Поміркуйте
Висловіть гіпотезу: чи можна визначити полярність речовини за її формулою.
Полярність речовини за її формулою можна визначити для бінарних сполук, утворених двома атомами, а у випадку більшої кількості атомів треба брати ще до уваги й просторову будову молекули.
Поміркуйте
Порівняйте будову молекул амоніаку й води.
| NH3 | H2O |
 |
 |
Молекула амоніаку має пірамідальну форму, а води — кутову форму. Полярність окремих фрагментів цих молекул не компенсує одна одну, тому молекули амоніаку й води також є полярними.
Поміркуйте
Порівняйте дві речовини зі схожими молекулярними формулами: карбон (IV) оксид і сульфур (IV) оксид.
| CO2 | SO2 |
 |
 |
Молекула карбон (IV) оксиду має лінійну будову (кут між трьома атомами 180°), тому речовина є неполярною. Молекула сульфур (IV) оксиду має кутову будову (значення кута близько 120°), тому речовина є полярною.
Досліджуємо, моделюємо, проектуємо
Уявіть, що ви займаєтеся хімчисткою й вам потрібно видалити три плями від різних речовин: від соняшникової олії, від газованого напою з вишневим смаком і від майонезу. Запропонуйте гіпотезу: які типи розчинників (полярні чи неполярні) ефективніше видалятимуть ці плями.
За твердженням «подібне розчиняється в подібному» можна припустити, що неполярні розчинники ефективніше видалятимуть жирні плями від соняшникової олії та майонезу, а полярні розчинники — пляму від газованого напою з вишневим смаком.
Доберіть із–поміж згаданих у параграфі або відомих вам із власного досвіду речовин ті, які допоможуть позбутися забруднення.
Для видалення жирних плям від соняшникової олії та майонезу можна використати бензин очищений для запальничок, а для плями від вишневого напою — воду або етиловий спирт.
Складіть план експерименту.
1. Підготувати дві однакові тканини з трьома різними плямами: плямою від соняшникової олії, плямою від газованого напою з вишневим смаком та плямою від майонезу.
2. Обрати для тестування в якості полярного розчинника — воду, а в якості неполярного — бензин очищений для запальничок.
3. Нанести невелику кількість води на кожну пляму одної з тканин та зафіксувати результат розчинення.
4. Нанести неполярний розчинник на кожну пляму іншої тканини та зафіксувати результат розчинення.
5. Порівняти ефективність видалення плям кожним розчинником та зробити висновки, беручи до уваги твердження «подібне розчиняється в подібному».
Визначте критерії оцінювання ефективності використання запропонованих вами речовин.
Критеріями оцінювання ефективності є візуальна відсутність плям, швидкість їхнього видалення та збереження текстури й кольору тканини після обробки.
Робота з інформацією
Вправа 13
Для позначення складу та будови речовини в хімії використовують різні формули (молекулярна, структурна тощо) і моделі (кульові, кулестрижневі тощо). Обґрунтуйте, які формули та моделі молекул речовин необхідно використовувати, щоб зробити висновок щодо їхньої полярності.
Щоб зробити висновок про полярність речовини необхідно використовувати структурні формули та кулестержневі моделі. Структурні формули відображають не тільки якісний і кількісний склад речовини, а й порядок сполучення атомів, а кулестержнева модель дає ще й уявлення про просторову будову молекули.
Вправа 14
Які пари речовин розчинятимуться одна в одній:
а) вода й оливкова олія;
б) етиловий спирт і вода; Обидві речовини є полярними.
в) вода та тетрахлорометан,
г) тетрахло– рометан і циклогексан? Обидві речовини є неполярними.
Вправа 15
У родині Андрія вирішили відчистити деякі речі від забруднення. Тому йому запропонували дібрати необхідні для цього засоби–розчинники. Які властивості розчинників має врахувати Андрій, щоб видалити забруднення й не пошкодити речі? Обґрунтуйте свою відповідь.
Андрій має врахувати полярним чи неполярним є розчинник і розчинювана речовина, а також хімічну інертність розчинника щодо матеріалу, з якого виготовлена річ. Для очищення від жирових забруднень, наприклад, від олії чи майонезу, що є неполярними речовинами, слід використовувати неполярні розчинники, а для плям від соку чи солодких напоїв — полярні.
Вправа 16
Знайдіть приклади з мистецтва (живопис, література, кіно), де вода має символічне значення. Поясніть, які унікальні властивості води могли надихнути митців на створення таких образів.
У літературі часто зустрічається образ «живої води», яка здатна зцілювати та повертати до життя, адже вода і водні розчини відіграють важливу роль в природі і житті людини.
Розуміння явищ природи (робота в групах)
Вправа 17
Як ви вважаєте, чому акварельні фарби розчиняються у воді, а олійні — у спеціальних розчинниках?
Акварельні фарби містять у своєму складі речовини, що є полярними, тому добре розчиняються у воді — полярному розчиннику. Олійні фарби містять у своєму складі олії, що є неполярними речовинами, тому для їхнього розчинення потрібні неполярні розчинники, такі як уайт–спірит або скипидар.
Як ці знання застосовують художники/художниці для створення картин?
Добре розчинення акварелі у воді дозволяють художникам проводити змішування кольорів безпосередньо на папері і досягати ефекту прозорості. У той час, як олійні шари фарби не змішуються між собою після висихання, що дає змогу пошарово досягти ефекту об’ємності.
Вправа 18
Із–поміж наведених моделей молекул речовин визначте ті, що відповідають полярним речовинам.
А (метанол), Б (етилетаноат), В (метаналь),
Е (диметилсульфоксид), И (дихлорометан), К (нітрометан),
Л (етиленгліколь), М (гідроген ціанід), Н (гідроген фторид).
Обґрунтуйте свій вибір.
Передбачення можливої полярності речовини грунтується на наявності полярних й неполярних ковалентних зв'язків і формі молекули (симетрична чи несиметрична), а додатково ще й на наявності чи відсутності неподілених електронних пар.
Молекули цих речовин мають несиметричну форму й у них наявні ковалентні полярні зв’язки (наприклад, C—O, O—H, C—N, C—Cl, S—O, H—F), а в деяких молекулах (наприклад, у метанолу чи етиленгліколю) ще й наявні неподілені електронні пари на атомах Оксигену, що посилює їх полярність. Молекули речовин Г (бензен), Д (сульфур (VI) фторид) та Ж (сульфур (VI) оксид) є неполярними, завдяки симетричній будові їхніх молекул.
Вправа 19
β–каротин є речовиною, з якої в організмі людини утворюється вітамін А. Багато подібних каротиноїдів міститься в різних овочах і фруктах, приміром, у моркві. Проаналізуйте кулестержневу модель молекули β–каротину. Як, на вашу думку, слід уживати моркву для кращого його засвоєння організмом: почистити й подрібнити, або заправити оцтом, або додати сметану, або змастити рослинною олією? Обґрунтуйте свою відповідь.
Аналіз кулестержневої моделі молекули β–каротину свідчить, що атоми Карбону з’єднані неполярними ковалентними зв’язками (С—С), а атоми Карбону та Гідрогену — слабополярними ковалентними зв’язками (С—Н), причому молекула симетрична, тому речовина добре розчиняється у неполярному розчиннику, наприклад жирах, що містяться в олії та сметані. Ось чому для кращого засвоєння організмом моркву слід уживати, додавши до неї сметану або змастивши рослинною олією, а не заправити оцтом — полярним розчинником.