Студопедия


Авиадвигателестроения Административное право Административное право Беларусии Алгебра Архитектура Безопасность жизнедеятельности Введение в профессию «психолог» Введение в экономику культуры Высшая математика Геология Геоморфология Гидрология и гидрометрии Гидросистемы и гидромашины История Украины Культурология Культурология Логика Маркетинг Машиностроение Медицинская психология Менеджмент Металлы и сварка Методы и средства измерений электрических величин Мировая экономика Начертательная геометрия Основы экономической теории Охрана труда Пожарная тактика Процессы и структуры мышления Профессиональная психология Психология Психология менеджмента Современные фундаментальные и прикладные исследования в приборостроении Социальная психология Социально-философская проблематика Социология Статистика Теоретические основы информатики Теория автоматического регулирования Теория вероятности Транспортное право Туроператор Уголовное право Уголовный процесс Управление современным производством Физика Физические явления Философия Холодильные установки Экология Экономика История экономики Основы экономики Экономика предприятия Экономическая история Экономическая теория Экономический анализ Развитие экономики ЕС Чрезвычайные ситуации ВКонтакте Одноклассники Мой Мир Фейсбук LiveJournal Instagram

Идеальные и реальные растворы. Растворение как физико-химический процесс




Глава 7. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКАЯ ТЕОРИЯ РАСТВОРОВ ЭЛЕКТРОЛИТОВ И НЕЭЛЕКТРОЛИТОВ

Механизм образования растворов и их классификация

Растворами называются гомогенные системы, содержащие не менее двух веществ. Как правило, вещество взятое в избытке и в том же агрегатном состоя­нии, что и сам раствор, принято считать растворителем, а компо­нент, взятый в недостатке – растворенным веществом.

В зависимости от агрегатного состояния растворителя разли­чают газообразные, жидкие и твердые растворы.

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, а также стекла.

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.

В процессе растворения частицы (ионы или молекулы) раство­ряемого вещества под действием хаотически движущихся частиц растворителя переходят в раствор, образуя в результате беспорядоч­ного движения частиц качественно новую однородную систему. Способность к образованию растворов выражена у разных ве­ществ в различной степени. Одни вещества способны смешиваться друг с другом в любых количествах (вода и спирт), другие – в ог­раниченных (хлорид натрия и вода).

По соотношению преобладания числа частиц, переходящих в раствор или удаляющихся из раствора, различают растворы насы­щенные, ненасыщенные и пересыщенные. По относительным коли­чествам растворенного вещества и растворителя растворы подразде­ляют на разбавленные и концентрированные.

Раствор, в котором данное вещество при данной температуре больше не растворяется, т.е. раствор, находящийся в равновесии с растворяемым веществом, называют насыщенным, а раствор, в котором еще можно растворить добавочное количество данного веще­ства – ненасыщенным.

Насыщенный раствор содержит максимально возможное (для данных условий) количество растворенного вещества. Следователь­но, насыщенным раствором является такой раствор, который нахо­дится в равновесии с избытком растворенного вещества.

Раствор, содержащий растворенного вещества больше, чем его должно быть в данных условиях в насыщенном растворе, называется пересыщенным. Пересыщенные растворы представляют собой не­устойчивые, неравновесные системы, в которых наблюдается само­произвольный переход в равновесное состояние. При этом выделя­ется избыток растворенного вещества и раствор становится насыщенным. Насыщенный и ненасыщенный растворы нельзя пу­тать с разбавленным и концентрированным. Разбавленные растворы – растворы с небольшим содержанием растворенного вещества; концентрированные растворы – растворы с большим содержанием растворенного вещества.




В зависимости от того, электронейтральными или заряженными частицами являются ком­поненты раствора, их подразделяют на молекулярные (растворы не­электролитов) и ионные (растворы электролитов). Одна из харак­терных особенностей растворов электролитов заключается в том, что они проводят электрический ток.

Известны две основные теории растворов: физическая и химиче­ская.

Физическая теория растворов предложена Вант-Гоффом и Аррениусом. Со­гласно этой теории, растворитель рассматривается как химически индифферентная среда, в которой равномерно распределены час­тицы (молекулы, ионы) растворенного вещества. При этом пред­полагается отсутствие межмолекулярного взаимодействия как ме­жду частицами растворенного вещества, так и между молекулами растворителя и частицами растворенного вещества. Частицы рас­творителя и растворенного вещества вследствие процессов диффу­зии перемешиваются и равномерно распределяются по всему объ­ему раствора. Физическая теория удовлетвори­тельно описывает поведение лишь малой группы растворов, так на­зываемых идеальных растворов, в которых частицы растворителя и частицы растворенного вещества действительно практически не взаимодействуют между собой. Примерами идеальных растворов являются многие газовые растворы. Не реагирующие между собой газы смешиваются друг с другом в неограниченных соотношениях. Газовые смеси подчиняются газо­вым законам, как и индивидуальные газы. Физические свойства та­кой смеси (плотность, теплоемкость, давление и др.) вычисляются как аддитивные (сложение) из свойств компонентов, ее составляющих.



Например, по закону Дальтона общее давление газовой смеси равно сумме парциальных давлений ее компонентов:

Робщ = Р1 + Р2 + …+ Рn

где Робщ – общее давление газовой смеси; Р1, Р2, ... , Рn парци­альные давления компонентов 1, 2, ..., п. Парциальным давлением данного газа в смеси называют давление, которое производил бы газ, если бы он занимал объем смеси.

Химическая или сольватная теория растворов предложена Д.И. Менделеевым. Суть этой теории состоит в том, что между частицами раство­ренного вещества и молекулами растворителя происходит взаимо­действие, в результате которого образуются нестойкие соединения переменного состава называемые сольватами или гидратами, если растворителем является вода. Главную роль в образовании сольватов играют непрочные межмолекулярные силы и, в частности, водо­родная связь.

Иногда гидратная вода настолько прочно связана с растворен­ным веществом, что при выделении его из раствора входит в состав его кристаллов. Кристаллические вещества, содержащие в своем составе воду, называются кристаллогидратами, а вода, входящая в структуру таких кристаллов, называется кристаллизационной. Так, кристаллогидрат сульфата ме­ди (медный купорос) СuSO4·5H2O (синего цвета), СоСl2·6H2O (розово-красного цвета), СоСl2·4H2O (красного цвета), СоСl2·2H2O (сине-фиолетового), СоСl2·H2O (темно-синего).

Довольно часто растворяемое вещество может и хи­мически взаимодействовать с растворителем, например хлор, рас­творяясь реагирует с водой (хлорная вода)

Сl2 + Н2О НСl + НОСl

Аммиак, растворяясь в воде, одновременно образует гидрат аммиака:

NH3 + H2O NH3·H2O NH4+ + OH

Как правило, при растворении поглощается или выделяется теп­ло и происходит изменение объема раствора. Объясняется это тем, что при растворении вещества происходят два процесса: разрушение структуры растворяемого вещества и взаимодействие частиц рас­творителя с частицами растворенного вещества. Оба эти процесса сопровождаются различными изменениями энергий. Так, при растворении серной кислоты в воде выделяется значительное количество теплоты, аналогичное явление наблюдается при раство­рении в воде безводного сульфата меди (экзотермические реакции). При растворении в воде нитрата калия или нитрата аммония темпе­ратура раствора резко понижается (эндотермические процессы), а при растворении в воде хлорида натрия температура раствора прак­тически не меняется.

Таким образом, растворы занимают промежуточное положе­ние между химическими соединениями и смесями. С одной стороны растворы, как и химические соединения, однородны. Образование растворов сопровождается, как правило, тепловым эффектом, что свидетельствует о взаимодействии растворенного вещества с моле­кулами растворителя. С другой стороны, в растворах нет строгого стехиометрического соотношения между растворенным веществом и растворителем.






Дата добавления: 2014-01-31; просмотров: 6360; Опубликованный материал нарушает авторские права? | Защита персональных данных | ЗАКАЗАТЬ РАБОТУ


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. 9060 - | 7211 - или читать все...

Читайте также:

  1. I. Кризисные процессы 1970-х гг
  2. I. Торможение процесса модернизации в Японии
  3. II. Внутриполитические процессы в 1979—1981 гг
  4. II. «Краткое изображение процессов и судебных тяжеб» (1715 г.) – общая характеристика правового документа. Место и значение документа в развитии российского государства и права
  5. III. Внутриполитические процессы 1950-х — начала 1960-х гг
  6. III. Механизмы регуляции количества ферментов. Количество фермента в клетке зависит от скорости его синтеза и распада, процессов необходимых для обновления фермента. Синтез и распад ферментов регулируется
  7. III. Политические процессы в КНР в 1963—1965 гг
  8. III. Растворы. Дисперсные системы. Полимеры
  9. III. Экономические процессы в конце XX в
  10. IV. Образовательный процесс
  11. IV. Определение участников процесса СП
  12. June, 2010. Аналогичная ситуация наблюдается в атмосферных процессах, в частности, в увеличении числа торнадо, ураганов, тропических штормов, наводнений и т.д. Глобальные


 

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


Генерация страницы за: 0.002 сек.