меренга, вершки, мильна піна — це зависі (піни), оскільки повітря розподілене в рідинах/твердих тілах і не осідає швидко.

2. Майонез, кетчуп, сметана, вершкове масло, томатний сік — це колоїдні системи (емульсії або золі), оскільки вони прозорі або матові, але частинки не проходять через паперовий фільтр і розсіюють світло.

3. Бульйон та хліб (якщо мова про структуру тіста) можуть містити як колоїдні частинки (білки), так і зависі (осади). Для перевірки використайте ефект Тіндаля: освітіть промінь світла через рідину; якщо промінь видно збоку — це колоїд, якщо ні — істинний розчин.

Розв’язання

1. Ступінь подрібнення: Чим менші кристали, тим більша їхня поверхня контакту з розчинником. Це прискорює першу стадію (гідратацію) та другу (руйнування ґраток), оскільки молекулам води легше діяти на кристал.

2. Перемішування: Воно забезпечує постійний приплив свіжого розчинника до поверхні кристала і швидке відведення гідратованих частинок. Це прискорює всі стадії, особливо дифузію (третю стадію), запобігаючи насиченню навколо кристала.

3. Температура: Підвищення температури збільшує кінетичну енергію молекул. Це прискорює рух частинок, полегшує руйнування зв'язків у кристалі (друга стадія) та значно прискорює дифузію (третя стадія).

Розв’язання

1. Кристалічний цукр складається з великих окремих кристалів, тому його загальна площа поверхню контакту з водою невелика.

2. Цукрова пудра має дуже дрібні частинки, що значно збільшує сумарну площу поверхні контакту між цукром і водою.

3. Згідно із законом розчинення, більша площа контакту прискорює взаємодію молекул води з частинами цукру.

Розв’язання

1. На світлинах зображено ситуації, де промінь світла добре помітний збоку (печера, ліс, небо, вулиця вдень, нічна дорога, кімната).

2. Це свідчить про те, що в повітрі або середовищі навколо є частинки (пил, краплі води в тумані/хмарах, дим), які розсіюють світло.

3. Такі системи належать до аерозолів (тверді чи рідкі частинки у повітрі) або зависей, що призводить до видимості променя.