Другие способы выражения состава раствора
Лекция №1.
ПОНЯТИЕ «РАСТВОР». ХИМИЧЕСКАЯ ТЕОРИЯ РАСТВОРОВ».
Растворы имеют важное значение в жизни и практической деятельности человека. Растворами являются все важнейшие физиологические жидкости (кровь, лимфа и т.д.). Организм - сложная химическая система, и подавляющее большинство химических реакций в организме происходит в водных растворах. Именно по этой причине человеческий организм на 70 % состоит из воды, а сильное обезвоживание организма наступает быстро и является очень опасным состоянием.
Многие технологические процессы, например получение соды или азотной кислоты, выделение и очистка редких металлов, отбеливание и окрашивание тканей, протекают в растворах.
Чтобы понять механизм многих химических реакций, необходимо изучить процессы, протекающие в растворах.
Понятие «раствор». Виды растворов
Раствор- твердая, жидкая или газообразная гомогенная система, состоящая из двух или более компонентов.
Гомогенная система состоит из одной фазы.
Фаза- часть системы, отделенная от других ее частей поверхностью раздела, при переходе через которую свойства (плотность, теплопроводность, электропроводность, твердость и т.д.) изменяются скачкообразно. Фаза может быть твердой, жидкой, газообразной.
Наиболее важным видом растворов являются жидкие растворы, но в широком смысле растворы также бывают еще твердые (сплав латунь: медь, цинк; сталь: железо, углерод) и газообразные (воздух: смесь азота, кислорода, углекислого газа и различных примесей).
|
|
|
Раствор содержит не менее двух компонентов, из которых один является растворителем, а другие - растворенными веществами.
Растворитель - это компонент раствора, находящийся в том же агрегатном состоянии, что и раствор. Растворителя в растворе по массе всегда больше, чем остальных компонентов. Растворенное вещество находится в растворе в виде атомов, молекул или ионов.
От растворов отличаются:
Суспензия– это система, состоящая из мелких твердых частиц, взвешенных в жидкости (тальк в воде)
Эмульсия - это система, в которой одна жидкость раздроблена в другой, не растворяющей ее жидкости (т.е. мелкие капли жидкости, находящихся в другой жидкости: например,бензин в воде).
Аэрозоль - газ со взвешенными в нем твердыми или жидкими частицами (туман: воздух и капли жидкости)
Суспензии, эмульсии и аэрозоли состоят из нескольких фаз, они не гомогенны и являются дисперсными системами. Суспезии, эмульсии и аэрозоли – не растворы!
Химическая теория растворов.
Растворитель химически взаимодействует с растворенным веществом.
Химическая теория растворов создана Д.И. Менделеевым в конце ХIХ в. на основании
|
|
|
следующих экспериментальных фактов:
1) Растворение любого вещества сопровождается поглощением или выделением теплоты. То есть растворение является экзотермической или эндотермической реакцией.
Экзотермический процесс - процесс, сопровождающийся выделением тепла во внешнюю среду (Q>0).
Эндотермический процесс - процесс, сопровождающийся поглощением тепла из внешней среды (Q<0).
(пример: растворение CuSO4 - экзотермический процесс, NH4Cl – эндотермический).
Объяснение: чтобы молекулы растворителя могли оторвать частицы растворенного вещества друг от друга, необходимо затратить энергию (это эндотермическая составляющая процесса растворения), при взаимодействии частиц растворяемого вещества с молекулами растворителя энергия выделяется (экзотермический процесс). В результате тепловой эффект растворения определяется более сильной составляющей.
(Пример: при растворении 1моль вещества в воде на разрыв его молекул потребовалось 250 кДж, а при взаимодействии образовавшихся ионов с молекулами растворителя выделилось 450 кДж. Каков суммарный тепловой эффект растворения? Ответ: 450-250=200 кДж, экзотермический эффект, т.к. экзотермическая составляющая больше эндотермической).
|
|
|
2) Смешение компонентов раствора с определенным объемом не дает суммы объемов (пример: 50 мл этилового спирта +50 мл воды при смешении дают 95 мл раствора).
Объяснение : благодаря взаимодействию молекул растворенного вещества и растворителя (притяжению, химическому связыванию и т.п.) объем «экономится».
Внимание ! Масса раствора строго равна сумме масс растворителя и растворенных веществ.
3) При растворении некоторых бесцветных веществ образуются окрашенные растворы. (пример: CuSO 4 – бесцветный, дает синий раствор).
Объяснение : при растворении некоторых бесцветных солей образуются окрашенные кристаллогидраты.
Вывод: Растворение – это сложный физико-химический процесс, при котором происходит взаимодействие (электростатическое, донорно-акцепторное, образование водородной связи) между частицами растворителя и растворенных веществ.
Процесс взаимодействия растворителя с растворенным веществом называется сольватацией. Продукты этого взаимодействия – сольваты. Для водных растворов применяются термины гидратация и гидраты.
Иногда при выпаривании воды кристаллы растворенного вещества оставляют часть молекул воды в своей кристаллической решетке. Такие кристаллы называются кристаллогидратами. Записываются так: CuSO4*5Н2О. То есть, каждая молекула сульфата меди CuSO4 удерживает около себя 5 молекул воды, встраивая их в свою кристаллическую решетку.
|
|
|
Задания для закрепления.
1. Вычислить молярную массу CuSO4*5Н2О.
2. При растворении 1 моля вещества в воде на разрыв связей в молекулах потребовалось 500кДж, а при взаимодействии образовавшихся ионов с молекулами воду выделилось 400кДж. Каков суммарный тепловой эффект растворения?
Примечание: * означает знак умножения
Лекция 2.
«СПОСОБЫ ВЫРАЖЕНИЯ СОСТАВА РАСТВОРА»
1. Что такое объем, в чем он измеряется? Сколько миллилитров содержится в литре?
2. Что такое масса, в чем она измеряется? Сколько граммов содержится в килограмме?
3. Что такое плотность? В чем она измеряется? Какова плотность воды?
4. Могут ли литры разных жидкостей иметь разную массу? Почему?
5. Что такое процент?
Состав раствора может выражаться различными способами – как с помощью безразмерных единиц (долей или процентов), так и через размерные величины - концентрации.
Концентрация
Концентрация показывает, какая масса вещества (в граммах) или его количество (в молях) содержится в 1л раствора.
1) Массовая концентрация – отношение массы (в граммах) растворенного вещества (В) к соответствующему объему раствора (в литрах). Показывает, какая масса вещества содержится в 1л раствора.
а(В)= m (В)/ V (раствора), [г/л]
Масса растворенного вещества выражается в граммах, а объем раствора в литрах.
Задача : В 800мл раствора содержится 10г NaCl. Вычислите массовую концентрацию NaCl
в данном растворе.
Решение : а(NaCl)=m(NaCl)/V(раствора)=10/0,8=12,5г/л.
Ответ: а(NaCl)=12,5г/л
Задача: массовая концентрация NaCl в растворе составляет 15 г/л. Какая масса NaCl
содержится в 3 л раствора?
Решение: а(NaCl)=m(NaCl)/V(раствора), отсюда
m(NaCl)= а(NaCl)* *V(раствора)=15*3=45г.
Ответ: в 3л раствора содержится 45г NaCl.
2) Молярная концентрация - отношение количества (в молях) растворенного вещества (В) к соответствующему объему раствора (в литрах). Показывает, какое количество вещества (в молях) содержится в литре раствора.
c ( B )= n ( B )/ V (раствора), [моль/л]
Количество растворенного вещества выражается в молях, а объем раствора – в литрах.
Задача: в 2 л раствора NaCl содержится 175,5 г соли. Какова молярная концентрация соли?
Решение: М(NaCl)=58,5г/моль. Найдем количество молей NaCl
n(NaCl)=m(NaCl )/ М(NaCl)=175,5/58,5=3моль.
Тогда с(NaCl)==n(NaCl )/V(раствора)=3/2=1,5моль/л.
Ответ: с(NaCl)=1,5моль/л.
Замечание: в научной литературе часто употребляются следующие обозначения молярных
концентраций:
1М раствор (читается «одномолярный раствор», концентрация раствора составляет 1моль/л)
0,1М раствор (читается «децимолярный раствор», концентрация составляет 0,1моль/л)
0,01М раствор (читается «сантимолярный раствор», концентрация составляет 0,01 моль/л)
Другие способы выражения состава раствора
Массовая доля и массовый процент - это отношение массы растворенного вещества к массе
раствора, в котором это вещество содержится. Выражается в долях единицы или в процентах.
w ( B )= m ( B )/ m (р-ра) или w ( B )= m ( B )*100/ m (р-ра)
Массы растворенного вещества и раствора должны быть выражены в одинаковых единицах, например в граммах или килограммах.
Задача: в 220 г воды растворили 30 г NaCl. Найти массовую долю растворенной соли в растворе.
Решение: найдем массу раствора m(р-ра)= m(воды)+m(соли)=220+30=250г.
Тогда w (NaCl) = m(NaCl )*100/m(р-ра)=30*100/250=12%.
Ответ: w (NaCl) = 12%.
Задачи на разведение
При решении задач на разведение концентрированных растворов следует помнить, что
Дата добавления: 2021-05-18; просмотров: 51; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!