Вопрос 14.Растворимость веществ в жидкостях, факторы, влияющие на растворимость

Раствори́мость — способность вещества образовывать с другими веществами однородные системы — растворы, в которых вещество находится в виде отдельных атомов, ионов, молекул или частиц.

Факторы, влияющие на растворимость

Природа растворяемого вещ-ва

Природа растворителя

Температура

Давление

 

15. Способы выражения содержания растворимого вещества в растворе

В химической практике применяются растворы с различным содержанием растворенного вещества. Для таких растворов используют следующие способы выражения концентрации растворенного вещества: массовая доля и мольная доля растворенного вещества, молярная и моляльная концентрации, молярная концентрация эквивалента.

16. Свойства разбавленных растворов неэлектролитов. Законы Рауля.

Понижение давления пара растворителя над раствором пропорционально мольной доле растворенного вещества. Суть явления с физической точки зрения - уменьшение поверхности испарения. С химической точки зрения - уменьшение количества молекул растворителя за счет сольватации.

- I закон Рауля

Повышение Т кипения раствора - понижение давления пара растворителя приводит к необходимости увеличения температуры, при которой p_пара=p_атм (кипение).

Понижение температуры замерзания раствора (p_{пара над ж.=pпара над тв.}).

Повышение Т кипения и понижение Т замерзания раствора не зависят от природы растворенного вещества, а зависят только от количества растворенных частиц (моляльной концентрации) -II закон Рауля.

DТ_кип. = Еm, Е - эбулиоскопическая константа

DТ_зам. = Кm, К - криоскопическая константа

Е и К - характеристики растворителя.

 

 

17. Явление осмоса, осмотическое давление. Закон Вант-Гоффа

Явление, связанное со способностью проходить через мембрану, в частности, только молекул растворителя, называется осмосом, а вызываемое им изменение давления по обе стороны мембраны – осмотическим давлением.

 

По Вант-Гоффу осмотическое давление раствора численно равно тому газовому давлению, которое имело бы растворенное вещество, будучи переведенным в газообразное состояние в том же объеме и при той же температуре. Поскольку объем (разбавление) обратно пропорционален концентрации, то закон Вант-Гоффа можно записать в виде

 

 

18. Растворы электролитов, изотонический коэффициент. Теория электролитической диссоциации. Константа диссоциации.

Законы Рауля и принцип Вант-Гоффа не выполняются для растворов (даже бесконечно разбавленных), которые проводят электрический ток – растворов электролитов. Для учета этих отклонений Вант-Гофф внес в уравнение (35) для растворов электролитов поправку – изотонический коэффициент:

(37)

Аналогичная поправка вносится в законы Рауля и изотонический коэффициент определяется следующим образом:

(38)

Изотонический коэффициент для растворов электролитов всегда больше единицы, причем с разбавлением раствора i возрастает и стремится к некоторому целочисленному значению. Обобщая экспериментальные данные, Вант-Гофф пришел к выводу, что растворы электролитов всегда ведут себя так, будто они содержат больше частиц растворенного вещества, чем следует из аналитической концентрации: повышение температуры кипения, понижение температуры замерзания и осмотическое давление для них всегда больше, чем вычисленные. Для объяснения особенностей свойств растворов электролитов С.Аррениус предложил теорию электролитической диссоциации, основывающуюся на следующих постулатах:

1. Электролиты в растворах распадаются на ионы – диссоциируют;

2. Диссоциация является обратимым равновесным процессом;

3. Силы взаимодействия ионов с молекулами растворителя и друг с другом малы (т.е. растворы являются идеальными).

Диссоциация электролитов в растворе происходит под действием полярных молекул растворителя; наличие ионов в растворе предопределяет его электропроводность. Для оценки полноты диссоциации в теории электролитической диссоциации вводится понятие степень диссоциации α, которая равна отношению числа молекул n, распавшихся на ионы, к общему числу молекул растворённого вещества N:

(39)

Величина степени диссоциации зависит от природы растворителя и растворенного вещества, концентрации раствора и температуры. По величине степени диссоциации электролиты подразделяются на три группы: сильные (α ≥ 0.7), средней силы (0.3 < α < 0.7) и слабые (α ≤ 0.3). К сильным электролитам относятся почти все соли (кроме Рb(СН₃СОО)₂, НgСl₂, СdСl₂), большинство неорганических кислот и щелочей; к слабым – все органические кислоты, вода, NН₄ОН, Н₂S и т.д. Электролитами средней силы являются некоторые неорганические кислоты: НF, НСN, Н₃PO₄.

Процесс диссоциации слабых электролитов является обратимым и в системе существует динамическое равновесие, которое может быть описано константой равновесия, выраженной через концентрации образующихся ионов и непродиссоциировавших молекул, называемой константой диссоциации. Для некоторого электролита, распадающегося в растворе на ионы в соответствии с уравнением:

константа диссоциации выразится следующим соотношением:

(40)

Для бинарного (распадающегося на два иона) электролита выражение (40) можно переписать в следующем виде:

(41)

Поскольку концентрация каждого иона для бинарного электролита равна произведению степени диссоциации α на общую концентрацию электролита С, выражение (41) в этом случае можно записать следующим образом:

(42)

Для растворов слабых электролитов можно считать, что (1 – α) приближённо равно 1. Тогда получаем:

(43) (44)

 

19. Степень диссоциации, сильные и слабые электролиты.

Электролитическая диссоциация относится к обратимым процессам, поэтому в растворах электролитов наряду с распадом соединений на ионы имеет место и обратный процесс – их соединение.

Распад соединений на ионы обозначают стрелкой →

Обратный процесс (соединение) обозначают стрелкой ←

Например:

HNO₂ ⇄ H⁺ + NO₂^–

 

Степень диссоциации (α) – это отношение числа продиссоциировавших (распавшихся) на ионы молекул (n) к общему числу растворенных молекул (N):

n

α = —

N

 

Сильные электролиты при растворении в воде практически полностью диссоциируют на ионы независимо от их концентрации в растворе.

Поэтому в уравнениях диссоциации сильных электролитов ставят знак равенства (=).

К сильным электролитам относятся:

- растворимые соли;

- многие неорганические кислоты: HNO₃, H₂SO₄, HCl, HBr, HI;

- основания, образованные щелочными металлами (LiOH, NaOH, KOH и т.д.) и щелочно-земельными металлами (Ca(OH)₂, Sr(OH)₂, Ba(OH)₂).

 

Слабые электролиты в водных растворах лишь частично (обратимо) диссоциируют на ионы.

Поэтому в уравнениях диссоциации слабых электролитов ставят знак обратимости (⇄).

К слабым электролитам относятся:

- почти все органические кислоты и вода;

- некоторые неорганические кислоты: H₂S, H₃PO₄, H₂CO₃, HNO₂, H₂SiO₃ и др.;

- нерастворимые гидроксиды металлов: Mg(OH)₂, Fe(OH)₂, Zn(OH)₂ и др.

 

 

20. Реакции в растворах электролитов.

 

21.Диссоциация воды. Ионное произведение воды. Водородный и гидроксильный показатели.

Чистая вода, хоть и плохо (по сравнению с растворами электролитов), но может проводить электрический ток. Это вызвано способностью молекулы воды распадаться (диссоциировать) на два иона которые и являются проводниками электрического тока в чистой воде (ниже под диссоциацией подразумевается электролитическая диссоциация - распад на ионы):

H₂O ↔ H⁺ + OH^-

ионное произведение воды:

K = [H⁺] • [HO^-]/55,6 моль/л
1,8•10^-16 • 55,6 моль/л = [H⁺] • [HO^-]
10^-14 = [H⁺] • [HO^-]

 

Для удобства, концентрации [H⁺] и [HO^-] выражают в виде водородного показателя pH и гидроксильного показателя pOH. pH и pOH - это отрицательные десятичные логарифмы концентраций [H⁺] и [HO^-] (правильнее использовать не концентрацию, а активность) соответственно:

pH = -lg[H⁺]

pOH = -lg[OH^-]

 

Вопрос 22

Гидро́лиз — Это химическая реакция взаимодействия вещества с водой, при которой происходит разложение этого вещества и воды с образованием новых соединений.

Константа гидролиза — константа равновесия гидролитической реакции. Так константа гидролиза соли равна отношению произведения равновесных концентраций продуктов реакции гидролиза к равновесной концентрации соли с учетом стехиометрических коэффициентов.

Вопрос 23

Овр — это реакции, в результате которых происходит изменение степеней окисления атомов химических элементов или ионов, образующих реагирующие вещества

Сте́пень окисле́ния — вспомогательная условная величина для записи процессов окисления, восстановления и окислительно-восстановительных реакций

Как определить степень окисления?

Электроотрицательность – это способность атомов притягивать к себе электроны других элементов.

Степень окисления указывается над элементом: Br₂⁰, Na⁰, O⁺²F₂^-1, K⁺Cl^- и т.д.

Она может быть отрицательной и положительной.

- Степень окисления простого вещества (несвязанное, свободное состояние) равна нулю.

- Степень окисления кислорода у большинстве соединений равна -2 (исключение составляют пероксиды Н₂О₂, где она равна -1 и соединения с фтором – O⁺²F₂^-1, O₂⁺¹F₂^-1).

- Степень окисления простого одноатомного иона равна его заряду: Na⁺, Ca⁺².

- Водород в своих соединениях имеет степень окисления равную +1 (исключения составляют гидриды - Na⁺H^- и соединения типа C⁺⁴H₄^-1).

- В связях «металл-неметалл» отрицательную степень окисления имеет тот атом, который обладает большей электрооприцательностью (данные об элеткроотрицательности приведены в шкале Полинга): H⁺F^-, Cu⁺Br^-, Ca⁺²(NO₃)^- и т.д.