М.В. Медведева - Растворы (1123330), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Прирастворении нитрата аммония происходит поглощение энергии иохлаждение раствора (до температуры ниже 0°С), поскольку процессявляется эндотермическим (AG>0) (этот эффект используется дляприготовления мороженного в домашних условиях).В то же время многие растворы образуются без заметныхтепловых эффектов, как будто происходит простое механическоесмешивание молекул составляющих раствор компонентов (такпроисходит, например, растворение двух неполярных жидкостей,имеющих близкие температуры кипения - тетрахлорида углеродаСС14 и гексана С6Н ,4).Зависимость растворимостиот внешних воздействий:температуры, давления, изменения состава системы подчиняетсяобщему принципу смещения равновесия, сформулированному в1884 году французским физикохимиком А.
Ле Ш ателье (правило Л еШателье). Согласно нему, если система находится в состояниитермодинамического равновесия, то при действии на нее сил,вызывающих нарушение равновесия, система переходит в такоесостояние в котором эффект внешнего воздействия ослабевает.Следовательно, если при образовании раствора выделяется теплота(реакция экзотермическая), то с повышением температуры (котораяпрежде всего влияет на процесс диффузии) растворимостьуменьшается, т.е. равновесие системы смещается в сторонуобразования исходных веществ. И наоборот, если при образованиираствора теплота поглощается (реакция эндотермическая), то сповышением температуры растворимость увеличивается.Длябольшинстватвердыхвеществсповышениемтемпературырастворимость,какправило,значительноувеличивается.
Однако бывают и исключения. Так с увеличениемтемпературы растворимость в воде NaCl и А1С13 практически неменяется, a Li2S 0 4, Са(ОН)2, Са(СН3СОО)2 даже уменьшается.Растворимость глауберовой соли Na2S()4 -10Н20 с увеличениемтемпературы до 32°С повышается, но при дальнейшем повышениитемпературы начинает понижаться.Взаимная растворимость жидкостей друг в друге с ростомтемпературы, как правило, также повышается, а газов в жидкости,напротив, понижается.
Это утверждение можно продемонстрировать,7следующими примерами: 1) каждый не раз наблюдал, что принагревании холодной воды до комнатной температуры на стенкахсосуда происходит выделение воздуха; 2) в одном объеме воды при0°С растворяется 1200 объемов аммиака, а при 20°С - всего лишь 700объемов.Растворимостьгазоввжидкостяхувеличиваетсясповышением давления и подчиняется закону Генри: растворимостьгаза пропорциональна его парциальному давлению. Понижениепарциального давления ведет к уменьшению растворимости. Так, изприготовленногоподдавлениемвнесколькоатмосфергазированного напитка при нормальных условиях будет бурновыделяться углекислый газ, поскольку в воздухе его парциальноедавление составляет 0,2 мм рт.
ст. И, наоборот, повышениепарциального давления приводит к увеличению растворимостигазов в жидкости. Например, в глубинах океанов при давлении около10 атм вода оказывается предельно насыщенной газом. Междуокружающей средой (в данном случае водой) и тканями организмоврыб, в частности жабрами, устанавливается равновесие в отношениисодержания газов. Но если рыба внезапно окажется на поверхностиводы, где давление падает до 1 атм, избыток газа должен будетвыделиться из ее организма. В результате резкого выделенияизбыточного газа в крови образуется большое количество газовыхпузырьков, вследствие чего у рыб выпучиваются глаза.
У водолазовпри нарушении правил декомпенсации (постепенного перехода отвысокого давления к нормальному атмосферному давлению)возникает кессонная болезнь, признаками которой являются: зуд,боли в суставах и мышцах, головокружение, расстройство речи,помрачение сознания и даже параличи.Изменение давления незначительно влияет на растворимостьтвердых веществ, т.к.
при их растворении не происходит заметногоизменения объема.Растворывысокомолекулярныхсоединений(белков,полинуклеотидов, полисахаридов, и др.) сильно отличаются посвойствам от растворов низкомолекулярных веществ, и ихрассмотрение выходит за рамки данного методического пособия.2. Концентрация раствора и способы ее выражения.Концентрация раствори - это количество растворенноговещества в единице объема или массы раствора. Существуетнесколько способов выражения концентрации растворов. Для«приблизительного» выражения концентрации применяют термины«концентрированный»или«разбавленный»раствор.Есликоличество растворенного вещества сравнимо с количествомрастворителя (например, в 100 г воды растворяют 30 г соли), то речьидет о концентрированном растворе. Разбавленный растворсодержит малое количество растворенного вещества по сравнению срастворителем (например, 0,1 г соли на 100 г воды).
Очевидно, чтограницы между концентрированными и разбавленными растворамиусловны.Существует также множество способов «точного» выраженияконцентрации растворов:2.1.Массовая доля (со) - отношение массы растворенноговещества (т,) к единице массы раствора (т), обычно выраженное в%:0) = ( т /т ) •100%( 1)Так, 30% раствор NaCl - это 3 г NaCl в 10 г раствора.Массовая доля растворенного вещества всегда меньше 1(100%), в то время как в 100 г растворителя может содержатьсязначительно больше 100 г растворенного соединения. Например, при100°С в 100 г воды растворяется 900 г нитрата серебра, при этомполучается 90%-ный раствор.2.2.
Процентная концентрация растворов может бытьвыражена тремя способами:1) Весовая (массовая) процентная концентрациячислограммов растворенного вещества, содержащееся в 100 граммахраствора. Например, 5%-ный раствор NaCl содержит 5 граммовсоли в 100 граммах раствора, т.е. для приготовления такого раствораберется 5 граммов соли и 95 граммов (миллилитров) воды.2) Объемная процентная концентрация - число объемоврастворенного вещества в 100 объемах раствора.3) Так как при приготовлении разведенных раствороврастворяемое вещество, переходя в раствор, занимает относительнонебольшой объем, его можно не учитывать.
В этом случае объемнаяпроцентнаяконцентрациястановитьсямассо-объемнойпроцентной концентрацией - количеством граммов растворенноговещества на 100 мл растворителя.2.3. Молярная концентрация (молярностъ) (моль/л; М) число молей растворенного вещества в 1 литре раст вора:-M =V;/Vгде(2 )- число молей веществаV - объем раствора (л)V,9В свою очередь моль — это единица количества вещества,численно равная его молекулярной массе и содержащая столько жеструктурных единиц (например, атомов, электронов, молекул),сколько атомов (электронов, молекул) находится в изотопе 12Смассой 0,012 кг. Это число атомов для 12С равно 6x1023, т.е.
одинмоль вещества содержит определенное (6x1023) число молекул,называемое числом Авогадро (NA).С помощью понятия «моль» определяют молярную массувещества (Мт ) - отношение массы вещества к его количеству,выраженному в молях:М т = m/Vj,где(3 )т - масса веществаVj - число молей веществаЭта величина имеет размерность кг/моль или г/моль. Молярнаямасса численно равна атомной массе для одноатомного простоговещества или молекулярной массе для соединения.
Таким образом, 1литр одномолярного раствора NaCl содержит 58,5 г соли.В литературе приняты следующие обозначения:для одномолярного раствор (1 моль/литр) - 1 М*для двумолярного раствора (2 моль/литр) - 2 Мдля децимолярного раствора (0,1 моль/литр) - 0,1 Мдля сантимолярного раствора (0,01 моль/литр) - 0,01 Мдля миллимолярного раствора (0,001 моль/литр) - 1 мМи т.д.2.4. Молялъная концентрация (моляльпость) (МА) число молей растворенного вещества в 1000 г растворителя.Например, один литр одномоляльного раствора NaCl состоит из 58,5г соли и 1 кг воды. Размерность моляльной концентрации моль/кг.2.5.
Нормальная концентрация (нормальность) (N или н.)число химических эквивалентов вещества в одном литре раствораилимолярнаяконцентрацияэквивалента.Эквивалентомсоединения (элемента) называют такое его весовое количество,которое взаимодействует с одним эквивалентом водорода (1,008*В Международной системе единиц СИ упразднено использование обозначения«М» вместо моль/л, как единицы молярности. Тем не менее в химической ибиохимической литературе до сих пор часто встречаются обозначения типа 0,05М - вместо 0,05 моль/л.весовых частей) или одним эквивалентом кислорода (8 весовыхчастей), или замещает эти количества в соединениях.
Как длясложных веществ, так и для элементов выполняется законюэквивалентов, согласно которому химические элементы (вещества)вступают в реакции меж ду собой в количествах, пропорциональныхих эквивалентам. Следовательно, чтобы элементы (вещества)реагировали между собой без остатка, их надо брать вэквивалентных количествах. Между эквивалентом (Э), атомнымвесом (А) и валентностью (В) элемента существует зависимость.Э=А/В(4)Следовательно, в отличие от атомного и молекулярного весов,эквивалент элемента не является постоянной величиной и зависит отего валентности.
Постоянные значения эквивалентов могут бытьтолько у элементов с постоянной валентностью. Так эквивалент Naравен 23/1=23, Са - 40/2=20, А1 - 27/3=9.Для соединений с переменной валентностью (например, Мп иFe) нормальность их раствора в отличие от молярности будетзависеть от конкретной реакции, в которой это вещество участвует.Длявычисленияэквивалентовсложныхсоединенийпользуются следующими правилами:1) Эквивалент основания равен молекулярной массеоснования, деленной на число ОН-групп в его молекуле, или навалентность металла:Эса(0Н)2 = 74/2 = 37Эыаон = 40/1 = 402) Эквивалент кислоты равен молекулярной массе кислоты,деленной на ее основность. Основность кислоты определяетсячислом атомов водорода в ее молекуле, которые могут бытьзамещены на металл:3 h2so4 = 98/2 = 49ЭНС| = 36,5/1 = 36,53) Эквивалент соли равен молекулярной массе соли, деленнойна произведение валентности металла и числа его атомов:3 ai2(so4>3 = 342/3-2 = 57Эыаа = 58,5/1-1 = 58,5Весовое количество сложного вещества, выраженное вграммах (миллиграммах) и численно равное его эквиваленту,называютграмм-эквивалентом(миллиграмм-эквивалентом ).Например, 1) эквивалент N a равен 23 у.е., грамм-эквивалент (г-экв)Na равен 23 г и т.д.; 2) 1 литр1 N раствора серной кислотысодержит 1 г-экв H2S 0 4, т.е.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
