Лекция (40) (Сборник презентаций лекций)

Растворы (часть1)Общие понятияНобелевские премии• 1901 г. – Вант-Гофф – первый Нобелевский лауреат, хим.кинетика, осмос• 1903 г. – Аррениус – электролитическая теория,диссоциация• 1909 г. – Оствальд – закон разведения• 1925 г. – Зигмонди – коллоидная химияРаствор – однофазная много-(двух-)компонентная системапеременного составаКока – кола = раствор Ж+Т (сахар в воде), Ж+Ж (фосфорная кислота в воде),Ж+Г (диоксид углерода в воде), коллоидный растворНа пути к новой фазе4«Раствор» квантовых точек –золь (наноТ + Ж)6Рубиновый лазер (тв. р-р)монокристалл Аl2О3, легированный(~0,05 масс.

% Сr3+ )9Раствор как системаПересыщениеПересыщение ( ) =( р-ра - насыщ. р-ра)/ насыщ. р-ра= f(переохлаждения)(степень отклонения отравновесного состояния)1. изменение температуры (обычно - охлаждение)2. изменение состава раствора (обычно – испарениерастворителя или добавление «высаливателя», а такжеизменение ионной силы и pH)3. кристаллизация при химической реакцииПереохлажденный растворСтеклянная мозаика:стекло как переохлажденныйрасплав•••••••••Осветлители: (NH4)2SO4, NaCl,As2O3, …Соединения Fe, Cr2O3 и CuO –зеленыйCrO3, NiO, Fe2O3 – желтый,коричневыйCuO и CoO – синийNiO и Mn2O3 – фиолетовыйCoO, MnO и Se – розовыйКоллоидные Cu и Au – красно –рубиновыйМолочное и опалесцирующеестекло – стеклокерамика илиследы расслаивания0.15-0.30% AgCl – фотохромныестеклаРастворимость газов в водеПадение растворимости газов с температурой: энтальпийные эффекты слабы,энтропия может уменьшаться! Как правило, увеличение растворимости твердых тел стемпературой: затраты энергии на разрушение кристаллической решетки за счетвозрастания энтропииГололедСмешение жидкостейМетоды химической гомогенизацииГидротермальный ростГидротермально выращенныекристаллы пьезокварцаТеории растворовФизическая - идея индифферентности иподобия газовым системамХимическая теория (Д.И.

Менделеев)P, Па105лёдвода610пар273∆tзам373T, K∆tкипРост кристаллов лизоцима-Осадитель(NH4+, K+, Mg2+)-рН-ПАВЗакона Рауля и фазовые диаграммыПерегонка (ректификация)Электролитическая диссоциация•••В 1887 г. С.Аррениусом и В.Оствальдом создана теория электролитическойдиссоциации.С.Аррениус: физическая теория растворов, в растворах находятся свободные ионы.И.А.Каблуков и В.А.Кистяковский: химическая теория растворов Д.И.Менделеева при растворении электролита происходит его химическое взаимодействие с водой,в результате которого электролит диссоциирует на ионы.25Сильные и слабые электролиты26Степень диссоциации (число распавшихся по отношению к общемуколичеству молекул) зависит от природы растворенного вещества,природы растворителя (полярности, диэлектрической проницаемости),концентрации раствора, температуры, наличия одноименного иона...Слабые электролиты при ~0.1 М имеют степень диссоциации <0.3%Сильные электролиты (почти) полностью диссоциируют на ионы, для нихстепень диссоциации >0.3 (не рассматривают константу диссоциации, новводят кажущуюся степень диссоциации).27Сильные электролиты•- ионная сила раствора (сильные электролиты)— мера«интенсивности электрического поля»,создаваемогоионамиврастворе,полусуммапроизведений из концентрации всех ионов в растворе наквадрат их заряда.

В теории сильных следуетрассматривать не концентрации, а активности, в теорииДебая - Хюккеля существует связь между коэффициентомактивности иона и ионной силой раствора:где γ — коэффициент активности, А — постоянная, независящая от заряда иона и ионной силы раствора, нозависящая от температуры и диэлектрическойпостояннойрастворителя:вода–82,диметилсульфоксид – 47, ацетонитрил – 37,диметилформамид – 37, этиловый спирт – 26, аммиак 25, ацетон – 22…28Константа диссоциации(слабые электролиты)29Произведение растворимости30Гидроксилапатит31Гуминовые кислоты – «ветвистые»полиэлектролиты32.