2020-04-07
80
20.02.2020
Общие понятия о растворах
Наиболее распространенными физико-химическими системами являются растворы, среди которых заметно выделяются истинные растворы. Самая характерная особенность истинного раствора состоит в том, что растворенное вещество находится в нем в виде атомов молекул или ионов, равномерно окруженных атомами, молекулами или ионами растворителя. Иначе говоря, истинные растворы однофазны, т.е. в них отсутствует граница раздела между растворителем и растворенным веществом.
Таким образом, растворами называют гомогенные смеси переменного состава. Растворы могут существовать в любом из агрегатных состояний: твердое – растворы металлов, жидкое – растворы твердых, жидких и газообразных веществ в жидкостях, газообразное – смеси газов. Например, воздух можно рассматривать как раствор кислорода и других газов (СО2, благородные газы) в азоте. Морская вода – это водный раствор различных солей воде. Металлические сплавы – твердые растворы одних металлов в других.
Итак, любой раствор состоит, как минимум, из двух компонентов – индивидуальных веществ, одно из которых считают растворителем, а другое – растворенным веществом. Однако такое деление очень условно, а для веществ, смешивающихся в любых соотношениях (например, вода – серная кислота, серебро – золото), лишено смысла.
Способность к образованию растворов выражена в различной степени у различных индивидуальных веществ. Одни вещества способны растворяться друг в друге неограниченно (вода-спирт), другие – лишь в ограниченных количествах (подавляющее большинство солей, кислот и оснований в воде).
Растворимость веществ существенно зависит от природы растворяемого вещества и растворителя, температуры и давления. Различная растворимость веществ тесно связана с характером взаимодействия молекул растворителя и растворенного вещества.
Раствор, в котором данное вещество при данной температуре уже больше не растворяется, т.е. раствор, находящийся в равновесии с растворенным веществом, называется насыщенным, а раствор, в котором еще можно растворить некоторое количество данного вещества, - ненасыщенным. Для подавляющего большинства растворов растворимость растворенных веществ воде увеличивается с повышением температуры. Если раствор, насыщенный при нагревании, осторожно охладить до комнатной температуры так, чтобы растворенное вещество не выделилось в виде отдельной фазы, то образуется пересыщенный раствор. Таким образом, пересыщенным называется раствор, в котором при данной температуре содержится большее количество растворенного вещества, чем в насыщенном растворе. Пересыщенный раствор нестабилен (часто также встречается термин “метастабилен”), и при изменении условий (например, энергичное встряхивание раствора “соль-вода” или внесение в него кристаллика той же соли – затравки для кристаллизации) образуется насыщенный раствор, и выпадают кристаллы соли, находящейся в пересыщенном растворе в избытке.
Для приближенного выражения состава раствора пользуются понятиями концентрированный раствор и разбавленный раствор.
Концентрированным называется раствор, в котором масса растворенного вещества соизмерима с массой растворителя. Две величины называются соизмеримыми или одного порядка, если их численные значения отличаются не более, чем в 10 раз, при условии, что эти величины выражены в одинаковых единицах. Например, 40%-ый раствор является концентрированным, т.к. в нем на каждые 4г растворенного вещества приходится 60г растворителя. Массы растворенного вещества и растворителя соизмеримы: 60/40=1,5. 4%-ый раствор того же вещества является разбавленным, т.к. масса растворителя (96г) и масса растворенного вещества (4г) в нем несоизмеримы: 96.4=24.
Ориентировочная граница между разбавленным и концентрированным раствором – 10%. Однако следует помнить, что деление растворов на концентрированные и разбавленные и указанная граница между ними весьма условны.
Кроме того следует различать понятия: концентрированный и насыщенный раствор; разбавленный и ненасыщенный раствор.
Насыщенные растворы далеко не всегда содержат большое количество растворенного вещества, т.е. далеко не всегда концентрированные – все зависит от растворимости вещества. Так, насыщенный раствор сульфата кальция при 200С содержит 0,1г CaSO4на 100г воды и является очень разбавленным.
Точный состав растворов выражают различными способами, используя понятие концентрации.
23.03.2020
ТЕОРИЯ ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКОЙ ДИССОЦИАЦИИ
Растворы всех веществ можно разделить на две группы: проводят электрический ток или проводниками не являются.
С особенностями растворения веществ можно познакомиться экспериментально, исследуя электропроводность растворов этих веществ с помощью прибора, изображённого на рисунке
Пронаблюдайте за следующим экспериментом «Изучение электрической проводимости веществ».
Для объяснения особенностей водных растворов электролитов шведским ученым С. Аррениусом в 1887 г. была предложена теория электролитической диссоциации. В дальнейшем она была развита многими учеными на основе учения о строении атомов и химической связи. Современное содержание этой теории можно свести к следующим трем положениям:
1. Электролиты при растворении в воде или расплавлении распадаются (диссоциируют) на ионы – положительно (катионы) и отрицательно (анионы) заряженные частицы.
Ионы находятся в более устойчивых электронных состояниях, чем атомы. Они могут состоять из одного атома - это простые ионы (Na+, Mg2+, Аl3+ и т.д.) - или из нескольких атомов - это сложные ионы (NО3-, SO2-4, РОЗ-4 и т.д.).
2. В растворах и расплавах электролиты проводят электрический ток.
Под действием электрического тока ионы приобретают направленное движение: положительно заряженные ионы движутся к катоду, отрицательно заряженные - к аноду. Поэтому первые называются катионами, вторые - анионами. Направленное движение ионов происходит в результате притяжения их противоположно заряженными электродами.
ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТЬ РАСПЛАВОВ
ИСПЫТАНИЕ ВЕЩЕСТВ НА ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТЬ
| ВЕЩЕСТВА | |
| ЭЛЕКТРОЛИТЫ | НЕЭЛЕКТРОЛИТЫ |
| Электролиты – это вещества, водные растворы или расплавы которых проводят электрический ток | Неэлектролиты – это вещества, водные растворы или расплавы которых не проводят электрический ток |
| Вещества с ионной химической связью или ковалентной сильнополярной химической связью – кислоты, соли, основания | Вещества с ковалентной неполярной химической связью или ковалентной слабополярной химической связью |
| В растворах и расплавах образуются ионы | В растворах и расплавах не образуются ионы |
ПАМЯТКА
ЭЛЕКТРОЛИТЫ И НЕЭЛЕКТРОЛИТЫ
ТЕПЛОВЫЕ ЭФФЕКТЫ ПРИ РАСТВОРЕНИИ ВЕЩЕСТВ В ВОДЕ
3. Диссоциация - обратимый процесс: параллельно с распадом молекул на ионы (диссоциация) протекает процесс соединения ионов (ассоциация).
Поэтому в уравнениях электролитической диссоциации вместо знака равенства ставят знак обратимости. Например, уравнение диссоциации молекулы электролита КA на катион К+ и анион А- в общем виде записывается так:
КА ↔ K+ + A-
