Растворы

План:

1. Определение

2. Классификации (по агрегатному состоянию, по размерам частиц, по природе растворителя, по растворимости вещества). Понятие о коллоидах.

3. Сущность процесса растворения

4. Растворимость различных веществ. Зависимость растворимости от внешних факторов.

5. Способы выражения концентрации растворов (массовая, объемная доля, молярная концентрация и др.).

6. Значение растворов.

Растворы – это гомогенные системы, состоящие из двух или более компонентов и продуктов их взаимодействия. Один из этих компонентов является растворителем, остальные – растворенными веществами.

По агрегатному состоянию можно выделить твердые, жидкие и газообразные растворы. Среди них наиболее распространены жидкие растворы, которые в свою очередь, могут быть трех видов: Ж. + Тв. (р-р сахара в воде); Ж. + Ж. (р-р серной кислоты в воде) и Ж. + Г. (р-р кислорода в воде). Приведите примеры на все перечисленные виды растворов:

По размерам частиц растворенного вещества растворы подразделяют на истинные (размер частиц <1×10 ^–9 м) и коллоидные (размер частиц 1×10 ^–9- 5×10^{-7 м). Коллоид – высокодисперсная двухфазная система, состоящая из дисперсионной среды и дисперсной фазы, причем линейные размеры частиц последней лежат в пределах от 1 до 200 нм. Коллоид кажется однородной системой и занимает промежуточное положение между взвесью и истинным раствором. Примером коллоидных растворов может являться желе, кисель, пена, туман.}

Отдельно выделяют суспензии, в которых размер частиц растворенного вещества >5×10^{-7 м.}

В зависимости от природы растворителя выделяют водные и неводные растворы (растворитель – бензин, эфир, бензол, толуол и т.д.)

По количеству растворенного вещества растворы подразделяют на ненасыщенные, насыщенные и пересыщенные. В ненасыщенном растворе при данных условиях еще может раствориться какое-то количество вещества; в насыщенном растворе содержится ровно столько вещества, сколько его может раствориться при данных условиях; пересыщенный раствор готовят путем нагревания раствора, но при охлаждении избыток растворенного вещества выпадает в осадок.

Растворение – сложный физико-химический процесс. Физическая его часть – это разрушение структуры растворяемого вещества и распределение его частиц между молекулами растворителя. Химическая сторона процесса растворения – взаимодействие молекул растворителя с частицами растворенного вещества. В результате этого взаимодействия образуются сольваты – продукты переменного состава, которые образуются при химическом взаимодействии частиц растворенного вещества с молекулами растворителя. Частный случай сольватов – гидраты (если растворителем является вода). Процесс образования сольватов называется сольватацией; процесс образования гидратов – гидратацией. Схематично изобразите процесс растворения поваренной соли в воде:

Гидраты некоторых веществ можно выделить в кристаллическом виде при выпаривании растворов. Кристаллические вещества, содержащие молекулы воды, называются кристаллогидратами: CuSO₄×5H₂O (медный купорос), FeSO₄×7H₂O (железный купорос), Na₂SO₄×10H₂O (глауберова соль), Na₂CO₃×10H₂O (кристаллическая сода) и др.

Впервые идею о химическом характере процесса растворения высказал Д.И.Менделеев в разработанной им химической (гидратной) теории растворов (1887г). Доказательством физико-химического характера процесса растворения являются тепловые эффекты при растворении (выделение или поглощение теплоты). Тепловой эффект растворения равен сумме тепловых эффектов физического и химического процессов. Физический процесс протекает с поглощением теплоты, химический – с выделением. Если в результате сольватации выделяется больше теплоты, чем ее поглощается при разрушении структуры вещества, то растворение – экзотермический процесс (растворение NaOH, AgNO₃, H₂SO₄). Если при сольватации выделяется меньше теплоты, чем ее поглощается при разрушении структуры вещества, то растворение – эндотермический процесс (растворение NaNO₃, KCl, NH₄Cl).

Растворимость – величина, показывающая, сколько граммов вещества может раствориться в 100г растворителя при данных условиях (или в 1000 мл растворителя). По растворимости в воде все вещества делятся на хорошо растворимые (более 10г вещества на 1л воды), малорастворимые (от 0,01г до 10г вещества на 1л воды) и практически нерастворимые (менее 1,01г вещества на 1л воды). Растворимость веществ зависит от природы растворителя, от природы растворенного вещества, температуры и давления (для газов). Растворимость большинства твердых веществ при повышении температуры увеличивается. Растворимость газов при повышении температуры уменьшается, а при повышении давления увеличивается.

Зная растворимость вещества при данных условиях, легко рассчитать массовую долю раствора и наоборот:

К основным типам выражения концентрации растворов можно отнести массовую долю, объемную долю и молярную концентрацию.

Массовой долей растворенного вещества называется отношение массы растворенного вещества к массе раствора, например:

Объемной долей растворенного вещества называется отношение объема вещества к объему всего раствора, например:

Молярной концентрацией называется отношение количества растворенного вещества к объему раствора, например:

Помимо перечисленных основных типов выражения концентрации растворов существуют также

Мольная доля (N) – отношение количества растворенного вещества к сумме количеств всех веществ, находящихся в растворе, например:

Моляльная концентрация или моляльность (m) – отношение количества растворенного вещества к массе растворителя, например:

Нормальность или эквивалентная концентрация (С_н или н) – отношение числа эквивалентов растворенного вещества к объему раствора, например:

Массовая концентрация (g) – отношение массы растворенного вещества к объему раствора, например:

Титр раствора (Т) – масса растворенного вещества (г), содержащаяся в 1 мл раствора, например:

Растворы имеют огромное биологическое значение, поскольку являются средой для протекания сложных физико-химических процессов в живых организмах. Растворами являются физиологические жидкости – плазма крови, лимфа, желудочный сок и др. В медицине применяют водные растворы солей, которые по составу соответствуют плазме крови (физиологический раствор). Многие медицинские препараты являются растворами различных веществ в воде или спирте.

