О растворах

Температурой кипения жидкости называют ту температуру, при которой давление насыщенного пара над данной жидкостью равно внешнему. При этой температуре и

О растворах

Контрольная работа

Химия

Другие контрольные работы по предмету

Химия

Сдать работу со 100% гаранией

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

РАСТВОРЫ

 

 

  1. Основные понятия учения о растворах

 

Растворы это твердые или жидкие гомогенные системы переменного состава, состоящие из двух или более компонентов.

Любой раствор состоит из растворённого вещества и растворителя.

Растворитель это компонент, который в растворе находится в том же агрегатном состоянии, что и до растворения. Например, в водном растворе глюкозы растворителем является вода, а глюкоза растворённое вещество).

В растворах электролитов всегда электролиты считаются растворёнными веществами.

Классификация растворов.

I. По агрегатному состоянию различают газовые, жидкие и твёрдые растворы. Но обычно термин растворы относится к жидким системам.

II. В зависимости от молярной массы растворенного вещества различают растворы низкомолекулярных соединений и растворы высокомолекулярных соединений:

  1. растворы низкомолекулярных соединений (НМС) молярная масса менее 5000 г./моль;

По наличию или отсутствию электролитической диссоциации растворы НМС делят на 2 класса:

  • растворы электролитов это растворы веществ, которые диссоциируют на ионы солей, кислот, оснований. Например, растворы NaCl, HCl, KOH.
  • растворы неэлектролитов это растворы веществ, которые практически не диссоциируют на ионы. Например, растворы глюкозы, сахарозы, мочевины.
  • растворы высокомолекулярных соединений (ВМС) молярная масса более 5000 г./моль.

Большинство ВМС полимеры, макромолекулы которых состоят из большого числа повторяющихся мономерных звеньев.

  1. Термодинамика процессов растворения

 

Растворение это физико-химический процесс. При растворении идут как физические процессы (диффузия), так и химические (сольватация образование химических связей между частицами растворяемого вещества и растворителя). Если растворителем является вода, то процесс называется гидратацией.

Согласно 2-му закону термодинамики при р=const и Т=const вещества самопроизвольно будут растворяться, если энергия Гиббса системы будет при этом понижаться, т.е. G = (H TS) < 0.

Величина H называется энтальпийным фактором растворения.

Величина TS называется энтропийным фактором растворения.

При растворении твердых и жидких веществ энтропия системы обычно возрастает (S >0); при растворении газов энтропия системы обычно уменьшается (S <0).

Энтальпия при растворении может как увеличиваться (NaCl), так и уменьшаться (KOH).

Таким образом, образование растворов (в отличие от механических смесей) сопровождается изменением энтальпии, энтропии и объёма системы.

 

3. Способы выражения концентрации растворов

 

Концентрация является важной характеристикой раствора. Концентрация определяет относительное содержание компонентов в растворе.

Массовая доля равна отношению массы растворённого вещества к массе раствора:

 

Молярная концентрация это количество вещества, содержащееся в одном литре раствора (моль/л):

 

 

Молярная концентрация эквивалента (нормальная концентрация) это число молей эквивалентов вещества, содержащихся в одном литре раствора (моль/л):

 

, где

 

- количество вещества эквивалента (моль);

- фактор эквивалентности;

V(р-ра) объём раствора (л).

Эквивалент это реальная или условная частица вещества, которая в кислотно-основной реакции эквивалентна одному иону водорода, а в окислительно-восстановительной эквивалентна одному электрону.

Фактор эквивалентности число, обозначающее, какая доля реальной частицы вещества Х эквивалентна одному иону водорода в данной кислотно-основной реакции или одному электрону в данной окислительно-восстановительной реакции.

Фактор эквивалентности рассчитывают на основе стехиометрии данной реакции из равенства

 

где z основность кислоты или кислотность основания данной кислотно-основной реакции, а также число электронов, присоединяемых или теряемых частицей в данной окислительно-восстановительной реакции.

Молярной массой эквивалента вещества Х называют величину, измеряемую произведением фактора эквивалентности на молярную массу вещества Х

 

 

где - молярная масса эквивалента.

Молярная масса эквивалента вещества это масса одного моль эквивалентов. В разных реакциях одно и тоже вещество может иметь разные эквиваленты.

Моляльная концентрация это количество вещества, содержащееся в одном килограмме растворителя (моль/кг):

 

 

Молярная доля равна отношению количества растворённого вещества к общему количеству веществ в растворе:

 

 

Как правило, вещество обладает определённой растворимостью в данном растворителе. Под растворимостью понимают концентрацию вещества в насыщенном растворе.

Раствор, находящийся в равновесии с растворяющимся веществом, называется насыщенным раствором.

Насыщенный раствор может как угодно долго находиться в равновесии с избытком растворяемого вещества (ΔGр−ния = 0), и его концентрация имеет максимально возможное в данных условиях значение.

 

4. Электролиты. Коллигативные свойства растворов электролитов

 

Электролиты это вещества, растворы которых проводят электрический ток посредством ионов, на которые они распадаются под действием полярных молекул растворителя.

Количественной характеристикой диссоциации электролита является степень диссоциации , которая равна отношению числа продиссоциировавших молекул к общему числу молекул:

 

 

По степени диссоциации различают сильные электролиты слабые электролиты и электролиты средней силы

Коллигативными называются свойства растворов, которые не зависят от природы растворенного вещества, а только от его концентрации. Такие свойства проявляются в полной мере в идеальных растворах.

Идеальными называются растворы, при образовании которых не происходит изменения энтальпии и объема системы, не идут химические реакции между компонентами, а силы межмолекулярного взаимодействия между всеми компонентами одинакова. Наиболее близки к идеальным разбавленные растворы неэлектролитов.

Для бесконечно разбавленных растворов, состояние которых близко к состоянию идеальных, такими свойствами являются:

  1. осмотическое давление;
  2. понижение давления насыщенного пара над раствором;
  3. повышение температуры кипения;
  4. понижение температуры замерзания раствора.

Изучение коллигативных свойств разбавленных растворов используется для определения молярной массы растворенного вещества, а также его степени диссоциации или показателя ассоциации.

Осмос и осмотическое давление

Процесс самопроизвольного перехода (диффузии) растворителя через проницаемую перегородку из той части системы, где концентрация растворенного вещества ниже, в другую, где она выше, называется осмосом.

Количественно осмос характеризуется осмотическим давлением, т.е. давлением, которое нужно приложить к раствору, чтобы прекратить осмос. Осмотическое давление является мерой стремления растворенного вещества (вследствие теплового движения его молекул) перейти в процессе диффузии из раствора в чистый растворитель и равномерно распределиться по всему объему растворителя. Отрицательное изменение энергии Гиббса системы в процессе осмоса происходит главным образом за счет соответствующего изменения энтропийного фактора.

Осмотическое давление растет с увеличением концентрации раствора и температуры, т.е. следует примерно тому же закону, что и зависимость давления газа от тех же факторов. Вант-Гофф (1887) установил закон, согласно которому осмотическое давление раствора равно тому давлению, которое производило бы растворенное вещество, если бы оно при той же температуре находилось в газообразном состоянии и занимало объем, равный объему раствора.

Это значит, что осмотическое давление идеального раствора можно вычислить по уравнению Менделеева Клапейрона рV= RТ, где р == роем, V объем, занимаемый раствором; число молей растворенного вещества.

Имея в виду, что /V = с молярная концентрация раствора, получаем уравнение, являющееся математическим выражением осмотического закона Вант-Гоффа:

 

 

Растворы, имеющие одинаковое осмотическое давление, называют изотоническими. Если некоторый раствор А имеет большее осмотическое давление, чем раствор В, то в этом случае говорят, что А гипертоничен по отношению к раствору В или что раствор В гипотоничен по отношению к раствору. А.

Для растворов электролитов в уравнение для расчета осмотического давления необходимо ввести дополнительный поправочный коэффициент i, называемый изотоническим коэффициентом Вант-Гоффа, который равен отношению числа отдельных частиц (нормальных молекул, ионов или более простых дочерних молекул) N1 к общему числу молекул растворенного вещества N0) в объеме раствора:

 

 

Если из общего числа молекул растворенного вещества часть их первоначального количества распалась на дочерних частиц, а остальная часть молекул (1 ) остается в неизменном виде, то изотонический коэффициент Вант-Гоффа будет равен

 

 

Для бинарного электролита, распадающегося на 2 иона ( = 2), напр

Похожие работы

1 2 >