Молярная масса – это масса одного моля вещества

Обозначается – М. Измеряется в г/моль.

Молярная масса равна отношению массы вещества к соответствующему количеству вещества.

M=m/v

где М – молярная масса вещества, v – количество вещества, т – масса вещества.

 

БИЛЕТ №5

Закон сохранения массы и его значение в химии. Закон постоянства состава.

Закон сохранения массы- в химии, масса веществ, вступивших в реакцию, равна массе образовавшихся веществ. Все химические процессы, происходящие в природе, подчиняются закону сохранения массы веществ, поэтому он является единым законом природы. В результате химических реакций атомы не исчезают и не возникают, а происходит их перегруппировка. Так как число атомов до и после реакции остается неизменным, то общая масса тоже не изменяется.

был установлен русским ученым М.В. Ломоносовым и французским ученым А. Лоран-де-Лавуазье

Современная формулировка закона постоянства состава вещества:
Каким бы способом ни было получено вещество, его химический состав и свойства остаются неизменными.

Закон был установлен в 1799 году французским химиком Ж.-Л. Прустом на основании анализа многих химических соединений, для которых состав и свойства оставались постоянными независимо от времени, места и способа их получения.

БИЛЕТ № 6

Закон Авогадро и его следствия. Молярный объем газа. Уравнение Менделеева-Клапейрона и объединенный закон Бойля-Мариотта и Гей-Люссака.

Закон Авогадро — В равных объемах различных газов при постоянных температуре и давлении содержится одинаковое число молекул.

Из Закона Авогадро выводится 2 следствия:

Следствие 1: Один моль любого газа при одинаковых условиях занимает одинаковый объем

Следствие 2: Отношение масс одинаковых объемов двух газов есть величина постоянная для данных газов

моль любого газа при н. у. занимает одинаковый объём, равный 22,4 л. Этот объём называется молярный и обозначается Vm

Клапейрона-Менделеева уравнение, уравнение состояния идеального газа, устанавливающее связь между его объемом V. давлением р и абс. температурой Т. Имеет вид:

pV=nRT.

где n - число молей газа, R = 8,31431 Дж/моль.К) - газовая постоянная. Для 1 моля газа pv=RT, где v-молярный объем.

Объединяя законы Бойля - Мариотта и Гей-Люссака (уравнения 1 и 2), можно получить следующее уравнение:

которое является математическим выражением объединенного газового закона, или закона состояния газов. Он позволяет вычислить, например, объем газа при определенных температуре и давлении, если известен его объем при других значениях температуры и давления.

БИЛЕТ №7

Строение атома. Первоначальные теории строения атома и современная модель состояния электрона в атоме.

При химических реакциях ядра атомов остаются без изменений, изменяется лишь строение электронных оболочек вследствие перераспределения электронов между атомами. Способностью атомов отдавать или присоединять электроны определяются его химические свойства.

Электрон имеет двойственную (корпускулярно-волновую) природу. Благодаря волновым свойствам электроны в атоме могут иметь только строго определенные значения энергии, которые зависят от расстояния до ядра. Электроны, обладающие близкими значениями энергии образуют энергетический уровень. Он содержит строго определенное число электронов - максимально 2n2. Энергетические уровни подразделяются на s-, p-, d- и f- подуровни; их число равно номеру уровня.

В 1903 году, вскоре после открытия электрона, английский физик Джозеф Джон Томсон предложил модель атома в виде положительно заряженной по объему сферы диаметром около 10^-10 метра, внутрь которой вкраплены электроны. Суммарный отрицательный заряд электронов компенсируется положительным зарядом сферы. Когда электроны колеблются относительно центра сферы, атом излучает свет. Томсон считал, что электроны группируются в слои вокруг центра сферы.

В модели предложенной Томсоном, масса атома равномерно распределена по его объему. Ошибочность такого предположения вскоре показал английский физик Эрнест Резерфорд. В 1908 - 1911 годах под его руководством были выполнены опыты по рассеянию альфа-частиц (ядер гелия) металлической фольгой. Эти опыты убедительно показали, что почти вся масса атома сосредоточена в очень малом объёме - атомном ядре, диаметр которого примерно в 10 000 раз меньше диаметра атома. Большинство альфа-частиц пролетает мимо массивного ядра, не задевая его, но изредка происходит столкновение альфа-частицы с ядром, и тогда она может отразиться назад.

Новая теория строения атома опирается на однозначную достоверность факта излучения электромагнитных волн электроном, движущимся с ускорением. Из этой достоверности следует вывод о том, что каждый электрон в атоме не движется вокруг ядра, а статически связан с ним электрическими и гравитационными силами.

Направление и сила действия таких связей определяется:

зарядом ядра;

общим количеством электронов;

количеством электронов на внешней электронной оболочке;

общей энергией системы.

 

БИЛЕТ №8

Строение атома. Строение электронных оболочек атомов. Электронные формулы атомов элементов I – IV периодов периодической системы.

В атоме число электронов равно заряду ядра. Заряд ядра есть порядковый номер элемента в Периодической системе. Следовательно, атомы каждого следующего химического элемента в Периодической системе имеют на один электрон больше, чем предыдущего.

При описании электронного строения атома указывают, как его электроны распределены по энергетическим уровням. Электроны сначала занимают уровни с меньшей энергией, потом с большей. Так сначала заполняется первый энергетический уровень, если есть еще электроны, то потом второй, третий и т. д. Количество энергетических уровней в атомах определяется номером периода, в котором расположен химический элемент, к которому принадлежит атом.

На первом энергетическом уровне может быть только два электрона. Поэтому в первом периоде только два химических элемента — водород и гелий. Когда на каком-то уровне расположено только максимально возможное для него количество электронов, то говорят, что этот уровень завершен. Так первый энергетический уровень завершен у всех элементов, кроме водорода.

У элементов второго периода постепенно заполняется второй энергетический уровень. На втором энергетическом уровне максимально может находиться 8 электронов. Поэтому во втором периоде восемь химических элементов.

На третьем энергетическом уровне максимально может находиться 18 электронов. Однако в третьем периоде этот уровень внешний. На любом внешнем уровне не может находиться более 8 электронов. Поэтому в третьем периоде третий энергетический уровень заполняется только до 8 включительно электронов, и, следовательно, третий период, также как и второй содержит только 8 химических элементов.

В четвертом периоде третий энергетический уровень уже не является внешним, поэтому заполняется до 18 электронов включительно. У первых двух элементов 4-го периода (K, Ca) заполняется внешний энергетический уровень. Так у калия на него идет один электрон, а у кальция 2. Далее у элементов со скандия (Sc) до цинка (Zn) заполняется третий энергетический уровень, а на внешнем остается 2 электрона. После цинка с галлия (Ga) снова заполняется четвертый энергетический уровень до 8 электронов у криптона (Kr).

Вообще максимальное количество электронов на каждом энергетическом уровне определяется по формуле 2n2, где n — номер уровня. Так, если уровень второй, то 2 * 2² = 8, а если 3-й, то 2 * 3² = 18

БИЛЕТ №9

Периодический закон Д.И. Менделеева и его обоснование с точки зрения электронного строения атомов. Современная формулировка периодического закона.

Открытие периодического закона и разработка периодической системы химических элементов Д. И. Менделеевым явились вершиной развития химии в XIX в. Обширная сумма знаний о свойствах 63 элементов, известных к тому времени, была приведена в стройный порядок.

Менделеев считал, что основной характеристикой элементов являются их атомные веса, и в 1869 г. впервые сформулировал периодический закон:

Свойства простых тел, а также формы и свойства соединений элементов находятся в периодической зависимости от величины атомных весов элементов.

Несмотря на всю огромную значимость такого открытия, периодический закон и система Менделеева представляли лишь гениальное эмпирическое обобщение фактов, а их физический смысл долгое время оставался непонятным. Причина этого заключалась в том, что в XIX в. совершенно отсутствовали какие-либо представления о сложности строения атома.

Данные о строении ядра и о распределении электронов в атомах позволяют рассмотреть периодический закон и периодическую систему элементов с фундаментальных физических позиций. На базе современных представлений периодический закон формулируется так:

Свойства простых веществ, а также формы и свойства соединений элементов находятся в периодической зависимости от величины заряда ядра атома (порядкового номера).

БИЛЕТ №10

Периодические свойства элементов.

Так как электронное строение элементов изменяется периодически, то, соответственно, периодически изменяются и свойства элементов, определяемые их электронным строением, такие как энергия ионизации, размеры атомов, окислительно-восстановительные и другие свойства. Рассмотрим лишь периодичность энергии ионизации, сродства к электрону, электроотрицательности и размеров атомов. Периодичность других свойств будет рассмотрена позднее.

Первой энергией ионизации I1называетсяэнергия, необходимая для удаления одного моля электронов от одного моля атомов какого-либо элемента. В результате ионизации атомы превращаются в положительно заряженные ионы.

Сродство к электрону – это энергетический эффект присоединения моля электронов к молю нейтральных атомов. Например: Э + е- = Э-.

Электроотрицательность (ЭО) – это характеристика способности атомов в соединениях притягивать к себе электроны. Необходимо учитывать, что эта способность атомов зависит от типа соединений, валентного состояния элемента и имеет условный характер.

Атомные радиусыэлементов не имеют строго определенных границ из-за корпусколярно-волнового характера электронов. Поэтому абсолютное значение радиуса атома определить невозможно.

БИЛЕТ № 11

Периодическая система элементов и её структура. Большие и малые периоды, группы и подгруппы. Зависимость свойств элементов от их положения в периодической системе.

Классификация химических элементов основана на их свойствах и свойствах их соединений. Химические свойства очень сложны и многообразны, поэтому все попытки классифицировать элементы, исходя только из химических свойств образуемых ими веществ, оказывались неудачными. Только привлечение характеристики, лежащей вне области химии - относительного атомного веса элементов - стало первым шагом для создания стройной системы химических элементов.

Современная периодическая система элементов имеет семь периодов, из которых I, II и III называются малыми периодами, а IV, V, VI и VI - большими периодами. I, II и III периоды содержат по одному ряду элементов, IV, V и VI - по два ряда, VII период незаконченный. Все периоды, за исключением I, содержащего лишь 2 элемента, начинаются щелочным металлом и заканчиваются благородным газом.

В больших периодах изменение свойств при переходе от активного металла к благородному газу происходит более плавно, чем в малых периодах. Большие периоды состоят из четных и нечетных рядов.

Группа периодической системы химических элементов — последовательность атомов по возрастанию заряда ядра, обладающих однотипным электронным строением.

Номер группы определяется количеством электронов на внешней оболочке атома (валентных электронов) и, как правило, соответствует высшей валентности атома.

В короткопериодном варианте периодической системы группы подразделяются на подгруппы — главные (или подгруппы A), начинающиеся с элементов первого и второго периодов, и побочные(подгруппы В), содержащие d-элементы. Подгруппы также имеют названия по элементу с наименьшим зарядом ядра (как правило, по элементу второго периода для главных подгрупп и элементу четвёртого периода для побочных подгрупп). Элементы одной подгруппы обладают сходными химическими свойствами.

Каждый элемент стремится к 8-электронному внешнему энергетическому уровню всеми возможными способами. У элементов первых двух групп на внешнем уровне 1 (1 группа) и 2 (2 группа) электрона. Этим элементам проще отдать эти электроны, чтобы электронов было 8. В ов-реакциях они являются восстановителями. Элементы 6 и 7 группы стараются в реакциях отнять недостающее количество электронов, поэтому в окислительно-восстановительных реакциях являются окислителями. Элементы, расположенные посередине таблицы в равной степени могут быть как окислителями, так и восстановителями. Все зависит от того, с кем они вступают в реакцию. Например, углерод может отдать 4 электрона, а может принять 4 электрона.

 

БИЛЕТ № 12

Ионная и ковалентная (полярная и неполярная) связи. Их свойства.

Если молекула образована одинаковыми атомами (O₂, H₂, Cl₂), то между ними образуется неполярная ковалентная связь. В таком случае валентные электроны притягиваются атомами с равной силой, поэтому общее электронное облако расположено симметрично относительно обоих атомов. Электронная пара, образующая связь, в равной степени принадлежит обоим атомам.

Если ковалентную связь в молекуле образуют атомы разных элементов, то она будет полярной. В полярной ковалентной связи электронная пара смещена к атому с большей электроотрицательностью, то есть к тому, который сильнее притягивает электроны. Поскольку электроотрицательность у каждого химического элемента своя, то смещение в полярных связях может быть разное. Чем больше разница между электроотрицательностями, тем больше будет полярность связи. В полярной связи электронное облако смещено к тому элементу, который притягивает к себе электроны. Так в молекуле HF по сравнению с HI полярность связи больше, т. к. фтор более электроотрицательный элемент.

В молекулах с полярными ковалентными связями из-за того, что электронное облако смещено, молекула приобретает отрицательный и положительный заряд в разных своих точках. То есть молекула становится полярной — диполем. Так происходит в молекуле воды, где электроны водорода смещаются к атому кислорода, в результате у водородов больше положительный заряд, а у кислорода отрицательный.

Небольшой отрицательный заряд (δ-) у атома, к которому смещены электроны, равен положительному заряду (δ+) на атоме, от которого оттягиваются атомы. (Если рассматривать двухатомные молекулы).

Однако бывают молекулы с полярной связью, которые неполярны, т. е. не являются диполями. Так молекула углекислого газа CO₂ неполярна. Хотя 4 внешних электрона углерода оттянуты по 2 к атомам кислорода, но из-за того, что углерод расположен в центре молекулы, она в целом неполярна.

Полярная ковалентная связь также характеризуется длинной связи (расстоянием между ядрами атомов). Ядра находятся друг от друга на таком расстоянии, на котором энергия молекулы минимальна. Это состояние достигается, когда электронные облака максимально перекрываются. Обычно чем больше размеры атомов, тем больше в них длина связи. Так в молекуле водорода (H₂) длина связи самая маленькая.

Когда атом образует несколько полярных связей, то связи образуют определенный угол между собой — валентный угол (от 90° до 180°). Так в CO₂ угол между связями равен 180°. Валентные углы определяют геометрическую форму молекулы.

Ионная связь объясняется следующим образом: атом - типичный металл - теряет свой валентный электрон, превращаясь в катион. Атом – типичный неметалл - принимает электрон, превращаясь в анион.

Na0 – = Na+ (катион)
Cl0 + = Cl-- (анион)

Ионная связь является максимально полярной. Она образуется атомами тех элементов, которые имеют максимально различные электроотрицательности, т. е. ионная связь образуется щелочными и щелочно-земельными металлами и галогенами:KF; CaCl2; NaI. Ионная связь имеет два основных свойства:

· ненаправленность,

· ненасыщаемость.

Эти два свойства тесно связанны между собой. Два иона: катион и анион полностью не могут компенсировать силовые поля друг друга, поэтому для компенсации своих зарядов каждый ион вынуждает притягивать из пространства дополнительные ионы противоположного знака. В этом заключается ненасыщаемость. Так как электрическое поле иона имеет сферический характер, то для ионной связи характерна ненаправленность. Благодаря тому, что энергия ионизации больше энергии сродства к электрону, полного перехода электронов не происходит даже в случае атомов с очень большой разностью электроотрицательности. Таким образом, соединений с чисто ионной связью не существует. Можно говорить лишь о доле ионной связи. В силу особенностей ионной связи, т.е. её полярности, ненаправленности и ненасыщаемости, молекулы с ионной связью являются достаточно относительным понятием. В водных растворах и расплавах ионные молекулы полностью диссоциированы на ионы: AB=A++B-. Двух- и трёхионных соединений не существует, а весь кристалл ионного соединения можно рассматривать как молекулу, состоящую из огромного числа ионов

БИЛЕТ № 13

Донорно-акцепторная связь.

Донорно-акцепторная связь (координационная связь, семиполярная связь) — химическая связь между двумя атомами или группой атомов, осуществляемая за счет неподеленной пары электронов одного атома (донора) и свободного уровня другого атома (акцептора). Донорно-акцепторная связь образуется часто при комплексообразовании за счет свободной пары электронов, принадлежавшей (до образования связи) только одному атому (донору). Донорно-акцепторная связь отличается от обычной ковалентной только происхождением связевых электронов.

Реакция аммиака с кислотой состоит в присоединении протона, отдаваемого кислотой, к неподеленным электронам азота:

В ионе NH4+ все четыре связи азота с водородом равноценны, хотя отличаются происхождением. Донорами могут быть атомы азота, кислорода, фосфора, серы и др. Роль акцепторов могут выполнять протон, а также атомы с незаполненным октетом, напр. атомы элементов III группы таблицы Д. И. Менделеева, а также атомы-комплексообразователи, имеющие незаполненные энергетические ячейки в валентном электронном слое. Донорно-акцепторная связь называется иначе семиполярной (полуполярной), так как на атоме-доноре возникает эффективный положительный заряд, а на атоме-акцепторе — эффективный отрицательный заряд. Изображают эту связь стрелкой, направленной от донора к акцептору.

БИЛЕТ № 14

Водородная связь (межмолекулярная и внутримолекулярная) и ее влияние на свойства веществ.

Атом водорода, соединенный с атомом фтора, кислорода или азота (реже - хлора, серы или других неметаллов), может образовывать еще одну дополнительную связь. Это открытие, сделанное в восьмидесятых годах девятнадцатого столетия, связывают с именами русских химиков М.А. Ильинского и Н.Н. Бекетова. Было установлено, что некоторые водородсодержащие группы атомов часто образуют устойчивую химическую связь с электроотрицательными атомами, входящими в состав другой или той же самой молекулы. Такая химическая связь получила название водородной связи.

Водородная связь - это взаимодействие между двумя электроотрицательными атомами одной или разных молекул посредством атома водорода

Водородные связи обнаружены во многих химических соединениях. Они возникают, как правило, между атомами фтора, азота и кислорода (наиболее электроотрицательные элементы), реже - при участии атомов хлора, серы и других неметаллов. Прочные водородные связи образуются в таких жидких веществах, как вода, фтороводород, кислородсодержащие неорганические кислоты, карбоновые кислоты, фенолы, спирты, аммиак, амины. При кристаллизации водородные связи в этих веществах обычно сохраняются. Поэтому их кристаллические структуры имеют вид цепей (метанол), плоских двухмерных слоев (борная кислота), пространственных трехмерных сеток (лед).

Если водородная связь объединяет части одной молекулы, то говорят о внутримолекулярной водородной связи. Это особенно характерно для многих органических соединений. Если же водородная связь образуется между атомом водорода одной молекулы и атомом неметалла другой молекулы (межмолекулярная водородная связь), то молекулы образуют довольно прочные пары, цепочки, кольца.

Водородные связи влияют на физические (т.кип. и т.пл., летучесть, вязкость, спектральные характеристики) и химические (кислотно-основные) свойства соединений.

Межмолекулярные водородные связи обусловливают ассоциацию молекул, что приводит к повышению температур кипения и плавления вещества. Например, этиловый спирт c₂h₅ oh, способный к ассоциации, кипит при +78,3°С, а диметиловый эфир СН₃ОСН₃, не образующий водородных связей, лишь при-24°С (молекулярная формула обоих веществ С ₂Н₆О).

 

БИЛЕТ № 15

Металлическая связь и ее особенности

Металлы объединяют свойства, имеющие общий характер и отличающиеся от свойств других веществ. Такими свойствами являются сравнительно высокие температуры плавления, способ­ность к отражению света, высокая тепло- и электропроводность. Эти особенности обязаны существованию в металлах особого вида связи — металлической связи.

Металлическая связь — связь между положительными иона­ми в кристаллах металлов, осуществляемая за счет притяжения электронов, свободно перемещающихся по кристаллу. В соот­ветствии с положением в периодической системе атомы металлов имеют небольшое число валентных электронов. Эти электроны достаточно слабо связаны со своими ядрами и могут легко отры­ваться от них. В результате в кристаллической решетке металла появляются положительно заряженные ионы и свободные элек­троны. Поэтому в кристаллической решетке металлов существует большая свобода перемещения электронов: одни из атомов будут терять свои электроны, а образующиеся ионы могут принимать эти электроны из «электронного газа». Как следствие, металл представляет собой ряд положительных ионов, локализованных в определенных положениях кристаллической решетки, и большое количество электронов, сравнительно свободно перемещающихся в поле положительных центров. В этом состоит важное отличие металлических связей от ковалентных, которые имеют строгую направленность в пространстве.

Металлическая связь отличается от ковалентной также и по прочности: ее энергия в 3-4 раза меньше энергии ковалентной связи.

БИЛЕТ №16

Основные классы кристаллических решеток (металлические, ионные, молекулярные и атомные структуры).

С точки зрения внутреннего устройства любое вещество может находиться в одном из трех состояний – жидком, газообразном и твердом. При этом именно последнее характеризуется наибольшей устойчивостью, что обусловлено тем, что кристаллическая решетка подразумевает не только четкое расположение атомов или молекул в строго определенных местах, но и необходимость приложения достаточно большой силы, чтобы связи между этими элементарными частицами разорвать.

Особенности ионной решетки.

Структура любого вещества, находящегося в твердом состоянии, обязательно предполагает периодическую повторяемость молекул и атомов сразу в трех измерениях. При этом в зависимости от того, что находится в узловых пунктах, кристаллическая решетка может быть ионной, атомной, молекулярной и металлической. Что касается первой разновидности, то здесь базовыми компонентами служат разнополярно заряженные ионы, между которыми возникают и действуют так называемые кулоновские силы. При этом сила взаимодействия находится в прямой зависимости от радиусов заряженных частиц.

Металлическая кристаллическая решетка

Такая решетка представляет собой сложную систему, состоящую из катионов металла, в пространстве между которыми перемещаются отрицательно заряженные электроны. Именно наличие этих элементарных частиц придает решетке устойчивость и твердость, ибо они служат своеобразными компенсаторами для положительно заряженных катионов.

Атомная решётка

Достаточно интересной с точки зрения строения является атомная кристаллическая решетка. Уже из названия можно сделать вывод, что в ее узлах располагаются атомы, удерживающиеся за счет ковалентных связей. Многие ученые в последние годы относят данный тип взаимодействия к семейству неорганических полимеров, так как строение данной молекулы во многом определяется валентностью входящих в ее состав атомов.

Основные характеристики молекулярной решетки

Молекулярная кристаллическая решетка является наименее устойчивой из всех представленных. Все дело в том, что уровень взаимодействия находящихся в ее узлах молекул крайне низкий, а энергетический потенциал определяется целым рядом факторов, основную роль в которых играют дисперсионные, индукционные и ориентационные силы

Влияние кристаллической решетки на свойства объектов Таким образом, кристаллическая решетка во многом определяет свойства того или иного вещества. Например, атомные кристаллы плавятся при чрезвычайно высокой температуре и обладают повышенной твердостью, а вещества с металлической решеткой являются прекрасными проводниками электрического тока.

 

БИЛЕТ № 17

Обратимые и необратимые реакции. Понятие химического равновесия. Принцип Ле-Шателье.

Реакции, которые протекают только в одном направлении и завершаются полным превращением исходных реагирующих веществ в конечные вещества, называются необратимыми.

Примером такой реакции может служить разложение хлората калия (бертолетовой соли) при нагревании:

2KClO ₃ = 2KCl + 3O ₂ ↑

Обратимыми называются такие реакции, которые одновременно протекают в двух взаимно противоположных направлениях.

Химическим равновесием называется такое состояние химической системы, при котором количества исходных веществ и продуктов не меняются со временем.

Если на равновесную систему воздействовать извне, изменяя какой-нибудь из факторов, определяющих положение равновесия, то в системе усилится то направление процесса, которое ослабляет это воздействие

В некоторых учебных пособиях формулировку принципа Ле Шателье упрощают: равновесная система, на которую оказывают воздействие, смещает равновесие так, чтобы уменьшить влияние этого воздействия. На самом деле не всякое воздействие может приводить к смещению равновесия, а только определяющее. Например, рассмотрим ту же реакцию между H₂ и I₂. Давление в данной конкретной системе не является определяющим фактором, поскольку в прямой и обратной реакциях образуется одинаковое количество молекул газа. В итоге ни одна из реакций не получает преимущества при изменении концентраций газов и положение равновесия не меняется. Таким образом, для смещения равновесия надо изменять только те параметры, которые являются для данной реакцииопределяющими. В рассмотренном случае давление не является таким фактором.

БИЛЕТ № 18

Растворы и их классификация. Газообразные, твердые и жидкие растворы.

Растворы – это гомогенные (однофазные) системы переменного состава, состоящие из двух или более веществ (компонентов).

По характеру агрегатного состояния растворы могут быть газообразными, жидкими и твердыми. Обычно компонент, который в данных условиях находится в том же агрегатном состоянии, что и образующийся раствор, считают растворителем, остальные составляющие раствора – растворенными веществами. В случае одинакового агрегатного состояния компонентов растворителем считают тот компонент, который преобладает в растворе.

Газообразными растворами являются воздух и другие смеси газов.

К жидким растворам относят гомогенные смеси газов, жид­костей и твердых тел с жидкостями.

Твердыми растворами являются многие сплавы, например, металлов друг с другом, стёкла. Наибольшее значение имеют жидкие смеси, в которых растворителем является жидкость. Наи­более распространенным растворителем из неорганических ве­ществ, конечно же, является вода. Из органических веществ в качестве растворителей используют метанол, этанол,диэтиловый эфир, ацетон, бензол, четыреххлористый углерод и др.

БИЛЕТ № 19

Зависимость растворимости веществ от их природы, природы растворителя, давления и температуры.

 

Рас­творимость веществ в различных растворителях, например в воде, ко­леблется в широких пределах. Если в 100 г воды при комнатной температуре растворяется более 10 г вещества, то такое вещество принято называть легкорастворимым; если менее 1 г вещества – ма­лорастворимым, наконец, вещество считается практически нераство­римым если в 100 г воды переходит менее 0,1 г вещества. К легко­растворимым веществам относятся поваренная соль (при 20 °С в 100 г воды растворяется 35,8 г NaCl), медный купорос СuSO₄·5H₂O (20,7 г), аммиак NH₃(67,9 г); труднорастворимые вещества – гипс СаSO₄ (0,195 г),; практически не­растворимые – сульфат бария ВаSO₄ (0,00023 г), хлорид серебра АgСl (0,00015 г), карбонат кальция СаСО₃ (0,00013 г). Абсолютно нерастворимых веществ не существует.

На растворимость веществ в общем случае оказывает влияние природа растворяемого вещества и природа растворителя, температура, давление.

Влияние природы растворителя и растворяемого вещества. Опытным путем установлено правило, согласно ко­торому подобное растворяется в подобном. Так, вещества с ион­ным (соли, щелочи) или полярным (спирты, альдегиды) типом связи хорошо растворимы в полярных растворителях, например, в воде. И наоборот, растворимость кислорода в бензоле, например, на порядок выше, чем в воде, так как молекулы О₂ и С₆Н₆ неполярны.

растворимость жидкостей в жидкостях очень сложным обра­зом зависит от их природы. Можно выделить три класса жидкостей, различающихся способностью к взаимному растворению.

1. Жидкости, практически не растворяющиеся друг в друге (Н₂О – Нg, Н₂О – С₆Н₆).

2. Жидкости, неограниченно растворяющиеся друг в друге (Н₂О – С₂Н₅OН, Н₂О – СН₃СООН).

3. Жидкости, ограниченно растворяющиеся друг в друге (Н₂О – С₂Н₅OС₂Н₅, Н₂О – С₂H₆NH₂).

Влияние температуры на растворимость газов, жидкостей и твердых веществ. С повышением температуры растворимость почти всех твердых веществ и вза­имная растворимость жидкостей увеличивается.

Раство­римость газов в жидкостях с повышением температуры уменьшается. Известно, что если оставить в теплом помещении стакан с холодной водой, то через некоторое время внутренние стенки стакана покрыва­ются пузырьками воздуха.

Влияние давления. В отличие от твердых веществ и жидкостей, на растворимость газов очень сильно влияет давление, под кото­рым находится газ. Если же давление газа увеличить, например, в два раза, то во столько же раз увеличится и концентрация его молекул над жидкостью, а сле­довательно, и скорость растворения газа. В общем виде зависимость растворимости газов от давления вы­ражается законом Генри: при постоянной температуре раствори­мость газа в жидкости прямо пропорциональна его давлению над жидкостью.

БИЛЕТ № 20

Способы выражения состава раствора (массовая доля, молярная доля, молярная концентрация, коэффициент растворимости)

 

Растворимость – способность вещества растворяться в том или ином растворителе.

Растворитель – компонент раствора, агрегатное состояние которого не изменяется при образовании раствора.

Растворенное вещество – компоненты раствора за исключением растворителя.

Классификация растворов (по содержанию растворенного вещества, по агрегатному состоянию).

Насыщенный раствор – термодинамически устойчивая равновесная система, в которой скорость растворения вещества равна скорости выделения его из раствора.

Ненасыщенный раствор – термодинамически устойчивая неравновесная система, в которой концентрация вещества меньше, чем в насыщенном растворе, и поэтому скорость растворения больше скорость выделения.

Пересыщенный раствор – термодинамически неустойчивая псевдоравновесная система, в которой концентрация вещества больше, чем в насыщенном растворе, и поэтому скорость выделения больше скорости растворения.

Концентрированный раствор – раствор с высоким содержанием растворенного вещества.

Разбавленный – с низким содержанием растворенного вещества.

Гомогенные растворы – истинные растворы.

Гетерогенные растворы – коллоидные растворы

Массовая доля – отношение массы растворенного вещества к массе раствора

ω(в-ва) = m(в-ва)/m(р-ра)

Мольная доля – отношение количества вещества в сумме количеств вещества и растворителя

χ(в-ва) = n(в-ва)/(n(в-ва)+n(р-ра))

Молярная концентрация – отношение количества растворенного вещества к объему раствора

С(в-ва) = n(в-ва)/V(р-ра) (моль/л)

Коэффициент растворимости – характеристика раствора, означающая число единиц массы безводного вещества, насыщающего при данных условиях 100 единиц массы растворителя. Измеряется в m (г) вещества на 100 г растворителя.

БИЛЕТ№21

Растворы электролитов. Основные положения теории электролитической диссоциации. Диссоциация кислот, оснований, солей в растворе.

Электроли́т — вещество, которое проводит электрический ток вследствие диссоциации на ионы, что происходит в растворах и расплавах, или движения ионов в кристаллических решётках твёрдых электролитов. Примерами электролитов могут служить водные растворы кислот, солей и оснований и некоторые кристаллы (например, иодид серебра, диоксид циркония). Электролиты — проводники второго рода, вещества, электропроводность которых обусловлена подвижностью положительно или отрицательно заряженных ионов.

РАСТВОРЫ ЭЛЕКТРОЛИТОВ, содержат в заметных концентрациях ионы-катионы и анионы, образующиеся в результате электролитической диссоциации молекул растворенного в-ва. Р-ритель (чистый или смешанный) обычно в сколько-нибудь значит. степени не диссоциирован. Растворы электролитов обладают способностью проводить электрич. ток и относятся к проводникам второго рода. Благодаря увеличению общего числа частиц коллигативные св-ва бесконечно разбавленных растворов электролитов (т. е. св-ва, зависящие только от концентрации растворенного в-ва, но не от его природы) существенно отличаются от тех же св-в растворов неэлектролитов. Этим, в частности, объясняется увеличение осмотич. давления в сравнении со значением, предсказываемым законом Вант-Гоффа (см. Осмос), понижение давления пара р-рителя над р-ром в сравнении с предсказываемым Рауля законом и др. Наличием ионов обусловлены также классификация растворов электролитов, особенности теоретич. подходов в сравнении с др. классами р-ров. Наиб. изучены водные растворы электролитов, играющие важную роль во многих биол., геол. и техн. процессах. Неводные растворы электролитов служат средой для проведения синтеза и электрохим. процессов, используются в совр. технологиях (создание новых химических источников тока, солнечных батарей, процессы разделения в-в и др.).