Тема 1. Физико-химические свойства растворов
Тема №4: «растворы»
Лекция 4. Физико-химические свойства растворов
Растворы — термодинамически устойчивые системы переменного состава, состоят не менее чем из двух компонентов и продуктов их взаимодействия. Это дисперсные системы, состоящие из дисперсной фазы и дисперсионной среды. Различают девять систем табл. Существуют жидкие, газовые и твердые растворы. Растворы отличаются от химических соединений тем, что их состав может изменяться непрерывно. Как и любая химически равновесная в данных условиях система, растворы должны обладать минимумом свободной энергии Гиббса. По своему агрегатному состоянию дисперсные системы могут быть: Взвеси — гетерогенные системы, нестабильные во времени. Частицы их очень малы и сохраняют все свойства фазы. Взвеси расслаиваются, причем диспергированная фаза или выпадает в виде осадка, или всплывает в зависимости от соотношения плотностей. В истинном растворе распределенное в среде вещество диспергировано до атомного или молекулярного уровня. Коллоидные растворы — микрогетерогенные системы, занимают промежуточное положение между истинными растворами и взвесями. Растворы состоят из растворенного вещества и растворителя. Растворителем считают тот компонент, который преобладает в растворе. Свойства растворов зависят от концентрации. Рассмотрим способы выражения концентрации растворов. Концентрация — количество растворенного вещества, содержащееся в определенном количестве раствора или растворителя. При определении концентрации растворов используются различные методы аналитической химии: Массовая доля растворенного вещества в растворе? Титр — число растворенного вещества в одном миллилитре раствора. Существует титриметрический анализ — метод количественного анализа, при котором содержание определяемого вещества Х рассчитывают на основании измерения количества реактива, затраченного на взаимодействие с Х , выполнение реакции в титриметрическом анализе является конечной стадией анализа. Основной характеристикой растворов является их растворимость — масса вещества, способная раствориться в ста граммах растворителя при данной температуре; этот процесс сопровождается тепловым эффектом. Количественно растворимость твердого тела, газа, жидкости в жидком растворителе определяется концентрацией насыщенного раствора при данной температуре, т. Насыщенный раствор — раствор, находящийся в равновесии, с избытком растворяемого вещества. Пересыщенный — неустойчивый раствор, содержащий больше вещества, чем это определяется его растворимостью. Качественная характеристика состоит в способности растворяться или не растворяться, например, сера в воде не растворяется, йод в воде практически нерастворим. Процесс растворения состоит из двух стадий:. Растворимость в воде твердых веществ разрушение кристаллов — эндотермическая реакция, т. То вещество, которое растворяется с понижением температуры, увеличивает свою растворимость. Рассмотрим растворимость некоторых веществ. Пример, NH 4 NO 3 — нитрат аммония, растворимость падает до нуля, эндотермический эффект реакции. На второй — равномерное распределение по объему с водой, гидратация — экзотермический. Другой характеристикой растворов является диэлектрическая проницаемость — во сколько раз сила взаимодействия между двумя зарядами меньше, чем в вакууме. Она зависит от давления и температуры. Растворимость газов неодинакова из-за различной химической природы. N 2 , H 2 — мало растворимы в воде, растворимость NH 3 , HCl очень велика, в одном объеме H 2 O растворяется объемов аммиака NH 3. С повышением температуры растворимость некоторых газов уменьшается. При постоянной температуре и невысоком давлении растворимость газов, не вступающих в химическое взаимодействие с растворителем, подчиняется закону Генри — Дальтона, который состоит из нескольких частей. Рассмотрим модель идеального раствора. Раствор называется идеальным , если в нем отсутствует взаимодействие между частицами молекулами, атомами, ионами. Растворы неэлектролитов — частицы, плохо растворимые в воде, так как нет носителя электрического заряда. Закон Рауля справедлив только для разбавленных растворов неэлектролитов. Пусть P BO — давление пара над чистым растворителем, при постоянной температуре T 1 ; P B — давление пара растворителя при этой же температуре, но над раствором, состоящим из нелетучего компонента А сахар , и чистым жидким растворителем В:. Относительное понижение упругости пара растворителя над раствором равно мольной доле растворенного нелетучего компонента. Растворение нелетучего компонента в растворителе приводит к расширению температурной области существования жидкой фазы. Понижение температуры замерзания и повышение температуры кипения прямо