Общие понятия о растворах

20. Растворы, определение, классификация. Понятие о концентрации растворов, способы ее выражения

Растворы – это гомогенные многокомпонентные системы , не имеющие строго определенного состава. В них нет отдельных различных фаз и нет границ раздела . Если один из компонентов раствора находится в большем количестве, чем другие, то его называют растворителем. Другие компоненты в этом случае называют растворенными веществами. Растворителем считают также то вещество, агрегатное состояние которого при образовании раствора не изменяется. В зависимости от агрегатного состояния растворителя растворы бывают жидкими, газообразными и твердыми.

Процентная концентрация или массовая или объемная доля (С) когда состав раствора указывается в процентном отношении массы или объема растворенного вещества к общей массе или общему объему раствора. Молярная концентрация или молярность (См) – это число молей вещества, приходящееся на один литр раствора. Моляльная концентрация или моляльность ( m) – это число молей растворенного вещества, приходящееся на 1 кг или 1000 г растворителя. m=n/G2 моль /растворителя.

Эквивалентная концентрация (Сн) или нормальность – это число эквивалентов растворенного вещества в молях приходящееся на один литр раствора. Их значения получают делением числа эквивалентов растворенного вещества в молях на объем раствора в литрах.

Титр раствора (Т0 – это число граммов растворенного вещества в 1 см3( 1 мл) раствора. Он определяется отношением массы растворенного вещества G1 в граммах к объему раствора (V3 в мл).

Взаимная растворимость веществ зависит от их природы. Опытным путем установлено, что вещества лучше растворяются в тех растворителях, которые химически им подобны. Это обобщение часто формулируется в виде более простой формулы: подобное растворяется в подобном. Не все вещества могут быть растворены : ковалентные твердые вещества типа алмаза или кварца не растворяются ни в полярных , ни в неполярных растворителях.

Насыщенный раствор – раствор который при данной температуре находится в равновесии с избытком растворенного вещества. Скорость растворения вещества равна скорости обратного процесса, скорости кристаллизации. Если концентрация раствора меньше концентрации насыщенного раствора, то он называется ненасыщенным. При медленном охлаждении насыщенных растворов удается получить пересыщенные растворы в которых содержится больше растворенных веществ чем в насыщенных.

Растворимость -это количество вещества в г или молях в насыщенном растворе отнесенное к массе в г или объему растворителя в литрах называется растворимостью.

Растворимость твердых веществ. 1.В воде растворимы все нитраты, все ацетаты, нитриты, хлораты, все хлориды, бромиды, иодиды за исключением солей серебра, Pb, одновалентной ртути , а также иодида двухвалентной ртути. В воде растворимы: все соли натрия, калия , аммония. В воде растворимы гидроксиды щелочных металлов, гидроксид аммония, гидроксиды бария кальция и стронция. 2.В воде нерастворимы соли металлов побочных подгрупп периодической таблицы следующих кислот: угольной, ортофосфорной, сернистой сероводородной и кремниевой,а также в воде нерастворимы гидроксиды всех металлов, за исключением металлов подгрупп 1А и 2А периодической таблицы.

Растворимость газов в жидкостях зависит от парциального давления газов над поверхностью растворов. Закон Генри: растворимость данного газа в жидкости прямо пропорциональна его давлению над жидкостью. Математическая формула этого закона: Сr =k*p(г), где Сr – растворимость газа в жидкости, p(г) – парциальное давление данного газа над раствором, k – коэффициент пропорциональности , называемой постоянной Генри. Особенность растворимости газов в жидкости является то, что это всегда экзотермические процессы, и согласно принципу Ле-Шателье повышение температуры ведет к снижению растворимости газов, а снижение температуры к увеличению растворимости.

Растворимость жидкостей в жидкостях. 2 особенности: 1) жидкость при достижении некоторой температуры называется критической температурой растворения, ограниченная растворимость переходит в неограниченную. 2) Взаимная растворимость жидкостей часто зависит от присутствия третьего компонента, Н2О и этиловый спирт неограниченно растворимы друг в друге но если в раствор ввести карбонат калия то после его растворения образуются два слоя.

Читать еще:  Как подать электронную жалобу в прокуратуру

Общее понятие о растворах

5 А 5 Б 5 В 5 Г 6 А
Ин.яз Физ-ра Литерат
Информ История Матем Рус.яз
Инф(ЛГ) Музыка Рус.яз История Географ
Литер Физ-ра(т) Матем Рус.яз Технол 107/109
Литерат Матем Информ Технол 107/109
Матем Матем
6 Б 6 В 7 А 7 Б 7 В
Географ Рус.яз Физика Ин.яз(вместе) 308/209 Физ-ра
Матем Технол 107/109 Ин.яз Физ-ра Физика
Рус.яз Технол 107/109 Физ-ра Обществ Ин.яз
Технол(м) Матем История Физика Матем
Технол(м) Рус.яз Матем Литер
Географ Обществ
8 А 8 Б 9 А 9 Б 10 А
Экология Геометр Кл.час Кл.час Матем
История Экология Геометр Литер Географ
Матем Геометр Литер Литерат Химия
Литерат Ин.яз 124/308 Литерат Физ-ра инф
Ин.яз История Физ-ра Алгебра Физика
Литерат Ин.яз/инф 124/316
10 Б
Кл.час
Физика Матем
Химия Географ
Географ Литерат
Физ-ра Химия
Физ-ра Хим/физ 307/210

ГЛАВА 4.

РАСТВОРЫ

Общее понятие о растворах

Способы выражения состава растворов

Коллигативные свойства растворов

Общее понятие о растворах

Растворы – это термодинамически равновесные гомогенные (однородные) системы, состоящие из двух или большего количества компонентов, состав которых можно изменять в определённых пределах без нарушения однородности. Растворы имеют исключительно важное значение, т. к. в них протекают многие природные и промышленные процессы. Большинство химических реакций также протекает в растворах, поскольку в них создаются благоприятные условия для перемещения и тесного сближения молекул, что необходимо для химического взаимодействия. Растворы можно рассматривать как системы, промежуточные между химическими соединениями и механическими смесями.

Свойства растворов, характерные для химических соединений:

— значительные объёмные и энергетические эффекты, сопровождающие растворение.

Свойства растворов, характерные для механических смесей:

— отсутствие постоянства состава;

— неприменимость законов стехиометрии.

Растворитель – это летучий компонент раствора (жидкость), концентрация которого выше концентрации остальных компонентов (в дальнейшем будет обозначаться А). Растворённое вещество – это обычно твёрдое вещество или газ, либо жидкость с меньшей концентрацией (в дальнейшем будет обозначаться В). Понятия «растворитель» и «растворённое вещество» являются условными.

Классификация растворов:

I. По размеру частиц растворённого вещества:

1. Истинные растворы – растворы с размером частиц растворённого вещества d = 10 –10 – 10 –9 м, растворённое вещество находится в виде атомов, молекул или ионов (например: водные растворы кислот, оснований, солей, спиртов; органические растворы жиров).

2. Коллоидные растворы(золи, англ. sole – уменьшительное от лат. solutio – раствор)– растворы с размером частиц растворённого вещества d = 10 –9 – 10 –6 м, растворённое вещество находится в виде микрокристаллов – агрегатов молекул (например: водные золи золота, хлорида серебра, берлинской лазури; рубиновое стекло).

Отдельно рассматривают растворы высокомолекулярных соединений (ВМС), главная особенность которых – большое различие в размерах молекул компонентов (например: водные растворы белков или полисахаридов – Мr2О) = 18, Мr(ВМС)

10 3 – 10 6 ). Так как в растворах ВМС растворённое вещество находится в виде молекул или ионов, то данные растворы можно отнести к истинным, но так как размер частиц растворённого вещества d = 10 –9 – 10 –6 м, то данные растворы также можно отнести и к коллоидным.

II. По наличию электролитической диссоциации:

1. Растворы электролитов – характеризуются электролитической диссоциацией растворённого вещества с образованием ионов (например: водные растворы кислот, оснований, солей, см. Гл. 5).

Читать еще:  Какие выплаты положены при сокращении работника?

2. Растворы неэлектролитов– характеризуются отсутствием электролитической диссоциации растворённого вещества (например: водные растворы спиртов, сахаров).

III. По агрегатному состоянию:

1. Газообразные растворы (например: воздух – газовая смесь O2, N2, CO2, Ar и других газов).

2. Жидкие растворы(например: морская вода – наиболее распространённый в природе раствор различных солей и газов в воде). Термин «растворы» обычно применяют именно к жидким растворам.

3. Твёрдые растворы(например: металлические сплавы).

Растворение представляет совокупность физических и химических явлений, при этом выделяют три основных процесса:

1. Разрушение химических и межмолекулярных связей в растворяющихся веществах, требующее затраты энергии. Энтальпия системы при этом растёт: DН1 > 0.

2. Химическое взаимодействие растворителя с растворяющимся веществом с образованием сольватов (если растворитель вода – гидратов, см. § 5.1), сопровождающееся выделением энергии. Энтальпия системы при этом уменьшается: DН2 0.

Таким образом, суммарный тепловой эффект растворения: DmН = DН1 + DН2 + DН3. В зависимости от знака DmН выделяют:

1. Экзотермическое растворение: DmН 0, DmS 0, характерно для растворения кристаллических веществ в жидком растворителе. При условии отрицательной энергии Гиббса: DmG 0. При увеличении температуры растворимость кристаллических веществ увеличивается.

Кроме теплового эффекта при растворении имеет место объёмный эффект растворения DmV. Так, при смешивании в стандартных условиях (Т = 298,15 К, Р = 101325 Па) 1 л этилового спирта и 1 л воды образуется не 2 л, а 1,93 л раствора – происходит контракция раствора (от лат. contractio – сжатие). В данном случае уменьшение объёма на 3,5 % обусловлено возникновением водородных связей между гидроксильными группами молекул спирта и воды, а также разрушением льдоподобных структур воды.

В теории растворов широко используются понятия идеального и предельно разбавленного раствора. Идеальный раствор – это раствор, для которого выполняются следующие условия:

1. Образование раствора не сопровождается тепловым и объёмным эффектами растворения: DmН = 0, DmV = 0 (т. е. энтальпия и объём аддитивны).

2. Движущей силой образования раствора является изменение энтропии DmS > 0.

3. Между частицами всех компонентов раствора (т. е. частицами растворителя и растворённых веществ) действуют одинаковые силы межмолекулярного взаимодействия.

Идеальный раствор – это воображаемое понятие; реальные растворы могут быть только более или менее близки к идеальным. Максимально приближены по свойствам к идеальным раствора следующие системы:

— смесь жидких бензола и толуола,

— смесь жидких кислорода и азота,

— смесь алканов в сырой нефти.

Приближаются по своим свойствам к идеальным раствора и очень разбавленные растворы, т. е. растворы с очень низкой концентрацией растворённого вещества.

Предельно разбавленный раствор – это раствор с бесконечно малой концентрацией растворённого вещества, в котором можно пренебречь взаимодействием между частицами растворённого вещества из-за их разобщённости.

Дата добавления: 2015-06-12 ; просмотров: 513 . Нарушение авторских прав

Общие понятия о растворах

Работа № 4. Приготовление растворов заданной концентрации

РАБОТА №5. ОПРЕДЕЛЕНИЕ НОРМАЛЬНОЙ КОНЦЕНТРАЦИИ МЕТОДОМ ТИТРОВАНИЯ

Общие понятия о растворах

Наиболее распространенными физико-химическими системами являются растворы, среди которых заметно выделяются истинные растворы. Самая характерная особенность истинного раствора состоит в том, что растворенное вещество находится в нем в виде атомов молекул или ионов, равномерно окруженных атомами, молекулами или ионами растворителя. Иначе говоря, истинные растворы однофазны, т.е. в них отсутствует граница раздела между растворителем и растворенным веществом.

Таким образом, раствораминазывают гомогенные смеси переменного состава. Растворы могут существовать в любом из агрегатных состояний: твердое – растворы металлов, жидкое – растворы твердых, жидких и газообразных веществ в жидкостях, газообразное – смеси газов. Например, воздух можно рассматривать как раствор кислорода и других газов (СО2, благородные газы) в азоте. Морская вода – это водный раствор различных солей воде. Металлические сплавы – твердые растворы одних металлов в других.

Читать еще:  Претензия о неосновательном обогащении без договора

Итак, любой раствор состоит, как минимум, из двух компонентов – индивидуальных веществ, одно из которых считают растворителем, а другое – растворенным веществом. Однако такое деление очень условно, а для веществ, смешивающихся в любых соотношениях (например, вода – серная кислота, серебро – золото), лишено смысла.

Способность к образованию растворов выражена в различной степени у различных индивидуальных веществ. Одни вещества способны растворяться друг в друге неограниченно (вода-спирт), другие – лишь в ограниченных количествах (подавляющее большинство солей, кислот и оснований в воде).

Растворимость веществ существенно зависит от природы растворяемого вещества и растворителя, температуры и давления. Различная растворимость веществ тесно связана с характером взаимодействия молекул растворителя и растворенного вещества.

Раствор, в котором данное вещество при данной температуре уже больше не растворяется, т.е. раствор, находящийся в равновесии с растворенным веществом, называется насыщенным, а раствор, в котором еще можно растворить некоторое количество данного вещества, — ненасыщенным. Для подавляющего большинства растворов растворимость растворенных веществ воде увеличивается с повышением температуры. Если раствор, насыщенный при нагревании, осторожно охладить до комнатной температуры так, чтобы растворенное вещество не выделилось в виде отдельной фазы, то образуется пересыщенный раствор. Таким образом, пересыщенным называется раствор, в котором при данной температуре содержится большее количество растворенного вещества, чем в насыщенном растворе. Пересыщенный раствор нестабилен (часто также встречается термин “метастабилен”), и при изменении условий (например, энергичное встряхивание раствора “соль-вода” или внесение в него кристаллика той же соли – затравки для кристаллизации) образуется насыщенный раствор, и выпадают кристаллы соли, находящейся в пересыщенном растворе в избытке.

Для приближенного выражения состава раствора пользуются понятиями концентрированный раствори разбавленный раствор.

Концентрированным называется раствор, в котором масса растворенного вещества соизмерима с массой растворителя. Две величины называются соизмеримыми или одного порядка, если их численные значения отличаются не более, чем в 10 раз, при условии, что эти величины выражены в одинаковых единицах. Например, 40%-ый раствор является концентрированным, т.к. в нем на каждые 4г растворенного вещества приходится 60г растворителя. Массы растворенного вещества и растворителя соизмеримы: 60/40=1,5. 4%-ый раствор того же вещества является разбавленным, т.к. масса растворителя (96г) и масса растворенного вещества (4г) в нем несоизмеримы: 96.4=24.

Ориентировочная граница между разбавленным и концентрированным раствором – 10%. Однако следует помнить, что деление растворов на концентрированные и разбавленные и указанная граница между ними весьма условны.

Кроме того следует различать понятия: концентрированный и насыщенный раствор; разбавленный и ненасыщенный раствор.

Насыщенные растворы далеко не всегда содержат большое количество растворенного вещества, т.е. далеко не всегда концентрированные – все зависит от растворимости вещества. Так, насыщенный раствор сульфата кальция при 200С содержит 0,1г CaSO4на 100г воды и является очень разбавленным.

Точный состав растворов выражают различными способами, используя понятие концентрации.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: При сдаче лабораторной работы, студент делает вид, что все знает; преподаватель делает вид, что верит ему. 9175 — | 7250 — или читать все.

188.64.169.166 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам | Обратная связь.

Отключите adBlock!
и обновите страницу (F5)

очень нужно

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector