Параметрами состояния раствора являются температура, давление и состав

ОБЩИЕ СВОЙСТВА РАСТВОРОВ

Раствор –гомогенная система, состоящая из двух и более компонентов, состав которой может изменяться в некоторых пределах без скачкообразного изменения свойств

 

Растворы разделяют на твердые, жидкие и газообразные (газовые смеси)

Бинарный раствор состоит из двух компонентов: растворителя и растворенного вещества.

Параметрами состояния раствора являются температура, давление и состав

Способы выражения состава раствора

Массовая долякомпонента – отношение массы растворенного вещества к массе раствора (безразмерная величина):

Молярная доля:

Массовая концентрация – отношение массы растворенного вещества к объему раствора: , размерность[г/л]

Молярная концентрация ( или молярность раствора) определяется количеством моль растворенного вещества, содержащихся в единице объема раствора; размерность [моль/л]:

M, например, 2M HCl – в 1 л раствора содержится 2 моль HCl

Молярная концентрация эквивалентов (или нормальность раствора) C _экв – количество моль эквивалентов растворенного вещества, содержащихся в единице объема раствора, размерность [моль/л] (моль-экв/л):

, -эквивалентное число

«н», например, 2н – в 1 л раствора содержится 2 моль эквивалентов серной кислоты

, = 2

так как молярная масса эквивалента серной кислоты равна половине ее молярной массы, т. е. один моль содержит два моль эквивалентов кислоты:

Моляльная концентрация (моляльность) определяется отношением количества моль растворенного вещества n к массе растворителя :

,

где m – масса растворенного вещества, г; M – молярная масса растворенного вещества, г/моль.

Моляльная концентрация относится к 1 кг растворителя; её размерность [моль/кг]

Образование раствора

т.е. процесс растворения самопроизвольный при постоянных параметрах (давление, температура, объем

Стадии образования раствора:

1. фазовое превращение, сопровождающееся как увеличением, так и уменьшением энтальпии и энтропии;

2. сольватация, представляющая химическое взаимодействие молекул растворенного вещества и растворителя (в случае растворения в – гидратация);

3. диффузионная стадия, в результате которой частицы растворяемого вещества равномерно распределяются между частицами растворителя, ее вклад в теплоту растворения незначительный

Процесс растворения – самопроизвольный, т. е. :

– раствор ненасыщенный

– раствор насыщенный (растворимость предельная при Т=const)

Пересыщенный раствор –неустойчивый (метастабильный)

Растворимость данного вещества равна концентрации его насыщенного раствора при определенной температуре.

 

Молярная растворимость оценивается количеством моль растворенного вещества в 1 л насыщенного раствора ( )

, вещество считается нерастворимым в данном растворителе

– малораство-римо

– растворимо

Растворимость веществ также зависит от природы растворителя ("подобное растворяется в подобном")

Растворимость в разных растворителях,

Растворитель
Диэлектрическая проницаемость, ε
Растворимость, моль/л	6,8	0,141	0,021

 

Растворимость газов в жидкостях

Закон Генри (1808 г.): растворимость газа в жидкости прямо пропорциональна его давлению над жидкостью: ,

где – концентрация газа в жидкости, – коэффициент пропорциональности, зависящий от природы газа, – давление

Для некоторых растворителей

Растворитель	,	,		Растворитель	,	,
Вода	0,516	1,86		Уксусная кислота	3,1	3,9
Бензол	2,57	5,12		Нитробен-зол	5,27	6,9

Понятие об осмосе

Осмос – явление самопроизвольного перехода растворителя в раствор (или из раствора с меньшей концентрацией в более концентрированный) через полупроницаемую перегородку

.

1 – сосуд с раствором

2 – полупроницаемая перегородка

(животные ткани или полимер)

3 – сосуд с водой (растворителем)

 

 

Гидростатическое избыточное давление, создаваемое раствором, препятствующее диффузии растворителя через полупроницаемую перегородку в раствор, называется осмотическим давлением

- уравнение Вант-Гоффа

• осмотическое давление клеточного сока растений –

от Па (у болотных растений) до Па (у степных)

• осмотическое давление крови человека – 800 000

 

Растворы электролитов

Теория электролитической диссоциации ( С. Аррениус, 1887 г.)

1. Электролиты – это вещества, которые при растворении или расплавах распадаются на ионы (катионы «+»; анионы «–»); процесс распада на ионы – электролитическая диссоциация

2. Ионы отличаются от нейтральных атомов как по строению, так и по свойствам

3. В растворе или расплаве ионы движутся хаотически; при пропускании электрического тока: катионы – к катоду (-); анионы –

к аноду (+)

 

Электролиты - ионные проводники, ток в которых переносят ионы

(проводники второго рода).

Различают:

жидкие электролиты (водные растворы кислот, оснований, солей);

неводные растворы (растворителями в которых как неорганические соединения, например, жидкие аммиак или цианистый водород, так и органические соединения, например, уксусная кислота);

расплавы твердых веществ с преимущественно ионным типом химической связи.

Электролит состоит из положительно и отрицательно заряженных ионов, при наложении электрического поля движение ионов становится направленным: катионы перемещаются к отрицательному электроду, анионы – к положительному.

Проводимость электролитов

Диссоциация воды

Вода –слабый электролит, ( ):

или точнее

С недиссоциированных молекул воды: ,

С = const, поскольку воды очень мала

можно заменить ионным произведением воды :

водородный показатель среды ;

гидроксидный показатель среды

В нейтральной среде:

,

В кислотной среде:

В щелочной среде:

 

Для сильных электролитов вместо «концентрация электролита» и «концентрации ионов электролита» введены понятия «активность электролита » и «активности ионов и »:

; ;

где – средние ионные коэффициенты активности, характеризующие отклонение свойств электролита от идеального состояния

Для 1–1 зарядного сильного электролита типа KA:

,

Константа равновесия:

 

Мерой взаимодействия ионных атмосфер является ионная сила раствора электролита:

где - молярная концентрация иона; - заряд иона

Метод расчета среднего ионного коэффициента активности сильного электролита с использованием ионной силы (Дебай и Хюккель):

Для бинарного электролита KA:

 

Для более концентрированных растворов бинарных электролитов:

где – заряды ионов, произведение которых взято по модулю,

I – ионная сила раствора электролита

Для очень разбавленных растворов (C )

 

Или в общем виде

где – константа диссоциации слабой кислоты (a – acid, англ, кислота)

Гидролиз протекает ступенчато через стадию образования кислой соли :

1 -я ступень гидролиза

2 -я ступень гидролиза:

3. Гидролизу по катиону и аниону подвергаются соли, образованные cлабыми основаниями и слабыми кислотами, например, , , , и др.

 

В результате гидролиза соли образуются слабые основания и кислоты:

Константа гидролиза:

Раствор соли может иметь кислотную (pH 7), если ;

основную (pH > 7), если , или нейтральную, если , реакцию

 

Степень гидролиза h есть отношение числа частиц, подвергшихся превращению, к их общему числу, которое можно выразить через отношение концентраций соли:

Связь константы гидролиза, степени гидролиза и концентрации соли (закон разбавления Оствальда):

Если , то ;

Если в растворе находится несколько солей, одна из которых подвергается гидролизу по катиону (например, соли , , ), другая – по аниону (например, соли, содержащие ионы , ), то происходит взаимное усиление гидролиза, и процесс идет до полного разложения солей:

,

 

 

ОБЩИЕ СВОЙСТВА РАСТВОРОВ

Раствор –гомогенная система, состоящая из двух и более компонентов, состав которой может изменяться в некоторых пределах без скачкообразного изменения свойств

 

Растворы разделяют на твердые, жидкие и газообразные (газовые смеси)

Бинарный раствор состоит из двух компонентов: растворителя и растворенного вещества.

Параметрами состояния раствора являются температура, давление и состав