Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 3)

Н₂О – H₂SO₄

Жидкость – газ

Н₂О СО₂

Н₂О – HCl

2.8. Способы выражения концентраций.

2.8.1. Мольная доля

n_i – число моль i-ого компонента.

2.8.2. Мольная (молярная) концентрация

моль/л – число моль i-ого компонента

в 1 л раствора.

2.8.3. Моляльная концентрация (m_i)

моль/кг – число моль i-ого компонента

в 1 кг раствора =

2.8.4. Массовая доля w

 плотность раствора

объем раствора

= (долей или %)

§ 3. Растворимость твердых веществ – способность А_тв образовывать раствор в растворителе (Н₂О).

1. А_тв = А_{раствор} +

2. Насыщенный раствор – раствор, находящийся в равновесии с твердой фазой

Иначе говоря: насыщенный – это раствор, в котором при данных условиях (Р, Т) А_тв не может более растворяться.

§ 4. Термодинамика растворения.

(1)

(2)

(3) = RTlnK_c

(4) K_c = c_A = = .

§ 5. Тепловой эффект растворения.

NH₄NO_{3, тв} + Н₂О  раствор охлаждается.

§ 5. Коллигативные свойства растворов неэлектролитов.

5.1. Диаграмма состояния воды H₂O.

а) Оси Р – Т.

b) AO: Температурная зависимость давления пара над льдом: P = P(T)_S+V.

c) OD: Температурная зависимость давления пара над жидкой водой: P = P(T)_L+V.

d) O: .

e) CO: Зависимость температуры плавления от внешнего давления.

Температура плавления T_m – температура, при которой .

5.2. Закон Франсуа Мари Рауля (1830 – 1901).

.

Относительное понижение давления пара растворителя над раствором равно мольной доле (х_В) растворенного вещества В.

   

   

П

Чистый растворитель

Раствор нелетучего вещества

ричина:

Ограничения: (а) Нелетучее растворенное вещество В.

(b) Раствор идеальный (Е_А–А = Е_В–В = Е_А–В).

(с) Концентрация с_В мала  0,05 моль/л.

5.3. Криоскопия (kryos – холод) (понижение температуры замерзания раствора).

моляльность

Т_о – Т₁ = Т_зам = K m = .

b) Почему?

с) Следствие

Т_m,B

Т_m,A

А

В

5.4. Эбуллиоскопия (ebulio – вскипаю) – повышение температуры замерзания раствора по сравнению с чистым растворителем.

.

Замечание: Т_зам и Т_кип характеризуют только растворитель. Что позволяют определить?

5.5. (а) Осмос (osmos – толчок, давление) – односторонняя диффузия растворителя через полупроницаемую мембрану, отделяющую раствор от чистого растворителя или раствора с меньшей концентрацией.

(b) Причина: стремление системы к равновесию – выравниванию концентрации по обе стороны от мембраны:

S > 0.

(с) Осмос можно предотвратить, если к раствору приложить внешнее давление (). Оно называется осмотическим:  = сRT.

(d) Особенности .

(а) Случайное сходство с идеальными газами:

 = RTc_B = RT ; т.е. V = n_BRT.

PV = nRT.

(b) Отличие: Давление, создаваемое газом – результат удара молекул о перегородку, осмос же – проникновение молекул растворителя через полупроницаемую перегородку.

(е) Биологическое значение осмотического давления.

Оболочка клетки – полупроницаемая мембрана.

с₂ > с₁  сморщивание клеток

Осмотическое давление крови 7,7 атм при 37^оС,

у растений – до 170 атм.

§ 6. Электролитическая диссоциация.

Опыт .

§ 7. Коллигативные свойства электролитов.

– изотонический коэффициент, показывает, во сколько раз число всех частиц в растворе больше числа исходных частиц.

§ 8. Слабые электролиты

(1 моль СН₃СООН в V литрах раствора).

СН₃СООН = Н⁺ + СН₃СОО ^

(1-)с с с

закон разведения

–

(слабые электролиты)

К – мало.

Сильные электролиты К – велико

АВ = А + В

велико

§ 9. Гетерогенные равновесия. Произведение растворимости.

АВ_ТВ =

= ПР (Т = const)

Произведение растворимости (ПР) – произведение молярных концентраций ионов:

а) малорастворимого;

b) сильного электролита;

с) в его насыщенном растворе;

d) при постоянной температуре.

Химия растворов

«Химия и жизнь» ч.2 «Химические новеллы» гл.12 «Океаны»

Растворы как источник жизни.

“Dead See”, дары моря в Азии

Из списка Нобелевских лауреатов

1901 г – Вант – Гофф – Первый нобелевский лауреат

химкинетика, осмос

1903 г – Аррениус – электролитическая теория диссоциации

1909 г – Оствальд – закон разведения

1925 г – Зигмонди – коллоидная химия

Раствор – гомогенная многокомпонентная система переменного состава

Простая бинарная система А-В

Е_ААЕ_ВВ  Е_АВ  механическая смесь (вода + бензол)

Е_ААЕ_ВВ  Е_АВ  химсоединение (K + 2NaKNa₂)

Е_ААЕ_ВВЕ_АВ  раствор (вода + спирт)

Растворы – газообразные

жидкие (в воде, неводные, расплавы)

твердые (Au + Ag, минералы)

Самопроизвольность образования растворов

G0

H_p-TS  0  TS  H_p

Sp  H_p/T0

увеличение беспорядка

Газовые смеси – идеальные растворы (Е_АА=Е_ВВ=Е_АВ)

_i=_i⁰ + RTlnPi (7.1)

Жидкие растворы: растворитель + растворенное вещество (условность)

_i(г)=_i(ж) условие равновесия (7.2)

По определению, для пар. фазы

_i(г)=_i⁰(г) + RtlnР_Н2О (7.1)

для жидкой фазы – раствора

_i(ж)=_i⁰(ж) + Rtlna_i = _i⁰(ж) + RTln(1-N_j) (7.3)

Равновесие «пар – чистая вода» из (7.1) – (7.3)

_i⁰(г) + RtlnР⁰_Н2О=_i⁰(ж) (7.4)

Равновесие «пар – раствор»

_i⁰(г) + RtlnР_Н2О = _i⁰(ж) + RTln(1-N_j) (7.5)

Из (7.5) – (7.4)

Р_Н2О/Р⁰_Н2О = 1-N_j

(7.6)

Первый закон Рауля

m – моляльная концентрация

Е – эбулиоскопическая константа

К – криоскопическая константа

где в – масса растворенного вещества, В – масса растворителя

t_зам, ⁰С t_кип,⁰С K E

Н₂О 0 100 1.86 0.52

СН₃СООН 16.7 118.1 3.81 3.07

С₆Н₆ 5.5 80.1 5.4 2.57

Осмос – самопроизвольный переход вещества через полу - проницаемую мембрану, разделяющую раствор и чистый растворитель.

Селективное проникновение частиц опред. сорта через мембрану (Плате)

М едный купорос

Прибор для осмоса

Осмотическое давление

Р_осм.*V = nRT (7.9)

растворенное вещество  газ

(7.10)

осмос – клетки – мембраны

изотонический коэффициент

электролитическая диссоциация

Кистяковский, Каблуков (книга)

(7.6)



(7.7)

Т_зам = Кm

T_кип = Еm

Р_осм = CRT (7.10)

Физическая теория растворов

Поведение растворителя под действием растворенного вещества

Растворы кислот, солей, оснований

Изотонический коэффициент

Одинаковость значения i в уравнениях (7.6), (7.7), (7.10)

Зависимость i от концентрации раствора

Измерения электропроводности растворов – С. Аррениус

Гипотеза электролитической диссоциации.

Менделеев, И.А. Каблуков, Кистяковский (книга Полищука)

Кислоты и основания по Аррениусу – соединения, диссоциирующие с образованием ионов Н⁺ и ОН^-, соответственно.

Эффективность растворителя – диэлектрическая проницаемость

аммиак =25

ацетон =21.7

б ензол 2.3

вода

СН₃СООН 6.2

Н₂SO₄ 100

SO₂ (ж) 15.4

Модель Бренстеда – Лоури (1923 г)

Кислота – донор протонов

Основание – донор электронов

HF (г) + H₂O(ж)Н₃О⁺(р-р) + F^-(р-р)

кислота основание

H₂O(ж) + NH₃(р-р)OH^-(р-р) + NH₄⁺(р-р)

кислота основание

H₂O(ж) + H₂S(р-р)H₃O⁺(р-р) + HS^-(р-р)

основание кислота

Протон в воде: 1-4 пс (1пс = 10^-12с)

Протолитическое равновесие

кислота₁ + основание₂основание₁ + кислота₂

сопряжение пары

HSO^-₄(р-р) + H₂O(ж)SO₄^2-(р-р) + H₃O⁺(р-р)

кислота₁ основание₂ основание₁ кислота₂

PO^3-₄ + H₂OHPO^2-₄ + OH^-

Сила кислот

НА(р) + Н₂О(р)А^-(р) + Н₃О⁺(р)

(7.11)

a_Н2О=1

(7.11а)

аутопротолиз (аутодиссоциация)

Н₂О(ж) + Н₂О(ж)Н₃О⁺(р) + ОН^-(р)

К_w=Н₃О⁺ОН^-=10^-14

рK_w=рН + рОН=14

если рКа0 (Ка1) то сильная кислота

если рКа0 (Ка1) слабая кислота

Чем сильнее кислота, тем слабее сопряженное основание

Н А^- А^- Ка рКа

HJ J^- 10¹¹ -11

HCLO₄ CLO₄^- 10¹⁰ -10

HCL CL^- 10⁷ -7

H₂SO₄ HSO^-₄ 10² -2

H₃O⁺ H₂O 1 0

H₂SO₃ HSO^-₃ 1.5*10^-2 1.81

H₂CO₃ HCO^-₃ 4.3*10^-7 6.37

B(OH)₃ B(OH)^-₄ 7.2*10^-10 9.14

HPO₄^2- PO^3-₄ 2.2*10^-13 12.7

Если рКа0, то кислота отдает протон воде и Н₂ОН₃О⁺

Неводные растворители

pKw

2NH₃(ж)NH₄⁺ + NH₂^- 33

2H₂SO₄H₃SO⁺₄ + HSO^-₄ 4

2CH₃COOHCH₃COOH⁺₂ + CH₃COO^- 13

2(CH₃)₂SO  CH₃SOCH₂^- + (CH₃)₂SOH^-

DMSO

K _w(CH₃COOH)  K_w(H₂O)

Следовательно СН₃СООН + Н₂ОСН₃СОО^- + Н₃О⁺

K_w(CH₃COOH)  K_w(H₂SO₄)

след. CH₃COOH + H₂SO₄CH₃COOH⁺₂ + HSO^-₄

относительная сила кислот

Недостатки протолитической теории:

• в растворах нет протонов

• апртонные растворители не описываются

• не описывается механизм гидролиза

Cu²⁺ + 2HOHCuOH⁺ + H₃O⁺

к-та осн. осн. к-та

З начения рК_В сопряженных пар

CL^- + H₂O  HCL + OH^-

слаб.осн слаб.к-та сильн.к-та сильн.осн

Характеристики

Список файлов лекций