Теоретическая часть. Растворы являются важнейшей частью живой и неживой природы и играют значительную

Растворы являются важнейшей частью живой и неживой природы и играют значительную роль в науке и технике.

Раствор – многокомпонентная, однофазная, равновесная система переменного состава.

С точки зрения термодинамики все компоненты раствора равноценны. Однако на практике часто используют понятие растворитель и растворённое вещество. Компонент, который в данных условиях находится в том же агрегатном состоянии, что и раствор, считают растворителем, остальные составляющие раствора – растворенными веществами. В случае одинакового агрегатного состояния компонентов за растворитель обычно принимают компонент, преобладающий в растворе.

В зависимости от агрегатного состояния растворы могут быть твердыми (сплавы металлов, некоторые минералы) и жидкими (растворы щелочей, морская вода). Подробнее остановимся на жидких растворах, в которых растворитель - жидкость.

По типу взятого растворителя различают водные (растворитель - H₂O) и неводные растворы (растворитель - бензол, хлороформ, ацетон и др.).

Важной характеристикой любого раствора является его состав, который выражается различными концентрациями, представленными в Таблице 5.1.

Таблица 5.1

Способы выражения концентраций растворов

Способы выражения концентраций	Условные обозначения
(5.1) (5.2) (5.3) (5.4) (5.5) (5.6)	w - массовая доля, % mв- масса растворенного вещества, г mр – масса раствора, г ms – масса растворителя, кг р – плотность, г/л Mв – молярная масса растворенного вещества, г/моль С – молярная концентрация, моль/л СМ – моляльная концентрация, моль/кг Сн – молярная концентрация эквивалента, моль-экв/л f – фактор эквивалентности Vр- объем раствора, л - мольная доля Т – титр, г/мл

Концентрацию растворов можно установить различными методами.

Химические методы анализа основаны на способности вещества вступать в химические взаимодействия. Физические методы основаны на измерении каких-либо параметров веществ (плотности, показателя преломления, угла вращения плоскости поляризации и т.д.). Физико-химические методы основаны на наблюдении за изменениями физических свойств веществ, которые происходят в результате химической реакции (колориметрия, кондуктометрия, потенциометрия, хроматография и т.д.).

Общими являются свойства растворов, которые зависят от концентрации растворенных частиц, но не зависят от их природы. Их называют коллигативными:

1. Давление насыщенного пара растворителя над раствором всегда ниже, чем над чистым растворителем; при этом, чем больше концентрация растворенного вещества, тем давление ниже (это свойство описывает I закон Рауля). Насыщенный пар – это пар, находящийся в равновесии с жидкостью; Vисп=Vконд.

2. Растворы всегда кипят при температурах более высоких, а замерзают при более низких, чем чистый растворитель (это свойство описывает IIзакон Рауля).

3. Для растворов характерно явление осмоса (это свойство описывает закон Вант-Гоффа).

По электрической проводимости растворы делятся на: растворы неэлектролитов, не способные проводить электрический ток (молекулярные растворы); растворы электролитов, проводящие электрический ток (ионные растворы, проводники второго рода).

Растворенные вещества делятся, в свою очередь, на неэлектролиты и электролиты. Неэлектролиты – это вещества, которые в растворе и расплаве не диссоциируют (не распадаются) на ионы. Электролиты – это вещества, которые в расплавах, воде и других полярных растворителях диссоциируют на ионы.

При растворении в воде или других растворителях кислоты, основания и соли подвергаются электролитической диссоциации, полностью или частично распадаясь на ионы. Отношение числа продиссоциированных молекул к числу растворенных называют степенью диссоциации. В зависимости от величины степени диссоциации электролиты делятся на сильные и слабые.

Сильные электролиты диссоциированы полностью, слабые - частично. Константы равновесия, описывающие диссоциацию слабых электролитов, называют константами диссоциации:

Вода является слабым электролитом, ее электролитическая диссоциация описывается уравнением

(5.7)

Поскольку [ Н₂О ] >> [ Н ⁺], [ ОН ^-], то [ Н₂О ] можно считать постоянной величиной и внести в константу. Тогда вместо (5.7) получаем

К_W = [ Н ⁺]·[ ОН ^-] (5.8)

Выражение (5.8) называется ионным произведением воды. При комнатной температуре К_W = 1·10^-14. Отсюда для чистой воды при комнатной температуре имеет место соотношение:

моль/л (5.9)

Для удобства количественной характеристики кислотных или щелочных свойств растворов введена величина, называемая водородным показателем (рН) – это отрицательный десятичный логарифм концентрации ионов Н⁺:

рН= – lg [ Н ⁺] (5.10)

В нейтральной среде рН= – lg10^-7 = 7; в кислой среде рН < 7, в щелочной среде рН > 7.

Дата добавления: 2015-07-11