les14 (1154136)

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

Текст из файла

Лекция 14РастворыПлан лекции1. Определение, классификация. Твердые, жидкие и газообразныерастворы.2. Основные характеристики растворов. Концентрация и растворимость.3. Термодинамика процесса растворения.4. Общие (коллигативные) свойства растворов.Закон Рауля и его следствия.Закон Вант Гоффа. Осмос. Обратный осмос.5.

Примеры решения задач.6. Активность. Реальные растворы.7. Выводы.ОпределениеРастворы – гомогенныепеременного состава.(однородные)многокомпонентныесистемыКлассификацияВ зависимости от агрегатного состояния различают:твердые, жидкие и газообразные растворы.Твердые:замещения, внедренияAu-CuH2-PdГазообразные (газовые смеси)Воздух: О2, N2, СО2, Н2О (пары)РастворыЖидкиеЖ–ТН2О – NaClС2Н5ОН сахарЖ–ЖН2О-С2Н5ОНН2О- Н2SО4Ж–ГН2О-СО2Н2О-НClКомпоненты растворовУсловно подразделяют на растворитель и растворенное вещество.Растворитель - обычно компонент раствора, который не меняет своегофазового состояния при образовании раствора и концентрация которого выше,чем у других компонентов.ЖИДКИЕ РАСТВОРЫВ зависимости от природы растворителяВодные растворыРастворитель Н2ОНеводные растворыВсе другие растворители:пропиленкарбонат, ацетонитрил,диметилсульфоксид, NH3, CCl4 и др.По способности проводить электрический ток различают:Растворы электролитовпроводят электрический токРастворы неэлектролитовне проводят электрический токКонцентрация и растворимостьКонцентрация и растворимость - основные характеристики растворов.Состав растворов можно в некоторых пределах менять без скачкообразногоизменения их свойств.Концентрация – содержание компонента раствора в единице объема или массыраствора или растворителя.Способы выражения концентрации растворов.1.Молярная концентрация, св-ва:количество растворенного вещества в единице объема этогораствора.сВ вваmвва33V р ра М вва V р ра [моль/л, моль/дм , моль/м ]2.Молярнаяконцентрацияэквивалента(нормальнаяконцентрация) сэк :количество эквивалента растворенного вещества в единице объемаэтого раствора.сэк экв ..вваV р расВfЭ[моль/л, моль/дм3, моль/м3]Пример: с(Н2SО4) = 2 моль/лЭ(Н2SО4) = 1/2 Н2SО4 fН2SО4 = ½ сэк =2= 4 моль/л1/ 23.

Титр Т: масса растворенного вещества (в граммах) в 1 мл раствора.Tmвва сВ  M вваV р ра1000[г/мл, г/см3]4. Массовая доля вещества, :отношение массы растворенного вещества к общей массе раствора. M вваmв ваТ сВ(доли или ωВ100%), гдеm р ра  р ра 1000  р ра - плотность раствора [г /мл, г/см3]вва 5. Моляльность, cm:количество растворенного вещества в 1 кг, или 1000 г растворителясm  вваm раствортеля вва1000г раствориля моль/кг, моль/1000г растворителя]6. Молярная доля вещества, xВ:отношение числа молей одного из компонентов раствора(данного вещества) к сумме молей всех компонентов раствора.xB nini ni n1  n2  ...niМолярная доля может быть выражена в долях единицы (хВ), в процентах (%) сотая доля, промилле (‰) - тысячная часть и в миллионных долях (млн1) илиррm.Термодинамика процесса растворенияРастворение - самопроизвольный, обратимый процесс Gрастворения < 0растворениеА(к)А(р-р)кристаллизацияНасыщенный раствор – раствор, в котором в данных условиях дальнейшеесамопроизвольное растворение невозможно, т.к.

устанавливается равновесиемежду растворением и образованием твердой фазы:энергия Гиббса Gраств = 0,скорости растворения = кристаллизации.Ненасыщенный раствор - самопроизвольное растворение вещества ещевозможно:Gраств < 0, раств  выделения.Растворимость вещества (ср) в данных условиях равна концентрациинасыщенного раствора в данных условиях.Растворимость зависит от: природы вещества ирастворителя – «подобное растворяется вподобном»: полярные вещества - в полярных, углеводороды - вуглеводородах; давления газа над раствором (если растворяемое вещество газ) –закон Генри срi= kPi, температуры: с ростом температуры растворимость увеличиваетсяа) большинства (не всех) твердых и жидких веществ(если ΔHраств> 0)б) газообразных веществ(если ΔHраств< 0)Исторический аспект:физическая теория растворов - механическое диспергирование за счет силдиффузии (Нернст, Оствальд);химическая теория растворов - гидратная (сольватная) теория(Д.И.Менделеев).Современная теория: растворение - физико-химический процесс.Каблуков – русский ученый внес большой вклад в физико-химическую теориюрастворов.Основные стадии процесса растворенияПри растворении происходит взаимодействие растворенного вещества ирастворителя.Основные стадии:1) разрушение химических и межмолекулярных связей:Н1 > 0; Sион > 02)сольватация (гидратация) – химическое взаимодействие растворителя срастворяющимся веществом с образованием- сольватов (гидратов):++Na (г) + aq = Na aq (р-р) ; Cl (г) + aq = Cl aq (р-р)Н2 < 0Нсольв < 0; Sсольв  03) самопроизвольное перемешивание (диффузия) сольватов по всему объемураствора:Н3 = Ндифф > 0 , Sдифф > 0 – (всегда |Н3| << |Н2|)Нраств = Н1 + Н2 + Н3;Sраств = S1 + S2 + S3.Если |Н2|<|Н1|, то Нр < 0 и с ростом Т растворимость уменьшается,например, NaOH.Для газов и жидкостей Н1- очень мала  Нр < 0.С ростом температуры растворимость газов уменьшается.ОБЩИЕ СВОЙСТВА РАСТВОРОВОбщие - свойства растворов, которые зависят от концентрации (числачастиц) и практически не зависят от природы растворенных веществ. понижение давления насыщенного пара растворителя над раствором понижение температуры замерзания и повышение температурыкипения осмотическое давлениеОбщие свойства могут проявляться в полной мере в идеальных растворах.Идеальный раствор - гипотетический раствор, в котором нет химическоговзаимодействия между компонентами, а силы межмолекулярноговзаимодействия одинаковы. Нр = 0 и каждый компонент ведет себя в растворе независимо от другихкомпонентов.

( Реально ≈ очень разбавленные растворы)Закон Рауля.Молекулы нелетучего растворенного компонента раствора препятствуютиспарению из раствора молекул растворителя.испарениеА(ж р-тель)А(пары р-теля)Понижение давления насыщенного пара растворителя А над раствором рАпропорционально молярной доле растворенного нелетучего вещества хВ:рА - рА = рА = рА хВ,(1)рА, рА - давления насыщенного пара растворителя соответственно над чистымрастворителем и над раствором.Следствия из закона Рауля:1.

температура кипениярастворителя.растворавышетемпературыкипенияПовышение температуры кипения Ткип пропорционально моляльностираствора сmТкип = Кэсm(2)Кэ - эбуллиоскопическая постоянная растворителя.2. температура замерзания (кристаллизации) раствора ниже температурзамерзания (кристаллизации) чистого растворителя.Понижение температуры замерзания (кристаллизации) Тзам пропорциональномоляльности раствора сmТзам = Кксm,Кк - криоскопическая постоянная.Значения Кэ и Кк зависят от природы растворителя.(3)Рис.1 Зависимость давления насыщенного пара растворителя от температурынад чистым растворителем (водой)(1) и над раствором нелетучегокомпонента(2)Эбуллиоскопические и криоскопические постоянные некоторыхрастворителейПостоянныерастворителейкг*К*моль -1КЭККВода0,521,85Растворительэтанолбензол1,221,992,535,12тетрахлоридуглерода5,0229,8По уравнениям (2) и (3), можно определить молярную массу вещества.Экспериментально определяют повышение температуры кипения Ткип илизамерзания Тзам раствора.Если известна масса растворенного вещества mB и растворителя mР, томолярная масса растворенного вещества МВ :MВ 10 3 K mВ,T mРК  КЭ либо КК.[г/моль](4)Осмотическое давлениеОсмос - самопроизвольный переход растворителя через полупроницаемуюмембрану, разделяющую раствор и растворитель или два раствора с различнойконцентрацией.Мембрана пропускает только молекулы растворителя.Молекулы растворителя диффундируют из растворителя в раствор или из менееконцентрированного раствора в более концентрированный, поэтомуконцентрированный раствор разбавляется, при этом увеличивается и высота егостолба (рисунок).Осмотическое давление  равно силе на единицу площади поверхности,заставляющей молекулы растворителя проникать через полупроницаемуюперегородку.

При достижении равновесия оно равно давлению столба растворав осмометре высотой h (рисунок).Рис. 2. Схема осмометра: 1 - вода; 2 -полупроницаемая мембрана;3 - растворЕсли внешнее давление, приложенное к более концентрированному раствору,выше осмотического, Р > , то скорость перехода молекул растворителя изконцентрированного раствора будет больше, и растворитель будет переходить вразбавленный раствор (или чистый растворитель) - обратный осмос.Используется для очистки природных и сточных вод, для получения питьевойводы из морской воды.Уравнение Вант ГоффаВант-Гофф показал, чтодля осмотического давления можноидеального газаV = nRT или  применить уравнение состоянияnRT ,Vоткуда = сRT,(6)где  - осмотическое давление, кПа; с - молярная концентрация раствора.Осмотическое давление возрастает с увеличением концентрации растворенноговещества и температуры.В биологических процессах осмос обеспечивает поступление воды в клетки.Изотонические растворы - растворы с одинаковым осмотическим давлением.Гипертонические растворы - если наружное давление выше внутриклеточного.Гипотонические растворы - внешнее осмотическое давление нижевнутриклеточного.Например, среднее осмотическое давление крови при 36С равно 780 кПа.Гипертонические растворы сахара (сироп) и соли (рассол) применяются дляконсервирования продуктов, так как вызывают удаление воды измикроорганизмов.Примеры расчетов1.

Рассчитать молярную долю, моляльность и молярную концентрациюметилового спирта СН3ОН в 60%(масс.) водном растворе при 20оС, еслиплотность раствора ρ=0,89 г/см3.Решение.1. По определению молярной доли N вещества:NCH3OH = nCH3OH/(nCH3OH + nH2O) == (mCH3OH/MCH3OH)/ (mCH3OH/MCH3OH + mH2O/MH2O) == (60/32)/ (60/32 + 40/18) = 0,4582.

Характеристики

Тип файла PDF

PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.

Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.

Список файлов лекций