Ю.М. Коренев, В.П. Овчаренко - Общая и неорганическая химия (1114428), страница 28
Текст из файла (страница 28)
Ýòîò ïðîöåññ íàçûâàåòñÿ ñîëüâàòàöèåé. ×àñòíûìñëó÷àåì åå ÿâëÿåòñÿ ãèäðàòàöèÿ, êîãäà ðàñòâîðèòåëü âîäà. Ïðèñîëüâàòàöèè ìåæäó ìîëåêóëàìè ðàñòâîðåííîãî âåùåñòâà è ðàñòâîðèòåëÿ îáðàçóþòñÿ õèìè÷åñêèå ñâÿçè, èìåþùèå ðàçëè÷íóþïðèðîäó. Ïðèìåðîì ìîæåò ñëóæèòü ðàñòâîðåíèå â âîäå áåçâîäíîãî ñóëüôàòà ìåäè. Áåëàÿ áåçâîäíàÿ ñîëü îáðàçóåò ðàñòâîð ãîëóáîãî öâåòà, èçìåíåíèå öâåòà ÿâëÿåòñÿ ïðèçíàêîì õèìè÷åñêîé ðåàêöèè. Ïðè óïàðèâàíèè ýòîãî ðàñòâîðà èç íåãî áóäåò âûïàäàòü ñîåäèíåíèå, ñîäåðæàùåå ïÿòü õèìè÷åñêè ñâÿçàííûõ ìîëåêóë âîäûíà îäíó ôîðìóëüíóþ åäèíèöó ñóëüôàòà ìåäè.
Òàêîå ñîåäèíåíèåíàçûâàåòñÿ êðèñòàëëîãèäðàòîì. Ïðîöåññ îáðàçîâàíèÿ õèìè÷åñêèõ ñâÿçåé ñîïðîâîæäàåòñÿ âûäåëåíèåì ýíåðãèè.Òàêèì îáðàçîì, ïðîöåññ ðàñòâîðåíèÿ ÿâëÿåòñÿ ôèçèêî-õèìè÷åñêèì ïðîöåññîì. Ñóììàðíûé òåïëîâîé ýôôåêò ðàñòâîðåíèÿ çàâèñèò îò ñîîòíîøåíèÿ òåïëîò, ñîïðîâîæäàþùèõ ôèçè÷åñêèé èõèìè÷åñêèé ïðîöåññû. Ýòè òåïëîòû èìåþò ïðîòèâîïîëîæíûåçíàêè.
 ñëó÷àå ïðåîáëàäàíèÿ ôèçè÷åñêîãî ïðîöåññà (ïðî÷íàÿêðèñòàëëè÷åñêàÿ ðåøåòêà è ñëàáàÿ ñîëüâàòàöèÿ) âåùåñòâî áóäåòðàñòâîðÿòüñÿ ñ ïîãëîùåíèåì òåïëà, Ïî ïðèíöèïó Ëå Øàòåëüå,ðàñòâîðèìîñòü òàêîãî ñîåäèíåíèÿ âîçðàñòàåò ñ óâåëè÷åíèåì òåìïåðàòóðû. Òàê âåäåò ñåáÿ ïðè ðàñòâîðåíèè, íàïðèìåð, íèòðàò àììîíèÿ.Åñëè ïðåîáëàäàåò õèìè÷åñêèé ïðîöåññ (êðèñòàëëè÷åñêàÿ ðåøåòêà íåïðî÷íàÿ, íàïðèìåð, ìîëåêóëÿðíàÿ, à ñîëüâàòàöèÿ çíà÷èòåëüíàÿ), âåùåñòâî ðàñòâîðÿåòñÿ ñ âûäåëåíèåì òåïëà.
Åãî ðàñòâîðèìîñòü óìåíüøàåòñÿ ñ ðîñòîì òåìïåðàòóðû. Ïðèìåðîì ìîæåò4Þ ð è é Ì è õà é ëî â è ÷ Ê Î Ð Å Í Å Âïðîôåññîð ôàêóëüòåòà íàóê î ìàòåðèàëàõÌÃÓ èì.Ì.Â.ËîìîíîñîâàÎáùàÿ è íåîðãàíè÷åñêàÿ õèìèÿ×àñòü IV.Ôèçèêî-õèìè÷åñêèå ñâîéñòâà ðàñòâîðîâÒåõíè÷åñêèé ðåäàêòîð Í. È. ÌîðîçîâàÎôîðìëåíèå è âåðñòêà Ò. À. ÊëèìåíêîÏîäïèñàíî â ïå÷àòü 04.02.04. Òèðàæ 300 ýêç.Îðäåíà «Çíàê ïî÷åòà» Èçäàòåëüñòâî Ìîñêîâñêîãî Óíèâåñðèòåòà103009, Ìîñêâà, óë.
Á. Íèêèòñêàÿ, 5/7Øêîëà èì.À.Í.ÊîëìîãîðîâàÑïåöèàëèçèðîâàííûé ó÷åáíî-íàó÷íûé öåíòðÌîñêîâñêîãî Ãîñóäàðñòâåííîãî óíèâåðñèòåòàèì.Ì.Â.Ëîìîíîñîâà121357 Ìîñêâà, óë.Êðåìåí÷óãñêàÿ, 11òåë. (095) 449-33-6449ÎãëàâëåíèåÔèçèêî-õèìè÷åñêèå ñâîéñòâà ðàñòâîðîâ . . . . . .
. . . . . . . . . . . .31.1. Ñïîñîáû âûðàæåíèÿ êîíöåíòðàöèé . . . . . . . . . . . . . . . . .61.2. Ôàêòîðû, âëèÿþùèå íà ðàñòâîðèìîñòü âåùåñòâ . . . . . . . .61.3. Ïåðåêðèñòàëëèçàöèÿ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .71.4. Ôàçîâûå äèàãðàììû îäíîêîìïîíåíòíûõ ñèñòåì . . . . . . .91.5. Êîëëèãàòèâíûå ñâîéñòâà ðàñòâîðîâ .
. . . . . . . . . . . . . . .161.6. Ôèçèêî-õèìè÷åñêèå îñíîâû ïðîöåññà ðàçäåëåíèÿäâóõ æèäêîñòåé ïåðåãîíêîé . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .23Ýëåêòðîëèòè÷åñêàÿ äèññîöèàöèÿ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .262.1. ßâëåíèå ýëåêòðîëèòè÷åñêîé äèññîöèàöèè . . . . . . . .
. . .262.1.1. Ôàêòîðû, âëèÿþùèå íà ñòåïåíüýëåêòðîëèòè÷åñêîé äèññîöèàöèè . . . . . . . . . . . . .282.1.2. Êîëëèãàòèâíûå ñâîéñòâà ðàñòâîðîâýëåêòðîëèòîâ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .292.1.3. Îñíîâû òåîðèè ðàñòâîðîâ ñèëüíûõýëåêòðîëèòîâ . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .312.2. Ïðîèçâåäåíèå ðàñòâîðèìîñòè . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .322.3. Èîííîå ïðîèçâåäåíèå âîäû . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .362.4. Ãèäðîëèç ñîëåé . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . .382.4.1. Ôàêòîðû, âëèÿþùèå íà êîíñòàíòóè ñòåïåíü ãèäðîëèçà. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4648ñëóæèòü ïðîöåññ ñìåøåíèÿ êîíöåíòðèðîâàííîé ñåðíîé êèñëîòûñ âîäîé.Íå èñêëþ÷àåòñÿ è ñëó÷àé, êîãäà òåïëîâûå çàòðàòû, ñâÿçàííûåñ ðàçðóøåíèåì êðèñòàëëè÷åñêîé ðåøåòêè è ñîëüâàòàöèåé, ïðèìåðíî îäèíàêîâû. Òîãäà òåïëîâîé ýôôåêò ðàñòâîðåíèÿ ïðàêòè÷åñêè áëèçîê ê íóëþ, è òåìïåðàòóðà íå áóäåò çàìåòíî âëèÿòü íàïðîöåññ ðàñòâîðåíèÿ òàêîãî ñîåäèíåíèÿ. Òàê, ðàñòâîðèìîñòüõëîðèäà íàòðèÿ ïðàêòè÷åñêè íå çàâèñèò îò òåìïåðàòóðû.Ïî ñîäåðæàíèþ ðàñòâîðåííîãî âåùåñòâà ðàñòâîðû ðàçäåëÿþòíà íàñûùåííûå, íåíàñûùåííûå è ïåðåñûùåííûå.Íàñûùåííûì ðàñòâîðîì íàçûâàåòñÿ ðàñòâîð, íàõîäÿùèéñÿ âäèíàìè÷åñêîì ðàâíîâåñèè ñ òâåðäûì ðàñòâîðÿåìûì âåùåñòâîì.Ïîä äèíàìè÷åñêèì ðàâíîâåñèåì ïîíèìàþò òî, ÷òî óðàâíèâàþòñÿñêîðîñòè äâóõ ïðîöåññîâ: ïåðåõîäà ðàñòâîðÿåìîãî âåùåñòâà âðàñòâîð è âûïàäåíèÿ åãî èç ðàñòâîðà.
Èíûìè ñëîâàìè, íàñûùåííûé ðàñòâîð õàðàêòåðèçóåòñÿ ñòðîãî îïðåäåëåííûì ñîäåðæàíèåìðàñòâîðåííîãî âåùåñòâà â ôèêñèðîâàííîì êîëè÷åñòâå ðàñòâîðèòåëÿ ïðè äàííîé òåìïåðàòóðå.Åñëè ñîäåðæàíèå ðàñòâîðåííîãî âåùåñòâà â ðàñòâîðå ìåíüøå,÷åì â íàñûùåííîì ðàñòâîðå, òî òàêîé ðàñòâîð íàçûâàåòñÿ íåíàñûùåííûì.Åñëè æå ñîäåðæàíèå ðàñòâîðåííîãî âåùåñòâà â ðàñòâîðå áîëüøå, ÷åì â íàñûùåííîì ðàñòâîðå, òî ðàñòâîð íàçûâàåòñÿ ïåðåñûùåííûì. Òàêîé ðàñòâîð íàõîäèòñÿ â ìåòàñòàáèëüíîì (íåóñòîé÷èâîì) ðàâíîâåñèè. Î åãî íåóñòîé÷èâîñòè ãîâîðèò òî, ÷òî ïðè ëþáîì ôèçè÷åñêîì âîçäåéñòâèè íà íåãî, íàïðèìåð, âñòðÿõèâàíèèèëè îáðàçîâàíèè â ðàñòâîðå öåíòðà êðèñòàëëèçàöèè ïóòåì âíåñåíèÿ êðèñòàëëà, èçáûòîê ðàñòâîðåííîãî âåùåñòâà ìãíîâåííî âûïàäàåò â îñàäîê: ïðîèñõîäèò êðèñòàëëèçàöèÿ âåùåñòâà èç ïåðåñûùåííîãî ðàñòâîðà. çàâèñèìîñòè îò ñîäåðæàíèÿ ðàñòâîðåííîãî âåùåñòâà ðàñòâîðû òàêæå ðàçäåëÿþòñÿ íà êîíöåíòðèðîâàííûå è ðàçáàâëåííûå.
Ýòèïîíÿòèÿ íå íàäî ïóòàòü ñ ïîíÿòèÿìè íàñûùåííûõ è íåíàñûùåííûõ ðàñòâîðîâ. Ðàñòâîð ìîæåò áûòü íàñûùåííûì, íî â òî æå âðåìÿ è ðàçáàâëåííûì. Ïðèìåðîì ýòîãî ìîãóò ñëóæèòü ðàñòâîðûâñåõ òðóäíîðàñòâîðèìûõ ñîëåé. Íàïðèìåð, ðàñòâîð ñóëüôàòà áàðèÿ, ïîëó÷åííûé ñëèâàíèåì ðàñòâîðîâ õëîðèäà áàðèÿ è ñóëüôàòà íàòðèÿ. È íàîáîðîò, êîíöåíòðèðîâàííûé ðàñòâîð íåîáÿçàòåëüíî áóäåò íàñûùåííûì. Ïðèìåðîì òàêîãî ðàñòâîðà ÿâëÿåòñÿ90%-íûé ðàñòâîð ñåðíîé êèñëîòû.Îòíîñèòåëüíîå ñîäåðæàíèå ñîñòàâëÿþùèõ âåùåñòâ â ðàñòâîðåíàçûâàåòñÿ êîíöåíòðàöèåé. Ýòî âàæíåéøàÿ õàðàêòåðèñòèêà ðàñòâîðà.51.1.
Ñïîñîáû âûðàæåíèÿ êîíöåíòðàöèéÑóùåñòâóåò íåñêîëüêî ñïîñîáîâ âûðàæåíèÿ êîíöåíòðàöèé âåùåñòâ â ðàñòâîðå. Íàèáîëåå ðàñïðîñòðàíåííûå èç íèõ:1. Ðàñòâîðèìîñòü. Ðàñòâîðèìîñòü îáû÷íî îïðåäåëÿåòñÿ ìàññîé ðàñòâîðåííîãî âåùåñòâà â ñòà ãðàììàõ ðàñòâîðèòåëÿ.2. Ìàññîâàÿ äîëÿ. Ìàññîâàÿ äîëÿ ýòî êîëè÷åñòâî ãðàììîâðàñòâîðåííîãî âåùåñòâà, ñîäåðæàùååñÿ â ñòà ãðàììàõ ðàñòâîðà.Ðàíüøå òàêîé ñïîñîá âûðàæåíèÿ êîíöåíòðàöèè íàçûâàëñÿ ïðîöåíòíîé êîíöåíòðàöèåé.3. Ìîëÿðíàÿ êîíöåíòðàöèÿ.
Ìîëÿðíàÿ êîíöåíòðàöèÿ âûðàæàåòñÿêîëè÷åñòâîì ìîëåé ðàñòâîðåííîãî âåùåñòâà â îäíîì ëèòðå ðàñòâîðà.4. Ìîëÿëüíàÿ êîíöåíòðàöèÿ. Ìîëÿëüíàÿ êîíöåíòðàöèÿ ñîîòâåòñòâóåò êîëè÷åñòâó ìîëåé ðàñòâîðåííîãî âåùåñòâà, ïðèõîäÿùåìóñÿ íà òûñÿ÷ó ãðàììîâ ðàñòâîðèòåëÿ.5. Ìîëüíàÿ äîëÿ. Ìîëüíàÿ äîëÿ ëþáîãî ñîäåðæàùåãîñÿ â ðàñòâîðå âåùåñòâà ðàâíà îòíîøåíèþ ÷èñëà ìîëåé ýòîãî âåùåñòâà êñóììå êîëè÷åñòâ ìîëåé âñåõ âåùåñòâ, îáðàçóþùèõ äàííûé ðàñòâîð. Åñëè óìíîæèòü ýòî îòíîøåíèå íà ñòî, òî ïîëó÷èì êîíöåíòðàöèþ, âûðàæåííóþ â ìîëüíûõ ïðîöåíòàõ. Ñóììà ìîëüíûõ äîëåéâñåõ âåùåñòâ, îáðàçóþùèõ ðàñòâîð, ðàâíà åäèíèöå.6. Íîðìàëüíàÿ êîíöåíòðàöèÿ. Ïîä íîðìàëüíîé êîíöåíòðàöèåéïîíèìàþò êîëè÷åñòâî ãðàìì-ýêâèâàëåíòîâ âåùåñòâà, ðàñòâîðåííîãî â îäíîì ëèòðå ðàñòâîðà.ðûõ îáðàçóåòñÿ õëîðîâîäîðîä (ê ïðèìåðó, NH4Cl). Ïî ïðèíöèïóËå Øàòåëüå èçáûòî÷íîå äàâëåíèå ãàçîîáðàçíîãî ÍÑl ïðåäîòâðàùàåò ðàçëîæåíèå õëîðèäà ìàãíèÿ ïî ðåàêöèè:MgCl2 + H2O = (MgOH)Cl + HCl↑Äëÿ óñèëåíèÿ ãèäðîëèçà ìîæíî èñïîëüçîâàòü íå òîëüêî íåîðãàíè÷åñêèå ùåëî÷è, íî è îðãàíè÷åñêèå îñíîâàíèÿ:AlCl3 + 3(CH3)3N + 3H2O = Al(OH)3 + 3(CH3)3NHCl;2.
Äîáàâëåíèå äðóãîé ñîëè, ïðèâîäÿùåå ê âçàèìíîìó óñèëåíèþ ãèäðîëèçà îáåèõ ñîëåé:2FeCl3 + 3Na2CO3 + 3H2O = 2Fe(OH)3↓ + 6NaCl + 3CO2↑. ñëó÷àÿõ 1 è 2 ê ñäâèãó ãèäðîëèçà ïðèâîäèò ðåàêöèÿ íåéòðàëèçàöèè, òàê êàê ïðîèñõîäèò ñâÿçûâàíèå èîíîâ âîäîðîäà è ãèä−+ðîêñèëà â ðàñòâîðå èîíàìè ÎÍ è Í , äîáàâëÿåìûìè â ðàñòâîðèëè îáðàçóþùèìèñÿ â ðåçóëüòàòå ãèäðîëèçà ñìåøèâàåìûõ ñîëåé,êàê â ïîñëåäíåì ïðèìåðå.3. Ïîâûøåíèå èëè ïîíèæåíèå òåìïåðàòóðû ðàñòâîðà.
Ãèäðîëèç, â ïðîòèâîïîëîæíîñòü íåéòðàëèçàöèè ýíäîòåðìè÷åñêàÿðåàêöèÿ, ñëåäîâàòåëüíî, ñòåïåíü ãèäðîëèçà áóäåò óâåëè÷èâàòüñÿ ñïîâûøåíèåì òåìïåðàòóðû.4. Èçìåíåíèå êîíöåíòðàöèè ñîëè. ×åì áîëüøå êîíöåíòðàöèÿñîëè, òåì íèæå ñòåïåíü ãèäðîëèçà (ñì. óðàâíåíèå [38]). Ïðè ðàçáàâëåíèè ðàñòâîðà ãèäðîëèç óñèëèâàåòñÿ.1.2. Ôàêòîðû, âëèÿþùèå íà ðàñòâîðèìîñòü âåùåñòâ1.
Ïðèðîäà âåùåñòâ, îáðàçóþùèõ ðàñòâîð. Ýòîò ôàêòîð õîðîøî èëëþñòðèðóåò ñòàðîå ïðàâèëî: ïîäîáíîå ðàñòâîðÿåòñÿ â ïîäîáíîì. Ïîä ïîäîáèåì ïîäðàçóìåâàþò ïðèðîäó õèìè÷åñêîé ñâÿçè â âåùåñòâàõ, îáðàçóþùèõ ðàñòâîð. Äåéñòâèòåëüíî, äâå íåïîëÿðíûå æèäêîñòè áóäóò ñìåøèâàòüñÿ äðóã ñ äðóãîì íåîãðàíè÷åííî, à íåïîëÿðíàÿ è ïîëÿðíàÿ æèäêîñòè áóäóò ïðàêòè÷åñêè íåðàñòâîðèìû äðóã â äðóãå. Èîííûå ñîåäèíåíèÿ, êàê ïðàâèëî, õîðîøî ðàñòâîðÿþòñÿ â ñèëüíî ïîëÿðíûõ ðàñòâîðèòåëÿõ.2. Òåìïåðàòóðà. Âûøå óêàçûâàëîñü, êàê íà çàâèñèìîñòü ðàñòâîðèìîñòè îò òåìïåðàòóðû âëèÿåò òåïëîâîé ýôôåêò ðàñòâîðåíèÿäàííîãî âåùåñòâà â äàííîì ðàñòâîðèòåëå. Ýòà çàâèñèìîñòü ðàññìàòðèâàëàñü íà ïðèìåðå ïðîöåññà ðàñòâîðåíèÿ òâåðäûõ âåùåñòâ.Äëÿ ðàñòâîðîâ äâóõ æèäêîñòåé èëè òâåðäûõ âåùåñòâ äðóã â äðóãåíàáëþäàåòñÿ áîëåå ñëîæíàÿ çàâèñèìîñòü. Ïðè îäíîé òåìïåðàòóðå äâå æèäêîñòè ìîãóò íåîãðàíè÷åííî ðàñòâîðÿòüñÿ äðóã â äðóãå.Ñ ïîâûøåíèåì òåìïåðàòóðû â ðàñòâîðå ìîæåò ïîÿâèòüñÿ äâà6472.4.1. Ôàêòîðû, âëèÿþùèå íà êîíñòàíòó è ñòåïåíü ãèäðîëèçà.Êîíñòàíòà ãèäðîëèçà, êàê è ëþáàÿ êîíñòàíòà, õàðàêòåðèçóþùàÿ ðàâíîâåñíûé ïðîöåññ, â ïåðâóþ î÷åðåäü çàâèñèò îò ïðèðîäûðàñòâîðåííîé ñîëè.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
