Значення розчинів. Класифікація розчинів.

Значення розчинів. Класифікація розчинів.

Розчин – це суміш двох і більше компонентів, які рівномірно розподілені один в одному.

 

Дисперсні системи

____________________│__________________

↓ ↓

Гомогенні Гетерогенні

↓ ________│____________

Істинні розчини ↓ ↓

(розміри часток < 1 нм) Колоїдні розчини Грубодисперсні

(розміри часток (розміри часток

1) молекулярні 1 – 150 нм) понад 100 нм)

 

2) йонні 1) золі 1) суспензії

2) гелі 2) емульсії

3) аерозолі

4) піни

5) пил

6) туман

 

Гетерогенні системи

 

Грубодисперсні розчини – зависі, характеризуються тим, що частки речовини мають досить великі розміри, частки можна розрізнити неозброєним оком.

Суспензії – зависі, у яких частки твердої речовини рівномірно розподілені між молекулами рідини (кава, ліки, фарби).

Емульсії – зависі, у яких крапельки однієї рідини рівномірно розподілені між молекулами іншої рідини (молоко, олія у воді).

Аерозолі – зависі, у яких крапельки рідини рівномірно розподілені між молекулами газоподібної речовини (туман, лак для волосся, балон з отрутохімікатами).

Піни – зависі, у яких газоподібні речовини рівномірно розподілені в рідині (збиті вершки, мильна піна).

Пил – зависі, у яких часки твердої речовини рівномірно розподілені в газоподібній речовині (смог).

Колоїдні розчини – дисперсні системи, у яких розміри часток досить малі, не видимі неозброєним оком, але помітні з допомогою спеціальних приладів.

Особливістю гетерогенних дисперсних систем є те, що вони нестійкі та з часом розпадаються на компоненти.

Істинні розчини – однорідні системи, що складаються з молекул розчиненої речовини й розчинника.

Особливістю істинних розчинів є те, що неможливо розглянути їх окремі компоненти, системи стійкі та зберігаються протягом тривалого часу.

 

Кристалогідрати.

 

Гідрати – дуже нестійкі сполуки, вони існують лише у розчині. Якщо з розчину випарити воду, то гідрати легко руйнуються. Проте є такі гідрати, що можуть утримувати воду навіть у твердому стані. Вони називаються кристалогідратами, а вода, що утримується в кристалах – кристалізаційною. Приклади найбільш відомих кристалогідратів:

CuSO₄ · 5 H₂O - мідний купорос

FeSO₄ · 7 H₂O - залізний купорос

Na₂SO₄ · 10 H₂O - глауберова сіль

Na₂CO₃ · 10 H₂O - каустична сода

CaSO₄ · 2 H₂O - гіпс.

Кристалізаційну воду можна видалити з таких сполук лише тривалим прожарюванням за високих температур.

 

Кількісний склад розчину. Масова частка розчиненої речовини.

 

Від кількості розчиненої речовини залежать властивості розчину. Тому завжди важливо знати кількісний склад розчину. Кількісною характеристикою розчину є ьасова частка розчиненої речовини.

Масова частка розчиненої речовини – це фізична величина, що дорівнює відношенню маси розчиненої речовини до маси розчину.

 

m речовини m речовини

W = ^{____________________,} або W % = ^{_________________} · 100%

m розчину m розчину

 

W – масова частка розчиненої речовини;

m речовини – масса розчиненої речовини у розчині;

m розчину - маса розчину.

 

Звідси можна вивести формули для обчислення різних складових розчину:

m речовини = m розчину · W; m розчину = m речовини / W.

 

Також використовуємо формули:

m розчину = m речовини + m розчинника

Звідси:

m речовини = m розчину ― m розчинника

m розчинника = m розчину – m речовини

 

Вправа. Розв´язати задачі, заповнити таблицю, знайшовши відповідні величини.

№ завдання m речовини, г m води, г m розчину, г w

1 17 183??

2 14 36??

3 25? 200?

4 50? 150?

5 8?? 0,2

6 12?? 0,06

7? 225 250?

8? 189 200?

9? 400? 0,2

10? 190? 0,05

11?? 300 0,1

12?? 600 0,15

 

Вправа. До розчину, що має масу 250 грамів та містить 10% кухонної солі додали:

а) 35 грамів кухонної солі; б) 50 грамів води.

Визначте масову частку кухонної солі в утвореному розчині.

 

Вправа. До розчину, що має масу 300 грамів та містить 8% питної соди додали:

а) 100 грамів води; б) 5 грамів питної соди.

Визначте масову частку кухонної солі в утвореному розчині.

 

Вправа. До 150 грамів 3%-ного розчину оцтової кислоти додали 50 грамів 30%-ного розчину оцтової кислоти. Обчислити масову частку оцтової кислоти в утвореному після змішування розчині.

 

Вправа. До 200 грамів 10%-ного розчину цукру додали 300 грамів 20%-ного розчину цукру. Обчислити масову частку цукру в утвореному після змішування розчині.

 

Обчислення за рівняннями реакцій у розчинах.

Завдання № 1

Обчисліть об’єм газу, що утворюється від взаємодії розчину калій карбонату масою 276 г з масовою часткою 20% з надлишком сульфатної кислоти.

Дано: mр-ну= 276 г w = 20% V(CO2)-?

Розв’язання 45,2 г х л K2CO3 + H2SO4 → K2SO4 + CO2 + H2O 1моль 1моль 1∙138 (г) 1 ∙ 22,4 (л) М(K 2CO3 ) = 138 г/моль mр-ни = 276 ∙ 0,2 = 45,2 г ;

Відповідь: V (CO₂) ≈ 7,34 л

Завдання №2

Обчислити масу 20% розчину барій хлориду, який необхідно додати до 80 г 15 %-ного розчину сульфатної кислоти до повного випадання осаду.

Дано: mр-ну(H2SO4) = 80 г w(H2SO4) =15% + BaCl2 w(BaCl2) = 20% m(BaCl2 ) -?

Розв’язання 12г H2SO4 + BaCl2 → BaSO4↓ + 2HCl 1моль 1 ∙98 (г) 1∙ 208 (г) М(H2SO4) = 98 г/моль М(BaCl2) = 208 г/моль mр-ни(H2SO4) = mр-ну ∙ w mр-ни(H2SO4) = 80 ∙ 0,15 = 12 г; ; моль Згідно рівняння реакції υ (H2SO4) = υ (BaCl2) = 0,122 моль m = υ ∙ М; m (BaCl2 ) = 0,122 ∙ 208 = 25,38 г mр-ну (BaCl2) = (25,38: 20) ∙ 100 = 126,88 г

Відповідь: m_р-ну (BaCl₂) = 126,88г

 

Вправа. Обчислити об´єм водню (н.у.), що виділиться під час взаємодії цинку з розчином, що має масу 146 грамів та містить 10% хлоридної кислоти.

 

Вправа. Обчислити об´єм водню, що виділиться під час взаємодії алюмінію з розчином, що має масу 245 грамів та містить 5% сульфатної кислоти.

 

Вправа. До розчину, що має масу 333 грами та містить 15% кальцій хлориду, додали достатню кількість розчину натрій карбонату. Обчислити масу утвореного внаслідок реакції осаду.

 

Вправа. До розчину, що має масу 376 грамів та містить 10% купрум (ІІ) нітрату, додали достатню кількість розчину натрій ортофосфату. Обчислити масу утвореного внаслідок реакції осаду.

 

Вправа. До розчину, що має масу 224 грами та містить 5% калій гідроксиду, додали достатню кількість ферум (ІІ) хлориду. Обчислити масу утвореного внаслідок реакції осаду.

 

Тепловий ефект реакції

Виділення або поглинання теплоти при хімічній реакції називають тепловим ефектом реакції. З'ясуємо причину його виникнення. Кожна речовина володіє внутрішньою енер­гією (її позначають латинською літерою ). Ця енергія складається з енергій всіх його часток (атомів, молекул, іонів) і енергій хімічних зв'язків між ними. Внутрішню енергію речовин виміряти неможливо.

Уявимо собі, що в разі деякої реакції загальна внутрішня енергія реагентів більше внутрішньої енергії продуктів:

Тоді в результаті реакції речовини «віддають» частину своєї енергії; відбувається виділення теплоти. Отже, дана реакція є екзотермічною.

Зменшення внутрішньої енергії речовин виразимо математично, використавши спеціальний знак (читається «дельта-аш»):

Якщо загальна внутрішня енергія реагентів менше внутрішньої енергії продуктів

то в результаті реакції речовини «споживають» енергію і теплота поглинається. Така реакція є ендотермічною:

У разі потреби тепловий ефект вказують разом з хімічним рівнянням:

(екзотермічна реакція)

(ендотермічна реакція)

Явище виділення (поглинання) теплоти при хімічній реакції узгоджується з принципом збереження енергії: енергія не виникає ні з чого, не зникає безслідно, а лише перетворюється з одного виду в іншій.

Термохімічне рівняння

Хімічне рівняння із записом числового значення теплового ефекту реакції називають термохімічним рівнянням.

Приклади термохімічних рівнянь:

Перше рівняння свідчить про те, що при розкладанні 1 моль сульфатної кислоти з утворенням 1 моль сульфур(VI) оксиду і 1 моль води поглинається 177 кДж теплоти.

 

Термохімічні розрахунки

Розглянемо, як розв'язують завдання на складання і використання термохімічних рівнянь.

ЗАВДАННЯ 1. При згоранні 0,5 моль фосфору в надлишку кисню виділилося 373 кДж теплоти. Скласти термохімічне рівняння.

Дано: ? (Р) = 0,5 моль Н = -373 кДж Знайти: термохімічне рівняння?

Розв'язок 1.Складаємо хімічне рівняння: 2. Розраховуємо тепловий ефект реакції. При згоранні 0,5 моль фосфору виділяється 373 кДж теплоти, а при згоранні 4 моль фосфору виділяється кДж теплоти;   3. Записуємо термохімічне рівняння: Відповідь:

 

ЗАВДАННЯ 2. Виходячи з термохімічного рівняння, визначити, яка кількість теплоти виділяється при згоранні 5,6л метану (н.у.).

Дано: Знайти:

Розв'язок 1. Знаходимо кількість речовини метану: 2. Обчислюємо кількість теплоти При згоранні 1 моль метану виділяється 802 кДж теплоти, а при згоранні 0,25 моль метану виділяється кДж теплоти;   Відповідь:При згоранні 5,6л метану виділяється 200,5 кДж теплоти.

Вправа. Які з реакцій є екзотермічними:

Вправа. Які з реакцій є ендотермічними:

Вправа. При сполученні 4,2г заліза з сіркою утворився ферум (ІІ) сульфід FeS і виділилася теплота, рівна 7,15 кДж. Складіть термохімічне рівняння реакції

Вправа. Термохімічне рівняння реакції розкладу вапняку: Скільки теплоти витрачається на розклад 1кг вапняку?

Чинників.

Вам відомо, що деякі хімічні реакції, наприклад горіння водню в хлорі, протікають дуже швидко; інші ж, наприклад, корозія заліза, - повільно. Для підвищення продуктивності хімічних виробництв необхідно створити умови, які сприяють прискоренню хімічних процесів. Чим швидше протікатиме та або інша хімічна реакція, тим більше в одиницю часу утворюється необхідного продукту. Деякі хімічні реакції завдають шкоди (іржа заліза, псування харчових продуктів). Швидкість таких небажаних реакцій необхідно уповільнити.

Швидкість реакції повинна визначатися зміною концентрації речовини, що прореагувала або утворюється, в одиницю часу. Концентрація речовини часто визначається числом молів в літрі.

Припустимо, що початкова концентрація сульфур (IV) оксиду в реакції окислення його до сульфур (VI) оксиду була 2 моль/л, а через 50 с стала 0,5 моль/л. В цьому випадку швидкість даної реакції дорівнює:

Це означає, що в кожну секунду в 1 л газової суміші 0,03 моль сульфур (IV) оксиду перетворюється на сульфур (VI) оксид. Якщо первинну концентрацію речовини позначити _, а через деякий час - , то швидкість реакції в загальному вигляді можна виразити так:

v_p = (C₁ – C₂) / (t₂ – t₁), або v_p = ∆C / ∆t.

Значення розчинів. Класифікація розчинів.

Розчин – це суміш двох і більше компонентів, які рівномірно розподілені один в одному.

 

Дисперсні системи

____________________│__________________

↓ ↓

Гомогенні Гетерогенні

↓ ________│____________

Істинні розчини ↓ ↓

(розміри часток < 1 нм) Колоїдні розчини Грубодисперсні

(розміри часток (розміри часток

1) молекулярні 1 – 150 нм) понад 100 нм)

 

2) йонні 1) золі 1) суспензії

2) гелі 2) емульсії

3) аерозолі

4) піни

5) пил

6) туман

 

Гетерогенні системи

 

Грубодисперсні розчини – зависі, характеризуються тим, що частки речовини мають досить великі розміри, частки можна розрізнити неозброєним оком.

Суспензії – зависі, у яких частки твердої речовини рівномірно розподілені між молекулами рідини (кава, ліки, фарби).

Емульсії – зависі, у яких крапельки однієї рідини рівномірно розподілені між молекулами іншої рідини (молоко, олія у воді).

Аерозолі – зависі, у яких крапельки рідини рівномірно розподілені між молекулами газоподібної речовини (туман, лак для волосся, балон з отрутохімікатами).

Піни – зависі, у яких газоподібні речовини рівномірно розподілені в рідині (збиті вершки, мильна піна).

Пил – зависі, у яких часки твердої речовини рівномірно розподілені в газоподібній речовині (смог).

Колоїдні розчини – дисперсні системи, у яких розміри часток досить малі, не видимі неозброєним оком, але помітні з допомогою спеціальних приладів.

Особливістю гетерогенних дисперсних систем є те, що вони нестійкі та з часом розпадаються на компоненти.

Істинні розчини – однорідні системи, що складаються з молекул розчиненої речовини й розчинника.

Особливістю істинних розчинів є те, що неможливо розглянути їх окремі компоненти, системи стійкі та зберігаються протягом тривалого часу.