пропорциональны моляльной концентрации растворенного вещества. Растворы, содержащие одинаковое число молей растворенных веществ в одинаковых молях растворителя, обнаруживают одно и то же понижение температуры замерзания и одно и то же повышение температуры кипения. Эбуллиоскопическая константа — разница между температурой кипения раствора и температурой чистого растворителя. Криоскопическая константа — разница между температурой замерзания раствора и температурой чистого растворителя. Для решения задач об этих константах необходимо знать массу растворенного вещества и массу раствора. Например, масса хлороформа трихлорметан CHCl 3 рассчитывается по формуле:. Осмос — явление селективной диффузии определенного сорта частиц через полупроницаемую перегородку. Это явление впервые описал аббат Нолле в г. Перегородки, проницаемые только для воды или другого растворителя и непроницаемые для растворенных веществ, как низкомолекулярных, так и высокомолекулярных, могут быть изготовлены из полимерных пленок коллодия или гелеобразных осадков, например, ферроцианида меди Cu 2 [Fe CN 6 ]; этот осадок образуется в порах перегородки стеклянного фильтра при погружении пористого материала сначала в раствор медного купороса CuSO 4 x 5H 2 O , а затем желтой кровяной соли K 2 [Fе CN 6 ]. Вещества диффундируют через такую перегородку, что является важным случаем осмоса, позволяющим измерять осмотическое дав-ление, т. За счет осмотического давления сила заставляет жидкость подниматься вверх, это осмотическое давление уравновешивается гидростатическим давлением. Когда скорости диффундирующих веществ станут равны, тогда осмос прекратится. При постоянной температуре осмотическое давление раствора прямо пропорционально концентрации растворенного вещества. Вант-Гофф показал, что величина осмотического давления может быть выражена через состояние газа. Закон Авогадро применим к разбавленным растворам: Растворы различных веществ, имеющие одинаковые молярные концентрации при одинаковой температуре, имеют одинаковое осмотическое давление. Такие растворы называются изотоническими. Осмотическое давление не зависит от природы растворяемых веществ, а зависит от концентрации. Если объем заменить на концентрацию, получим:. Парциальное давление — то давление, которое оказывал бы газ, входящий в газовую смесь, если бы из нее были удалены все остальные газы при условии сохранения постоянными температуры и объема. Общее давление газовой смеси определяется законом Дальтона: Фугитивность — функция, характеризующая состояние данного вещества в чистом виде или в смеси с другими веществами при заданных температуре и давлении. По-другому она называется термодинамическая летучесть; является величиной, количественно характеризующей способность вещества к выходу из данной фазы, но выражающей эту характеристику в единицах давления. Для жидкостей и твердых тел она связана с давлением насыщенного пара и становится равной ему, когда к пару применимы законы идеальных газов. Для идеального газа, чтобы найти, например, изменение энергий Гиббса при изотермическом процессе, надо просто решить задачу в соответствии с уравнением Менделеева — Клапейрона:. Для упрощения расчета Г. Льюисом в г. Заменяя давление фугитивностью, мы сохраняем простую математическую форму, которую имеют термодинамические зависимости для идеального газа. Значения фугитивности при больших давлениях и низких температурах сильно отличаются от Р. Фугитивность можно определить как давление, которое должна производить данная реальная система, чтобы оказывать такое же действие, как и идеальная. Она характеризует отклонение от идеального состояния и, подобно давлению для идеального газа, может рассматриваться как мера рассеиваемости вещества. Для характеристики степени отклонения газа от идеального состояния вводят также величину. Фугитивность растворителя в разбавленном растворе не зависит от природы растворенного вещества и вычисляется по закону Рауля, то есть:. Так как фугитивность жидкости или твердого раствора равна фугитивности насыщенного пара, когда растворитель в парообразном состоянии ведет себя как идеальный газ, уравнение 4 переходит в. Зная зависимость f 1 от состава, можно найти зависимость f 2 от N 2 по уравнению:. Если в последнем уравнении рассматривать f 2 как фугитивность растворенного вещества в газовой фазе, сосуществующей жидкой твердой , то она является точной термодинамической формой закона Генри. Этот закон установлен в г. Газовый закон Генри точно соблюдается только для идеальных растворов и применим лишь в области невысоких давлений к газам, достаточно хорошо подчиняющимся законам Бойля — Мариотта и Гей-Люссака. Таким образом, для разбавленного раствора фугитивность растворителя вычисляется по закону Рауля, а фугитивность растворенного вещества — по закону Генри. Константа Генри приобретает смысл фугитивности давления чистого растворенного вещества при давлении, равном общему давлению над раствором. Главная В избранное Контакты Добавить материал Нашёл ошибку Вниз. Альтернативная медицина Астрономия и Космос Биология Биохимия Ветеринария Военная история Геология и география Государство и право Деловая литература Домашние животные Домоводство Здоровье История Компьютеры и Интернет Кулинария Культурология Литературоведение Математика Медицина Научная литература - прочее Обществознание Педагогика Политика Психология Религиоведение Сад и огород Самосовершенствование Сделай сам Спорт Технические науки Транспорт и авиация Учебники Физика Философия Химия Хиромантия Хобби и ремесла Шпаргалки Эзотерика Юриспруденция Языкознание. Общая характеристика растворов 2. Концентрация и способы ее выражения 3. Растворимость газов в жидкостях 4. Закон Рауля и его следствия 5. Общая характеристика растворов Растворы — термодинамически устойчивые системы переменного состава, состоят не менее чем из двух компонентов и продуктов их взаимодействия. Таблица 1 Дисперсные системы где Г — газ; Т — твердое тело; Ж — жидкость. Концентрация и способы ее выражения Концентрация — количество растворенного вещества, содержащееся в определенном количестве раствора или растворителя. Виды концентрации Массовая доля растворенного вещества в растворе? Молярность раствора — число молей растворенного вещества в одном литре раствора. Моляльность — число молей растворенного вещества на г растворителя. Мольная доля растворенного вещества в растворе, N где n 1 — растворенное вещество моль ; n 2 — растворитель моль. При титровании где Н — нормальность — число моль-эквивалентов растворенного вещества в одном литре раствора. Процесс растворения состоит из двух стадий: Тепловой эффект растворения — количество тепла одного моля вещества. Значит, растворимость определяется природой соли вещества и растворителя. Если растворить хлорид натрия NaCl в мл водопроводной воды, то температура не изменяется. Растворимость газов в жидкостях Она зависит от давления и температуры. Например, CO 2 под давлением загоняем в бутылку. Газы, реагирующие с водой, не подчиняются закону Генри — Дальтона. Закон Рауля и его следствия Рассмотрим модель идеального раствора. Пусть P BO — давление пара над чистым растворителем, при постоянной температуре T 1 ; P B — давление пара растворителя при этой же температуре, но над раствором, состоящим из нелетучего компонента А сахар , и чистым жидким растворителем В: Разность P BO — P B равна понижению давления пара. Следствия из закона Рауля: Например, масса хлороформа трихлорметан CHCl 3 рассчитывается по формуле: Осмос Осмос — явление селективной диффузии определенного сорта частиц через полупроницаемую перегородку. Осмотическое давление пропорционально абсолютной температуре. Если объем заменить на концентрацию, получим: Все описанные законы относятся к бесконечно разбавленным растворам. Парциальное давление Парциальное давление — то давление, которое оказывал бы газ, входящий в газовую смесь, если бы из нее были удалены все остальные газы при условии сохранения постоянными температуры и объема. Фугитивность Фугитивность — функция, характеризующая состояние данного вещества в чистом виде или в смеси с другими веществами при заданных температуре и давлении. Для идеального газа, чтобы найти, например, изменение энергий Гиббса при изотермическом процессе, надо просто решить задачу в соответствии с уравнением Менделеева — Клапейрона: Итак, новая функция определяется уравнением: Для характеристики степени отклонения газа от идеального состояния вводят также величину где? Закон Генри Фугитивность растворителя в разбавленном растворе не зависит от природы растворенного вещества и вычисляется по закону Рауля, то есть: Так как фугитивность жидкости или твердого раствора равна фугитивности насыщенного пара, когда растворитель в парообразном состоянии ведет себя как идеальный газ, уравнение 4 переходит в Зная зависимость f 1 от состава, можно найти зависимость f 2 от N 2 по уравнению: Главная В избранное Наш E-MAIL Добавить материал Нашёл ошибку Вверх.
Карта непала на русском
Мафия не может править миром 71
Как выбрать бленду для объектива
Как перепрошить телефон zte blade
На каких сайтах лучше знакомиться
Скачать рабочие читы на варфейс
Схема ик приемника на ик диоде
Инструкция отипакс капли в ухо
Расписание фильмов орск
Стихи для брата на день рождения
Через неделю после овуляции болит яичник
Способы образования метафоры
Заводы мельхиора ссср
Какое событие произошлов 1922 году
К обязательным условиям трудового договора относятся