Велико также значение растворов в быту, промышленности и в технике.

ТЕСТ НА ТЕМУ «РАСТВОРЫ»

1. Смесь хлорида бария и карбоната натрия обработали раствором гидросульфата натрия. Образуются осадок Х и газ Y. Сумма молярных масс (г/моль) для Х и Y равна…

А) 44

Б) 277

В) 233

Г) 197

2. Молярность 2л раствора, содержащего 4г гидроксида натрия, равна (моль/л)…

А) 1

Б) 2

В) 0.1

Г) 0,05

3. В колбе емкостью 200 мл находится раствор хлорида натрия, концентрация которого составляет 0,1 моль/л. Если из колбы отлить 50 мл, то концентрация оставшегося раствора составит (моль/л)…

А) 0,2

Б) 0,1

В) 0,075

Г) 0,025

4. В 120 мл (r=1,2 г/мл) 15%-ного раствора вещества растворили еще 12г этого же вещества. Массовая доля вещества во вновь полученном растворе составляет:

А) 28%

Б) 23,3%

В) 21,5%

Г) 19,8%

5. Слили два раствора одного и того же вещества: 160г 15%-ного и 140г 12%-ного. Массовая доля вещества во вновь полученном растворе составляет:

А) 29,1%

Б) 25,5%

В) 13,6%

Г) 11,2%

6. Для получения 15%-ного раствора нужно в 365г 5%-ной соляной кислоты растворить следующий объем (н.у.) хлороводорода:

А) 32,46л

Б) 26,35л

В) 15,83л

Г) 10,15л

7. В 240 мл воды растворили 69г натрия. После окончания реакции массовая доля продукта в растворе составляет:

А) 50,9%

Б) 38,8%

В) 39,2%

Г) 28,7%

8. Слили 730г 30%-ного раствора соляной кислоты и 400г 20%-ного раствора едкого натра. Массовые доли кислоты и соли в полученном растворе будут соответственно равны:

А)12,92% и 10,35%

Б)14,32% и 11,45%

В)13,76% и 10,97%

Г)11,23% и 9,85%

9. Для получения 8%-ного раствора в 820г 5%-ного раствора сернистой кислоты нужно растворить следующий объем (н.у.) сернистого газа:

А) 7,17л

Б) 12,42л

В) 15,12л

Г) 20,36л

10. Истинный раствор может содержать:

А) 1 компонент

Б) 2 компонента

В) 3 компонента

Г) 4 компонента

(в 10 три прав отв)

Занятие 9:Теория электролитической диссоциации. Реакции ионного обмена. Тест по теме «Теория электролитической диссоциации. Реакции ионного обмена». Задачи, связанные с понятием «степень электролитической диссоциации». Упражнения по теме «Реакции ионного обмена».

ТЕОРИЯ ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКОЙ ДИССОЦИАЦИИ.

ОБМЕННЫЕ РЕАКЦИИ В РАСТВОРАХ ЭЛЕКТРОЛИТОВ.

План:

1. Электролиты и неэлектролиты.

2. Теория электролитической диссоциации С.Аррениуса.

3. Механизм электролитической диссоциации электролитов с ионной и ковалентной полярной связью.

4. Степень диссоциации.

5. Кислоты, основания, амфотерные гидроксиды, соли с точки зрения ТЭД.

6. Значение электролитов для живых организмов.

7. Диссоциация воды. Ионное произведение воды. Водородный показатель. Среды водных растворов электролитов. Индикаторы.

8. Реакции ионного обмена и условия их протекания.

По способности проводить электрический ток в водном растворе или расплаве все вещества можно разделить на электролиты и неэлектролиты.

Электролиты – это вещества, растворы или расплавы которых проводят электрический ток; в молекулах электролитов имеются ионные или полярные ковалентные связи. Приведите примеры веществ, являющихся хорошими электролитами:

Неэлектролиты – это вещества, растворы или расплавы которых не проводят электрический ток; в молекулах неэлектролитов существуют ковалентные неполярные или малополярные связи. Приведите примеры веществ-неэлектролитов:

Для объяснения электропроводности растворов и расплавов электролитов Сванте Аррениус в 1887 г создал теорию электролитической диссоциации, основные положения которой звучат следующим образом:

1. Молекулы электролитов в растворе или расплаве подвергаются диссоциации (распадаются на ионы). Процесс распада молекул электролитов на ионы в растворе или расплаве называется электролитической диссоциацией. Ионы – это частицы, имеющие заряд. Положительно заряженные ионы называются катионы; отрицательно заряженные – анионы. Необходимо помнить, что свойства ионов отличаются от свойств соответствующих нейтральных атомов, что объясняется разным электронным строением этих частиц.

2. В растворе или расплаве ионы движутся хаотически. Но при пропускании через раствор или расплав электрического тока движение ионов становится упорядоченным: катионы движутся к катоду (отрицательно заряженному электроду), а анионы – к аноду (положительно заряженному электроду).

Дата добавления: 2015-08-26