4 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Общие понятия о растворах

Общие понятия о растворах

Работа № 4. Приготовление растворов заданной концентрации

РАБОТА №5. ОПРЕДЕЛЕНИЕ НОРМАЛЬНОЙ КОНЦЕНТРАЦИИ МЕТОДОМ ТИТРОВАНИЯ

Общие понятия о растворах

Наиболее распространенными физико-химическими системами являются растворы, среди которых заметно выделяются истинные растворы. Самая характерная особенность истинного раствора состоит в том, что растворенное вещество находится в нем в виде атомов молекул или ионов, равномерно окруженных атомами, молекулами или ионами растворителя. Иначе говоря, истинные растворы однофазны, т.е. в них отсутствует граница раздела между растворителем и растворенным веществом.

Таким образом, раствораминазывают гомогенные смеси переменного состава. Растворы могут существовать в любом из агрегатных состояний: твердое – растворы металлов, жидкое – растворы твердых, жидких и газообразных веществ в жидкостях, газообразное – смеси газов. Например, воздух можно рассматривать как раствор кислорода и других газов (СО2, благородные газы) в азоте. Морская вода – это водный раствор различных солей воде. Металлические сплавы – твердые растворы одних металлов в других.

Итак, любой раствор состоит, как минимум, из двух компонентов – индивидуальных веществ, одно из которых считают растворителем, а другое – растворенным веществом. Однако такое деление очень условно, а для веществ, смешивающихся в любых соотношениях (например, вода – серная кислота, серебро – золото), лишено смысла.

Способность к образованию растворов выражена в различной степени у различных индивидуальных веществ. Одни вещества способны растворяться друг в друге неограниченно (вода-спирт), другие – лишь в ограниченных количествах (подавляющее большинство солей, кислот и оснований в воде).

Растворимость веществ существенно зависит от природы растворяемого вещества и растворителя, температуры и давления. Различная растворимость веществ тесно связана с характером взаимодействия молекул растворителя и растворенного вещества.

Раствор, в котором данное вещество при данной температуре уже больше не растворяется, т.е. раствор, находящийся в равновесии с растворенным веществом, называется насыщенным, а раствор, в котором еще можно растворить некоторое количество данного вещества, — ненасыщенным. Для подавляющего большинства растворов растворимость растворенных веществ воде увеличивается с повышением температуры. Если раствор, насыщенный при нагревании, осторожно охладить до комнатной температуры так, чтобы растворенное вещество не выделилось в виде отдельной фазы, то образуется пересыщенный раствор. Таким образом, пересыщенным называется раствор, в котором при данной температуре содержится большее количество растворенного вещества, чем в насыщенном растворе. Пересыщенный раствор нестабилен (часто также встречается термин “метастабилен”), и при изменении условий (например, энергичное встряхивание раствора “соль-вода” или внесение в него кристаллика той же соли – затравки для кристаллизации) образуется насыщенный раствор, и выпадают кристаллы соли, находящейся в пересыщенном растворе в избытке.

Для приближенного выражения состава раствора пользуются понятиями концентрированный раствори разбавленный раствор.

Концентрированным называется раствор, в котором масса растворенного вещества соизмерима с массой растворителя. Две величины называются соизмеримыми или одного порядка, если их численные значения отличаются не более, чем в 10 раз, при условии, что эти величины выражены в одинаковых единицах. Например, 40%-ый раствор является концентрированным, т.к. в нем на каждые 4г растворенного вещества приходится 60г растворителя. Массы растворенного вещества и растворителя соизмеримы: 60/40=1,5. 4%-ый раствор того же вещества является разбавленным, т.к. масса растворителя (96г) и масса растворенного вещества (4г) в нем несоизмеримы: 96.4=24.

Читать еще:  Срок исковой давности по приватизации

Ориентировочная граница между разбавленным и концентрированным раствором – 10%. Однако следует помнить, что деление растворов на концентрированные и разбавленные и указанная граница между ними весьма условны.

Кроме того следует различать понятия: концентрированный и насыщенный раствор; разбавленный и ненасыщенный раствор.

Насыщенные растворы далеко не всегда содержат большое количество растворенного вещества, т.е. далеко не всегда концентрированные – все зависит от растворимости вещества. Так, насыщенный раствор сульфата кальция при 200С содержит 0,1г CaSO4на 100г воды и является очень разбавленным.

Точный состав растворов выражают различными способами, используя понятие концентрации.

Понятие о растворах. Растворимость веществ

Растворы — гомогенные (однородные) системы переменного состава, которые содержат два или несколько компонентов.

Наиболее распространены жидкие растворы. Они состоят из растворителя (жидкости) и растворенных веществ (газообразных, жидких, твердых):

Жидкие растворы могут быть водные и неводные. Водные растворы — это растворы, в которых растворителем является вода. Неводные растворы — это растворы, в которых растворителями являются другие жидкости (бензол, спирт, эфир и т. д.). На практике чаще применяются водные растворы.

Растворение веществ

Растворение — сложный физико-химический процесс. Разрушение структуры растворяемого вещества и распределение его частиц между молекулами растворителя — это физический процесс. Одновременно происходит взаимодействие молекул растворителя с частицами растворенного вещества, т.е. химический процесс. В результате этого взаимодействия образуются сольваты.

Сольваты — продукты переменного состава, которые образуются при химическом взаимодействии частиц растворенного вещества с молекулами растворителя.

Если растворителем является вода, то образующиеся сольваты называются гидратами. Процесс образования сольватов называется сольватацией. Процесс образования гидратов называется гидратацией. Гидраты некоторых веществ можно выделить в кристаллическом виде при выпаривании растворов. Например:

Что представляет собой и как образуется кристаллическое вещество синего цвета? При растворении в воде сульфата меди (II) происходит его диссоциация на ионы:

Образующиеся ионы взаимодействуют с молекулами воды:

При выпаривании раствора образуется кристаллогидрат сульфата меди (II) — CuSО4 • 5Н2О.

Кристаллические вещества, содержащие молекулы воды, называются кристаллогидратами. Вода, входящая в их состав, называется кристаллизационной водой. Примеры кристаллогидратов:

Впервые идею о химическом характере процесса растворения высказал Д. И. Менделеев в разработанной им химической (гидратной) теории растворов (1887 г.). Доказательством физико-химического характера процесса растворения являются тепловые эффекты при растворении, т. е. выделение или поглощение теплоты.

Тепловой эффект растворения равен сумме тепловых эффектов физического и химического процессов. Физический процесс протекает с поглощением теплоты, химический — с выделением.

Читать еще:  Проверить фирму на судебные иски

Если в результате гидратации (сольватации) выделяется больше теплоты, чем ее поглощается при разрушении структуры вещества, то растворение — экзотермический процесс. Выделение теплоты наблюдается, например, при растворении в воде таких веществ, как NaOH, AgNО3, H24, ZnSО4 и др.

Если для разрушения структуры вещества необходимо больше теплоты, чем ее образуется при гидратации, то растворение — эндотермический процесс. Это происходит, например, при растворении в воде NaNО3, KCl, K2SO4, KNO2, NH4Cl и др.

Растворимость веществ

Мы знаем, что одни вещества хорошо растворяются, другие — плохо. При растворении веществ образуются насыщенные и ненасыщенные растворы.

Насыщенный раствор — это раствор, который содержит максимальное количество растворяемого вещества при данной температуре.

Ненасыщенный раствор — это раствор, который содержит меньше растворяемого вещества, чем насыщенный при данной температуре.

Количественной характеристикой растворимости является коэффициент растворимости. Коэффициент растворимости показывает, какая максимальная масса вещества может раствориться в 1000 мл растворителя при данной температуре.

Растворимость выражают в граммах на литр (г/л).

По растворимости в воде вещества делят на 3 группы:

Таблица растворимости солей, кислот и оснований в воде:

Растворимость веществ зависит от природы растворителя, от природы растворенного вещества, температуры, давления (для газов). Растворимость газов при повышении температуры уменьшается, при повышении давления — увеличивается.

Зависимость растворимости твердых веществ от температуры показывают кривые растворимости. Растворимость многих твердых веществ увеличивается при повышении температуры.

По кривым растворимости можно определить: 1) коэффициент растворимости веществ при различных температурах; 2) массу растворенного вещества, которое выпадает в осадок при охлаждении раствора от t1 o C до t2 o C.

Процесс выделения вещества путем испарения или охлаждения его насыщенного раствора называется перекристаллизацией. Перекристаллизация используется для очистки веществ.

Общие представления о растворах;

Растворы неэлектролитов

Лекция. Общие представления о растворах. Разбавленные

Раствор — n-компонентная гомогенная система (n³2), состав которой может непрерывно изменяться в некоторых пределах.

Растворы могут быть жидкими, твёрдыми, газообразными. Компонент, содержание которого значительно выше содержания остальных компонентов, как правило, называют растворителем. Если одним из компонентов раствора является жидкость, а другие — газы или твёрдые вещества, то растворителем принято считать жидкость.

Мы будем говорить о жидких растворах. Поэтому вспомним самые общие сведения о жидком состоянии:

В жидкости молекулы ориентированы друг относительно друга благодаря силам Ван-дер-Ваальса, а так же водородной связи. Молекулы не “втягиваются друг в друга” из-за отталкивания электронных оболочек (принцип Паули и принцип неопределённости) и теплового движения молекул.

Благодаря указанной ориентации молекулы жидкости напоминают кристаллическое вещество — каждая её молекула окружена примерно одинаковым числом соседей (ближний порядок). Ближний порядок не означает отсутствие движения. В отличие от кристаллического вещества в жидкости отсутствует дальний порядок.

При образовании раствора происходитсольватация(от лат. solvere — растворять) частиц растворённого вещества молекулами растворителя. Если растворитель — вода, то говорят о гидратации. При этом за счёт химических связей между разнородными молекулами образуются аквокомплексы (водные растворы) или сольватокомплексы (неводные растворы). На образование химических связей между компонентами указывают явления, наблюдающиеся при растворении: а) значительные тепловые эффекты (вспомните работы по термохимии); б) изменение окраски при образовании растворов; в) нарушение аддитивности объёмов при смешении жидкостей. Особенно это характерно для жидкостей, между компонентами которых образуются водородные связи. Так, при смешении 1 л C2H5OH и 1 л H2O объём раствора равен 1.93 л.

Читать еще:  Как взять кредит безработному в Сбербанке

Таким образом, растворение– это сложный физико-химический процесс, включающий как химические процессы (гидратная теория растворов Д.И. Менделеева), так и комплекс физических взаимодействий (физическая теория растворов — В.Ф. Алексеев, Вант-Гофф, Аррениус, Оствальд).

Способы выражения состава растворов приведены в табл.1.

Таблица 1. Способы выражения состава растворов*

* m,V- масса и объём раствора, m * — масса растворителя.

Посмотрим на растворение с термодинамической точки зрения. Процесс

растворения идёт самопроизвольно до тех пор, пока его энергия Гиббса меньше

Когда мы говорим о растворимости соли, то значение растворимости относится всегда только к насыщенному раствору. Растворимость выражается в граммах на 100 грамм растворителя или в граммах на литр растворителя. Так, растворимость сахара в воде — 2000 г/л , а AgJ- 1.3 . 10 -6 г/л. Одно и тоже вещество имеет разную растворимость в разных растворителях. Так, массовая концентрация KJ, отвечающая растворимости в воде равна 0,598, а в нитробензоле — 1.6 . 10 -2 .

Необходимо чётко различать понятия “насыщенный раствор” и “концентрированный раствор”. Так концентрированный 35 % раствор KBr не является насыщенным (wKBr, нас.=0,658), а насыщенный раствор K2SO4 c кон-центрацией 2 г/л нельзя назвать концентрированным.

О влиянии на растворимость природы растворителя и растворимого вещества, агрегатного состояния вещества; температуры, давления, примесей, и т.д. Вы можете прочитать в кн. Карапетьянца М.Х. Введение в теорию химических процессов.

При изучении растворов очень полезна модельная система, которая называется идеальным раствором. Это такой раствор, образование которого не сопровождается тепловыми эффектами и изменением объёма. Иными словами, при образовании идеального раствора DH=0 и DV=0. Очевидно, что для таких растворов уменьшение энергии Гиббса связано с увеличением энтропии системы при смешении. Действительно, при образовании идеального раствора (смешении) изменение энтропии пропорционально ln(Vкон/Vнач)>0 (докажите сами!), т.е. определяется только соотношением смешиваемых компонентов и не зависит от их природы. К идеальным растворам близки растворы, образуемые смешением жидкостей со сходной структурой и природой химической связи. Например, установлено, что при смешении толуола и бензола, тепловой эффект и изменение объёма очень малы. К идеальным растворам близки очень разбавленные растворы различных веществ. В дальнейшем мы сосредоточим внимание именно на разбавленных растворах.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector