Солватна (хидратна) теория за разтваряне - Студопедия
Тема 7. Решения. Разпръснати системи
Лекции 15-17 (6 часа)
Целта на лекциите: да се изучат основните положения на солватната (хидратна) теория за разтваряне; общи свойства на разтворите (закони на Раулт, Вант Хоф, осмотично налягане, уравнение на Арениус); видове течни разтвори, дефиниране на разтворимостта; разгледайте свойствата на слабите електролити (константа на разтворимост, закон за разреждане на Оствалд, йонен продукт на вода, рН на средата, продукт на разтворимост); свойства на силните електролити (теория на Дебай-Хюкел, йонна сила на разтвора); дават класификация на дисперсните системи; разглеждат стабилността на колоидните разтвори, коагулацията, пептизацията, получаването на колоидно-дисперсни системи и свойствата на колоидно-дисперсните системи (молекулярно-кинетични, оптични и електрокинетични).
Учебни въпроси:
7.1. Солватна (хидратна) теория за разтваряне.
7.2. Общи свойства на разтворите.
7.3. Видове течни разтвори. Разтворимост.
7.4. Свойства на слабите електролити.
7.5. Свойства на силните електролити.
7.6. Класификация на дисперсните системи.
7.7. Получаване на колоидно-дисперсни системи.
7.8. Стабилност на колоидните разтвори. Коагулация. Пептизация.
7.9. Свойства на колоидно-дисперсните системи.
Разтворите са хомогенни системи, състоящи се от две или повече вещества, чийто състав може да варира в доста широк диапазон, разрешен от разтворимостта. Всеки разтвор се състои от няколко компонента: разтворител (A) и разтворено вещество от един или повече (B).
Компонент е химически хомогенна част от термодинамична система, която може да бъде изолирана от нея исъществувайте в безплатна форма толкова дълго, колкото искате.
Разтворител е компонент, чиято концентрация е по-висока от концентрацията на други компоненти в разтвора. Той запазва своето фазово състояние по време на образуването на разтвори.
Всеки разтвор се характеризира с такива свойства като плътност, точка на кипене, точка на замръзване, вискозитет, повърхностно напрежение, налягане на разтворителя над разтвора, осмотично налягане и др. Тези свойства се променят плавно с промени в налягането, температурата, състава (концентрацията). Концентрацията на разтвор показва количеството вещество, което се съдържа в определено тегло на разтвор или разтворител, или в определен обем разтвор. В химията се използват различни методи за изразяване на концентрацията на разтвори:
Масова фракция на разтвореното вещество (процентна концентрация (w)) показва броя на g разтворено вещество (mw) в 100 g разтвор (mp), изразен в %:
(7.1)
Моларна концентрация (C) показва броя на моловете разтворено вещество (n) в 1 dm³ разтвор (V):
(7.2)
Изразено в mol/dm³, например C(1/1H2SO4) = 0,1 mol/dm³.
Моларна еквивалентна концентрация е броят молеквиваленти на разтворено вещество в 1 dm³ разтвор (V):
(7.3)
Изразено в mol/dm³. Например C (1 / 2H2SO4) \u003d 0,1 mol / dm³; C (1/5 KMnO4) = 0,02 mol / dm³.
Концепциите за еквивалент, фактор на еквивалентност (например feq (HCl) = 1/1; feq (Н2SO4) = 1/2; feq (Na2CO3) = 1/2; feq (KMnO4) = 1/5) и моларна маса на еквивалента (например за натриев карбонат: M(1/2 Na2CO3) = feqM (Na2CO3) = 1/2 M(Na2CO 3 )) бяха обсъдени във въведението (параграф 2).
Моларност (Cm)показва броя на моловете (n) от разтвореното вещество в 1000 gразтворител (mr-la):
(7,4)
Изразено в mol/kg разтворител, например Cm(NaCl) = 0,05 mol/kg.
Моларна фракция е съотношението на броя молове на дадено вещество към сумата от броя молове в разтвор:
(7,5)
където NА и NВ са молните фракции съответно на разтворителя и разтвореното вещество. Молната фракция, умножена по 100%, е молният процент, така че
В практическата работа е важно да можете бързо да преминавате от една концентрационна единица към друга, така че е важно да запомните това
където mr-ra е масата на разтвора, g; Vp-ra - обемът на разтвора, cm 3; ρ е плътността на разтвора, g/cm3.
Процесът на разтваряне е сложен физико-химичен процес, при който най-ясно се проявява взаимодействието между частици (молекули или йони) с различно химично естество.
Процесите на разтваряне на много вещества в различни агрегатни състояния са силно повлияни от полярността на молекулите на разтворителя и разтвореното вещество. Трябва да се отбележи, че подобното се разтваря подобно. Полярните разтворители (вода, глицерин) разтварят полярни молекули (KCl, NH4Cl и др.); неполярни разтворители (толуен, бензин и др.) разтварят неполярни молекули (въглеводороди, мазнини и др.).
Съвременната теория за разтварянето се основава на физическата теория на Вант Хоф и С. Арениус и химическата теория на Д. И. Менделеев. Според тази теория процесът на разтваряне се състои от три етапа:
1) механично разрушаване на връзките между частиците на разтвореното вещество, например разрушаването на кристалната решетка на солта (това е физическо явление);
2) образуването насолвати (хидрати), т.е. нестабилни съединения на частици от разтворено вещество с молекули на разтворителя (това е химично явление);
3)спонтанен процес на дифузия на солватирани (хидратирани) йони в целия обем на разтворителя (това е физически процес). В разтвор всяка заредена частица (йон или полярна молекула) е заобиколена отсолватна обвивка, която се състои от молекули на разтворителя, ориентирани по подходящ начин. Ако разтворителят е вода, тогава се използва терминътхидратна обвивка, а самото явление се наричахидратация.
Процесът на образуване на разтвори е придружен от топлинен ефект, който може да бъде както ендотермичен, така и екзотермичен. Първият етап на разтваряне винаги протича с поглъщане на топлина, а вторият може да протече както с поглъщане, така и с отделяне на топлина. Следователно общият топлинен ефект на разтваряне зависи от топлинния ефект на образуването на солвати (хидрати). Комбинацията от молекули или йони на разтворено вещество с молекули на разтворител се осъществява главно поради водородна връзка или поради електростатично взаимодействие на полярни молекули на вещества. Съставът на солватите (хидратите) варира в зависимост от температурата и концентрацията на разтвореното вещество. С увеличаването им броят на молекулите на разтворителя, включени в солвата (хидрата), намалява. По този начин разтворите заемат междинна позиция между механичните смеси и химичните съединения.
Теорията на разтворите все още не дава възможност във всеки случай да се предскажат свойствата на разтворите от свойствата на техните компоненти. Това се обяснява с изключително голямото разнообразие и сложност на взаимодействията между молекулите на разтворителя и частиците на разтвореното вещество. Структурата на разтворите като правило е много по-сложна от структурата на отделните му компоненти.
Според агрегатното състояние всички разтвори са разделени на тригрупи: разтвори на газове в газове или газови смеси; течни разтвори; твърди разтвори (метални сплави). По-нататък ще бъдат разгледани само течни разтвори.
Не намерихте това, което търсихте? Използвайте търсачката: