Растворы. Концентрация растворов. Электролитическая диссоциация

1. 6.1. Растворы. Концентрация растворов. Электролитическая диссоциация

Глава 6.
Растворы.
6.1. РАСТВОРЫ. КОНЦЕНТРАЦИЯ
РАСТВОРОВ. ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКАЯ
ДИССОЦИАЦИЯ

2.

Растворы. Классификация растворов
Раствор – гомогенная (однофазная) система, состоящая
из двух или более независимых компонентов (растворитель
и растворенное(ые) вещество(а)), а также продуктов
их взаимодействия
Растворитель – компонент, количество которого в системе
преобладает либо не меняет своего агрегатного состояния
Компоненты растворов сохраняют свои уникальные свойства
и не вступают в химические реакции между собой
с образованием новых соединений
2

3.

Растворы. Классификация растворов
По агрегатному состоянию:
Газообразные растворы
(Смесь газов)
воздух – это раствор
кислорода, паров воды,
углекислого газа (СО2) и
благородных газов в азоте
Жидкие растворы
1. растворы твердых веществ в
жидкостях:
соль+Н2О, сахар+Н2О , йод+Н2О
2. растворы газообразных веществ в
жидкостях:
лимонады, нашатырный
спирт
3. растворы жидкостей в жидкостях:
уксус, водка
3

4.

Растворы. Классификация растворов
По агрегатному состоянию :
Твёрдые растворы
Минералы и
горные породы
сплавы металлов
замещения
внедрения
латунь – твёрдый раствор, смесь двух твёрдых веществ
4
(меди и цинка), образующих одну твёрдую фазу

5.

Растворы. Классификация растворов
По относительным количествам растворенного
вещества:
разбавленные и концентрированные
По соотношению преобладания частиц,
переходящих в раствор и удаляющихся из раствора:
ненасыщенные, насыщенные и пересыщенные
Раствор
концентрация
которого
ниже
концентрации
насыщенного
раствора
называется
ненасыщенным
Насыщенный раствор – это
раствор, который находится в
равновесии с твёрдой фазой
растворенного
вещества
и
содержит
максимально
возможное
при
данных условиях количество
этого вещества
Пересыщенный
раствор - раствор,
в котором при данной
температуре
содержится большее
количество
растворенного
вещества,
чем
возможно
в
насыщенном
растворе
5

6.

Растворы. Классификация растворов
По размеру частиц:
Истинный раствор – однофазная система, образованная
не менее чем двумя компонентами (т.е. компоненты равномерно
распределены в системе на уровне атомов, молекул или ионов)
Коллоидный раствор – тонкодисперсная
(гетерогенная) система с размерами частиц
от 500 до 1 нм
при пропускании через него луча света
образуется светящаяся дорожка – конус
Эмульсия – дисперсная система, состоящая
из микроскопических капель жидкости
(дисперсной фазы), распределенных
в другой жидкости (дисперсионной среде
Суспензия или взвесь – это грубодисперсная
система с твёрдой дисперсной фазой и
жидкой дисперсионной средой
6

7.

Физические и химические процессы при
растворении
Физическая теория растворов – идея
индифферентности и подобия газовым системам
(Я.Вант-Гофф)
Процесс растворения является результатом диффузии, т.е.
проникновением растворенного вещества в промежутки
между молекулами растворителя, т.е. физическое явление
(Вант-Гофф, Аррениус, Оствальд)
Якоб Хендрик
Вант-Гофф
Химическая теория (Д.И.Менделеев)
Растворение является результатом химического
взаимодействия растворенного вещества с
молекулами растворителя, т.е. химическое явление
Сольватация – процесс взаимодействия
растворителя и растворённого вещества
7
Дмитрий Иванович
Менделеев

8.

Физические и химические процессы при
растворении
Механическая
смесь
Раствор
• переменность состава
• непрерывная, плавная
зависимость свойств от состава
Химическое
соединение
• однородность состава по всей фазе
• наличие
теплового
эффекта
при образовании
Физико-химическая теория растворов
8

9.

Физические и химические процессы
при растворении
Тепловой эффект, сопровождающий процесс растворения,
относящийся к 1 молю растворенного вещества называется
молярной теплотой растворения ∆Нраств.
∆Н1 > 0 – количество теплоты, затраченной на распределение частиц растворяемого
вещества среди молекул растворителя (процесс эндотермический)
∆Н2 < 0 – количество теплоты, выделяющейся при взаимодействии растворенного
вещества с молекулами растворителя и образование связей между ними
(тепловой эффект сольватации, процесс экзотермический)
для твёрдого вещества:
∆Н1 > 0 – энергия, необходимая для разрушения кристаллической решетки и
энергия необходимая для разрыва связей между молекулами
растворителя (процесс эндотермический)
В зависимости от преобладания первой или второй составляющих,
процесс растворения может быть экзотермическим или эндотермическим:
если │∆Н2│> │∆Н1│, процесс экзотермический и ∆Нраств. < 0
если │∆Н2│< │∆Н1│, процесс эндотермический и ∆Нраств. > 0
KOH
∆Нраств. = –55.65 кДж/моль
NH4NO3
∆Нраств. = 26.48 кДж/моль
9

10.

Способы выражения концентрации
Концентрация – соотношение между количеством
растворенного вещества и растворителя или количеством
растворенного вещества и всего раствора
m
i
Способы выражения концентрации растворов
• Массовая доля ( ) – отношение массы растворенного
вещества к массе раствора
i
• Объемная доля ( ) – отношение объема растворенного
вещества к объему раствора
i
j
100
k
k 1
Xi
• Молярная доля (X) – отношение числа молей растворенного
вещества к сумме числа молей всех компонентов раствора
i
j
100
mk
k 1
i
j
100
k
k 1
• Молярная концентрация (молярность) (См, моль/л) – число моль
растворенного вещества в одном литре раствора
• Нормальная концентрация или молярная концентрация
эквивалента (нормальность) (Сн, моль экв/л) – число моль
эквивалентов растворенного вещества, содержащихся
в одном литре раствора
1 м р-р H2SO4 = 2 н р-р H2SO4
• Титр (СТ, мг/мл или г/мл) – масса растворенного вещества,
содержащаяся в одном миллилитре раствора
• Моляльность (Сm, моль/кг) – число моль растворенного вещества,
приходящееся на 1 кг растворителя
10

11.

Растворимость веществ.
Факторы, влияющие на растворимость
Растворимость веществ зависит:
• от природы реагирующих веществ
• от концентрации раствора
• от температуры
• от присутствия других веществ в растворе
• от давления (для газообразных веществ)
11

12.

Осмос
Явление осмоса (по-гречески значит «толкать») представляет
собой самопроизвольный переход чистого растворителя в раствор,
отделенный от него полупроницаемой мембраной, т.е.
перегородкой проницаемой для молекул растворителя, но не
проницаемой для растворенного вещества
p П
p
Растворитель
Одинаковы
при равновесии
Осмотическое давление П – давление,
которое надо приложить
к раствору для прекращения переноса
растворителя
Раствор
транспорт жидкостей через
клеточную мембрану
12

13.

Кристаллогидраты

14.

Природная жесткость воды

15.

Природная жесткость воды

16.

Минеральные воды

17.

Растворы электролитов
Электропроводность веществ
Электролиты
Неэлектролиты
вещества, растворы и расплавы
которых не проводят электрический ток
вещества, растворы и расплавы
которых проводят электрический ток
Газы
Cоли
O2, N2
неэлектролит
Органические
вещества
Метан
CH4
Na2SO4 ,
слабый электролит
сильный электролит
Кислоты
HCl,
Сахар C12H22O11
Оксиды
Щёлочи
KOH,
NO, Na2O
17

18. Количественная характеристика процесса диссоциации

КОЛИЧЕСТВЕННАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА
ПРОЦЕССА ДИССОЦИАЦИИ
Отношение числа распавшихся молекул к
общему числу молекул в растворе
Сила электролита

19. Электролитическая диссоциация

ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКАЯ ДИССОЦИАЦИЯ
• В растворах электролиты диссоциируют (распадаются)
на положительные и отрицательные ионы.
Процесс распада электролита на ионы в
растворе или расплаве называется
электролитической диссоциацией.
NaOH Na OH
H 2SO 4 2H SO 42
MgCl 2 Mg2 2Cl
ДИССОЦИАЦИЯ ИОННЫХ
СОЕДИНЕНИЙ
В раствор переходят19
гидратированные ионы

20.

Условия протекания реакции ионного
обмена
Реакции в растворах электролитов
протекают до конца если:
• Образуется или растворяется осадок;
NaCl AgNO 3 AgCl NaNO3
• Выделяется газ;
Cl Ag AgCl
K 2S 2HCl 2KCl H 2S
S 2 2H H 2S
• Образуется малодиссоциирующее
вещество (например Н2О)
KOH HCl KCl H 2O
OH
H
H 2O

21.

22.

Водородный показатель
Вещество
Электролит в свинцовых аккумуляторах
Желудочный сок
Лимонный сок (5% р-р лимонной кислоты)
Пищевой уксус
Кока-кола
Яблочный сок
Пиво
Кофе
Шампунь
Чай
Кожа здорового человека
Кислотный дождь
Слюна
Молоко
Чистая вода
Кровь
Морская вода
Мыло (жировое) для рук
Отбеливатель (хлорная известь)
Концентрированные растворы щелочей
pH
<1.0
1.0-2.0
2.0±0,3
2.4
3.0±0.3
3.0
4.5
5.0
5.5
5.5
5.5
< 5.6
6.8-7.4
6,6-6,9
7.0
7.36-7.44
8.0
9.0-10.0
12.5
>13
22

23.

Водородный показатель
Среда водных растворов
Фенолфталеин
Метилоранж
Лакмус
Кислая среда
8
9
Нейтральная
среда
10
11
12
13
14
pH
4% NaOH
7
1% NaOH
6
1% Na2CO3
5
1% NaHCO3
лимон
4
вода
кровь
0.4% HCl
3
молоко
2
пиво
1
газировка
0
4% HCl
Универсальный индикатор
Основная среда
23

24. Домашнее задание

• ЕРОХИН, Ю. М. ХИМИЯ ДЛЯ ПРОФЕССИЙ И СПЕЦИАЛЬНОСТЕЙ ТЕХНИЧЕСКОГО И
ЕСТЕСТВЕННО-НАУЧНОГО ПРОФИЛЕЙ: УЧЕБНИК ДЛЯ СПО / Ю. М. ЕРОХИН, И. Б.
КОВАЛЕВА. - 5-Е ИЗД., СТЕР. - МОСКВА: АКАДЕМИЯ, 2018, 2019 - 496 С. (ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ. ГР. ФИРО).
• § 6.1. «РАСТВОРЫ. КОНЦЕНТРАЦИЯ РАСТВОРОВ», СТР.121-131,
ВОПРОСЫ И ЗАДАНИЯ 1-7 СТР. 131, ПИСЬМЕННО 1,2
• § 6.2. «ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКАЯ ДИССОЦИАЦИЯ», СТР.131-139,
ВОПРОСЫ И ЗАДАНИЯ СТР. 139-140, ПИСЬМЕННО 2, 5А