Свойства растворов электролитов




НазваниеСвойства растворов электролитов
страница1/10
Дата конвертации24.03.2013
Размер1.08 Mb.
ТипУчебное пособие
  1   2   3   4   5   6   7   8   9   10





Свойства

растворов электролитов

и неэлектролитов

20Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Уфимский государственный нефтяной

технический университет»
А.Т.Чанышева, А.М.Сыркин

Свойства растворов

электролитов и неэлектролитов
Учебное пособие

Уфа 2009

УДК 544.6.018.4(07)

ББК24.1я7

Ч18

Утверждено Редакционно-издательским советом УГНТУ в качестве учебного пособия

Рецензенты:

Доктор химических наук БГПУ им.М.Акмуллы,

профессор И.М.Борисов

БашГУ, доктор химических наук,

профессор Ф.Х.Кудашева

Чанышева А.Т., Сыркин А.М.

Ч18 Свойства растворов электролитов и неэлектролитов: учеб. пособие.-

Уфа: Изд-во УГНТУ, 2009.-65 с.

ISBN 978-5-7831-0842-6

В учебном пособии даны в кратком изложении теоретические вопросы по разделу курса общей и неорганической химии "Растворы", примеры решения задач, варианты заданий для самостоятельной работы студентов, а также экспериментальная часть.

Учебное пособие предназначено для студентов первого курса всех специальностей и всех форм обучения.


УДК 544.6.018.4(07)

ББК 24.1я7

ISBN 978-5-7831-0842-6 © Уфимский государственный

нефтяной технический университет, 2009

© Чанышева А.Т., Сыркин А.М., 2009

ВВЕДЕНИЕ
Растворы относятся к системам, составные части в которых равномерно распределены друг в друге. Для того чтобы получилась однородная смесь, та составная часть, которая распределяется в другой, должна быть измельчена (диспергирована). Отсюда и общее название этих систем - дисперсные системы.

В таких системах различают дисперсную фазу и дисперсионную среду.

Дисперсная фаза - это совокупность частиц, равномерно распределенных в непрерывной дисперсионной среде. Дисперсионная среда - однообразное вещество, в котором распределена дисперсная фаза.

К дисперсным системам относятся обычные (истинные) растворы, коллоидные растворы, а также суспензии, эмульсии и т.д. Все они отличаются друг от друга размером частиц, т.е. степенью дисперсности.

Системы с размерами частиц дисперсной фазы больше 100 нм (нм-нанометр. 1нм=10-9 м) в жидкой дисперсионной среде образуют грубодисперсные системы – суспензии, эмульсии и пены.

Суспензии - это дисперсные системы, в которых дисперсной фазой является твердое вещество, а дисперсионной средой - жидкость, причем твердое вещество нерастворимо в жидкости. Примерами суспензии могут служить мутная вода, цементные и глинистые растворы, лаки и краски и т.д.

Эмульсии - это дисперсные системы, в которых и
дисперсная фаза и дисперсионная среда являются взаимно
несмешивающимися жидкостями. Примерами эмульсии могут
служить молоко (эмульсия типа "масло в воде"), в котором
частички масла равномерно распределены в воде или сырая
нефть (эмульсия типа "вода в масле"), где мельчайшие
капельки воды распределены в нефти.

Пены - это дисперсные системы, в которых дисперсной фазой является газ, а дисперсионной средой – жидкость. Примерами пен могут служить взбитые сливки, мусс и т.д.

Коллоидные растворы - это высокодисперсные двухфазные системы, размеры частиц дисперсной фазы в которых лежат в пределах от 1 до 100 нм. Коллоидные частицы обычно состоят из большого числа (от нескольких сотен до десятков тысяч) молекул или ионов.

Системы с размером частиц менее 1 нм образуют истинные растворы. Они состоят из молекул, атомов или ионов растворенного вещества. Их рассматривают как однофазные (гомогенные) системы, внутри которых в отличие от грубодисперсных систем и коллоидных растворов отсутствуют поверхности раздела фаз.

Настоящее учебное пособие посвящено проблемам изучения только истинных растворов, и в дальнейшем под термином "растворы" следует понимать истинные или молекулярные растворы.
1 ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАСТВОРОВ

Раствором называется термодинамически устойчивая гомогенная (однофазная) конденсированная система переменного состава, состоящая из двух или большего числа компонентов и продуктов их взаимодействия.

Компонентами, составляющими раствор, являются растворитель и растворенные вещества. Растворителем условно принято считать компонент, агрегатное состояние которого не изменяется при образовании раствора и содержание которого в растворе колеблется от некоторого определенного значения до 100%.

Растворители могут быть жидкими или твердыми, а растворяемые вещества могут находиться в любом из трех агрегатных состояний (таблица 1). Для жидкостей и твердых тел, смешивающихся во всех соотношениях, понятия растворителя и растворенного вещества совпадают. Однако в этом случае растворителем чаще называют тот компонент, которого больше.
Таблица 1 - Классификация растворов по агрегатному состоянию

Тип раствора

Фазовое состояние

Примеры

растворителя

растворенного вещества

газовый

газ

газ

воздух

жидкий

жидкость

газ

кислород в воде

жидкий

жидкость

жидкость

спирт в воде

жидкий

жидкость

твердое вещество

соль в воде

твердый

твердое вещество

газ

водород в платине

твердый

твердое вещество

жидкость

ртуть в серебре

твердый

твердое вещество

твердое вещество

золото в серебре (определенные сплавы)


2 ВНУТРЕННЕЕ СТРОЕНИЕ РАСТВОРОВ
В области внутреннего строения растворов имеются две
основные теории - физическая и химическая.

Физическая теория растворов базируется на трудах Вант-Гоффа, Аррениуса, Рауля и др., выполненных во второй половине 19 века, согласно этой теории растворитель рассматривается как некоторая индифферентная среда, в которой при растворении вещества его молекулы равномерно распределяются по всему объему раствора. При этом утверждается отсутствие всякого взаимодействия как между самими молекулами растворенного вещества, так и между молекулами растворенного вещества и растворителя.

Физическая теория растворов приемлема для так называемых идеальных растворов, представляющих собой простые молекулярные смеси.

Примерами идеальных растворов могут служить бензин (смесь углеводородов с различной молекулярной массой), керосин, смесь бензола и толулола и т.д. Физическая теория практически применима также и для достаточно разбавленных водных растворов, когда процесс гидратации хотя и происходит, но не оказывает существенного влияния на свойства растворов.

Химическая теория растворов разработана Д.И.Менделеевым (1887). Более точное название этой теории - сольватная (гидратная).

Согласно этой теории, между молекулами компонентов раствора существует взаимодействие, в результате которого образуются соединения, называемые сольватами или гидратами, если растворителем является вода.

В образовании сольватов химические силы не участвуют. Главную роль здесь играют межмолекулярные, в том числе ионнодипольные взаимодействия и водородная связь.
3 ПРОЦЕСС РАСТВОРЕНИЯ.

РАСТВОРИМОСТЬ.

ЭНЕРГЕТИКА ПРОЦЕССА РАСТВОРЕНИЯ

Растворение - одно из наиболее убедительных проявлений взаимодействия между частицами компонентов раствора.

Процесс растворения твердых веществ в жидкостях можно представить так: под влиянием растворителя от поверхности твердого вещества постепенно отрываются отдельные ионы или молекулы и равномерно распределяются по всему объему (рисунок 1) . По количеству растворенного вещества, содержащегося в растворе, растворы делятся на насыщенные, ненасыщенные и пересыщенные.

Насыщенным называется такой раствор, который находится в динамическом равновесии с избытком растворяемого вещества: сколько частиц вещества будет переходить в раствор в единицу времени, столько же частиц будет выделяться (переходить в осадок) из раствора.

растворение, V1

Осадок Раствор V1=V2





Здесь
кристаллизация, V2

Рисунок 1 - Схема процесса растворения

В ненасыщенном растворе содержится меньше вещества (V1>V2), а в пересыщенном - больше, чем в насыщенном. Пересыщенные растворы весьма неустойчивы. Простое сотрясение сосуда или введение в раствор кристаллика соли вызывает выпадение в осадок избытка растворенного вещества.

Растворение веществ сопровождается тепловым (энергетическим) эффектом. При образовании растворов разрушаются связи между молекулами (атомами, ионами) в растворяемом веществе и растворителе, что связано с затратой энергии. Одновременно протекает процесс гидратации (сольватации), который сопровождается выделением энергии. Общий энергетический эффект растворения в зависимости от соотношения количеств выделяемой и поглощаемой энергии может быть как положительным, так и отрицательным. При растворении газов и жидкостей теплота обычно выделяется. В частности, с выделением теплоты протекает смешение воды и спирта. При растворении в воде твердых веществ теплота может и выделяться и поглощаться. Поэтому нагревание по-разному сказывается на их растворимости. Если растворение вещества сопровождается выделением теплоты, то при нагревании его растворимость падает, и наоборот, если вещества растворяются с поглощением теплоты, то нагревание вызывает увеличение растворимости.

Величина теплового эффекта, отнесенная к определенному количеству растворенного вещества, называется теплотой растворения. Если эта величина относится к одному молю растворенного вещества, то ее называют молекулярной (мольной) теплотой растворения.

Кроме энергетического эффекта растворение сопровождается также изменением объема. Например, при растворении спирта в воде объем раствора уменьшается примерно на 3,5 % по сравнению с общим объемом взятых веществ за счет образования сольватов.

Свойство вещества растворяться в воде или другом растворителе называется растворимостью. Растворимость выражают количеством граммов вещества, которое может раствориться в 100 г растворителя при определенной температуре, образуя насыщенный раствор.

Растворимость различных веществ зависит от природы растворенного вещества и растворителя и от термодинамических условий - температуры и давления. Количественно растворимость выражается концентрацией насыщенного раствора.

Растворимость твердого вещества в жидкости с повышением температуры чаще всего увеличивается, а давление практически не оказывает влияния на растворимость.

Растворимость газа в жидкости увеличивается с повышением давления и уменьшается с повышением температуры. Зависимость растворимости газа от давления выражается законом Генри: растворимость газа прямо пропорциональна давлению.


где СГ – растворимость газа в жидкой фазе;

РГ – давление газа над раствором (парциальное);

k–коэффициент пропорциональности, называемый постоянной Генри.

Растворимость жидкости в жидкости обычно увеличивается с повышением температуры и практически не зависит от давления. Лишь при давлениях порядка тысяч атмосфер растворимость начинает заметно возрастать.

Для удобства и большей наглядности изображения зависимости растворимости от условий равновесия широко пользуются графическими методами (кривые растворимости) и таблицами. На графиках и в таблицах растворимость выражают числом граммов растворенного вещества в 100 (или 1000)г растворителя.

Например, растворимость в воде некоторых неорганических соединений при различных температурах приведена в приложении Б в таблице Б.1.

4 КОНЦЕНТРАЦИИ РАСТВОРОВ

Важнейшей характеристикой любого раствора является его состав, который выражается концентрацией. Концентрацией раствора называется количество растворенного вещества в определенном массовом или объемном количестве раствора или растворителя.

Для приблизительного выражения концентрации растворов используют термины концентрированный и разбавленный растворы.

Концентрированный раствор содержит такие количества растворенного вещества, которые сравнимы с количеством растворителя. Например, в 100г воды растворено 20г поваренной соли. Это концентрированный раствор (20 и 100 сравнимые величины).

Разбавленный раствор содержит очень малое количество растворенного вещества по сравнению с количеством растворителя. Например, в 100г воды растворено 0,2г поваренной соли. Это разбавленный раствор (0,2г соли очень мало по сравнению со 100г растворителя).

Границы между концентрированными и разбавленными растворами условны.

Существуют различные способы численного выражения концентрации растворов: массовая доля (%), объемная доля (%), молекулярные и атомные проценты, молярность, нормальность или молярная концентрация эквивалента, моляльность, мольная, атомная и массовые доли, титр и т.д.
4.1 Процентная концентрация (массовая доля ) раствора показывает, сколько единиц массы растворенного вещества содержится в 100 единицах массы раствора. Процентная концентрация - это безразмерная величина и выражается соотношением



где С% - концентрация раствора, %;

m1 - масса растворенного вещества, г;

m - масса раствора, г.

Пример 1. Найти процентную концентрацию раствора
хлорида калия, содержащего 53г КС1 в 500 мл раствора.
Плотность раствора ρ=1,063 г/см3.

Решение: Масса раствора равна произведению объема раствора V на его плотность ρ :

m = ρV, тогда

С%= = .

Процентная концентрация раствора КС1 10 %.
  1   2   3   4   5   6   7   8   9   10

Похожие:

Свойства растворов электролитов iconРазработка урока по теме: Электролиз водных растворов электролитов. ( Учебник под редакцией О. С. Габриеляна, 11 класс) Цель
Цель: Обобщить правила определения продуктов электролиза водных растворов электролитов
Свойства растворов электролитов iconЭлектрохимическая кристаллизация и физико-химические свойства ультрадисперсных медьсодержащих порошков, полученных из водно-изопропанольных растворов электролитов 02. 00. 04 физическая химия
Электрохимическая кристаллизация и физико-химические свойства ультрадисперсных медьсодержащих порошков, полученных из водно-изопропанольных...
Свойства растворов электролитов iconКоллигативные свойства
Коллигативными свойствами являются следующие свойства: а осмотическое давление б давление насыщенного пара растворителя над раствором...
Свойства растворов электролитов iconМетодические указания для самостоятельной работы студентов под руководством преподавателя
Тема: Электрическая проводимость растворов электролитов. Кондуктометрический метод определения степени и константы ионизации слабых...
Свойства растворов электролитов iconПрактическая работа №1 Коллоидные растворы
Цель работы: познакомиться с видами дисперсных систем; опытным путем изучить свойства коллоидных растворов, отметить их отличие от...
Свойства растворов электролитов iconРеферат ученика 9 «Б» класса Сальникова Александра
Электропроводность электролитов. Факторы, влияющие на электропроводность растворов
Свойства растворов электролитов iconРадикальная полимеризация n-виниловых мономеров с азотосодержащими циклическими заместителями и свойства их водных растворов 02. 00. 06 высокомолекулярные соединения
Мономеров с азотосодержащими циклическими заместителями и свойства их водных растворов
Свойства растворов электролитов iconФизическая химия растворов
Интенсивные и экстенсивные свойства системы. Парциальные мольные величины. Методы определения парциальных мольных величин. Кажущиеся...
Свойства растворов электролитов iconБюллетень новых поступлений за апрель 2012г. 1 Г562 т 33
Теоретические и экспериментальные методы химии растворов / М. Г. Киселев [и др.]; отв ред. А. Ю. Цивадзе; Рос акад наук, Ин-т химии...
Свойства растворов электролитов iconФазовые равновесия и физико-химические свойства в рядах растворов солеЙ элементов iiа-группы
Работа выполнена на кафедре "Общая и неорганическая химия" Государственного образовательного учреждения высшего профессионального...
Разместите кнопку на своём сайте:
kurs.znate.ru


База данных защищена авторским правом ©kurs.znate.ru 2012
обратиться к администрации
kurs.znate.ru
Главная страница