Растворы. Лекция 7 презентация

раствор

S > 0

система достигает равновесия

процесс самопроизвольный и необратимый

ΔG < 0

Отличительные свойства растворов:
1) от смесей – гомогенность
2) от химических соединений – переменность состава, состав изменяется не скачками, а непрерывно.

Водка - раствор спирта в воде (содержание спирта 40%)
Медицинский спирт - раствор воды в спирте (содержание спирта 96%)

НЕНАСЫЩЕННЫЙ РАСТВОР- растворено вещества меньше растворимости
ПЕРЕСЫЩЕННЫЙ РАСТВОР – растворено вещества больше растворимости

РАСТВОРИМОСТЬ ВЕЩЕСТВА

ВЛИЯНИЕ ПРИРОДЫ ВЕЩЕСТВА НА РАСТВОРИМОСТЬ

Эмпирическое правило «подобное растворяется в подобном».

Н2О — полярная молекула. Молекула этанола также полярная, и поэтому между молекулами воды и этанола могут образовываться водородные связи. При перемешивании этих двух веществ их молекулы взаимодействуют, и этанол быстро растворяется.

С2Н5ОН – Н2О

масло – Н2О

ПАВ — молекулы с особой структурой. У них длинный углеводородный «хвост» (неполярный, как и у масла) присоединен к сильно полярной «головке».

ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ И ДАВЛЕНИЯ НА РАСТВОРИМОСТЬ

s – массовая концентрация газа в насыщенном растворе
Кн- константа Генри (зависит от природы газа и растворителя)
р - парциальное давление газа

В ЖИЗНИ

Что заставляет O2 переходить в венозную кровь, а СО2 из венозной крови в газовую среду альвеол ?

О2 диффундирует в кровь ( в сторону пониженного парц. давления)
СО2 диффундирует в альвеолярное пространство ( в сторону пониженного парц. давления)

МЕДЛЕННЫЙ ПОДЪЕМ ( СПУСК) !!!

н

n – количество вещества Х, моль
m - масса вещества Х , г
V – объем раствора, л
Э – эквивалентная масса вещества Х, г×экв/ моль

НЕЭЛЕКТРОЛИТЫ
Растворы и расплавы не проводят электрический ток

Тип хим. связи: ковалентная неполярная

РЕАЛЬНЫЕ

Чем больше разбавлен раствор, тем ближе его свойства к свойствам идеального раствора

ПРИЧИНА: равновесное давление пара над сосудом с растворенным веществом ниже, чем над сосудом с чистым растворителем.
(переход растворителя приводит к выравниванию давлений и достижению состояния равновесия)

Равновесное состояние при данной температуре характеризуется давлением насыщенного пара.

>

χв – мольная доля растворенного вещества
p0 – давление пара над чистым растворителем
p – давление пара над раствором при той же температуре
n0 – число молей растворителя
n - число молей растворенного вещества

Давление пара растворителя над раствором зависит от природы растворителя и мольной доли растворенного вещества и не зависит от природы растворенного вещества

Применение: стакан с солью между оконными рамами предохранит
стекла от запотевания.

РЕЗУЛЬТАТ: температура кипения раствора (Т2) выше температуры кипения чистого растворителя (Т1) на величину Δt:

Т2= Т1+ Δ t

Температура кипения раствора.
Известно, что давление насыщенного пара растворителя над раствором меньше, чем давление насыщенного пара над чистым растворителем.

Значит, чтобы давление насыщенного пара стало равным внешнему давлению (условие закипания жидкости), раствор нужно нагреть до более высокой температуры, чем чистый растворитель.

ПОВЫШЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ КИПЕНИЯ РАСТВОРА

ПОНИЖЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ ЗАМЕРЗАНИЯ РАСТВОРА

Температура замерзания раствора.
Если в равновесную систему лёд–вода (Ркр(тв)=Рж) ввести растворимое вещество ( например сахар), то равновесие нарушится, поскольку образовался раствор и давление насыщенного пара понизится.
Это нарушение связано с конденсацией избытка паров, протекающей с выделением тепла.
Чтобы восстановить равновесное состояние, необходимо в соответствии с принципом Ле-Шателье понизить температуру на величину Δ t.

Следовательно, температура замерзания раствора ниже температуры замерзания (кристаллизации) чистого растворителя.

Понижение температуры замерзания определяется по ВТОРОМУ ЗАКОНУ Рауля:

Определение молекулярной массы по понижению температуры плавления при
известной массе растворенного вещества в 1000 г растворителя называется
Криоскопией. Метод предложил в 1885 г. французский физик и химик Франсуа Мари Рауль

В сосуд с чистым растворителем поместили емкость, в торце которой закреплена полупроницаемая мембрана

Полупроницаемая мембрана пропускает молекулы растворителя и не пропускает молекулы растворенного вещества

Осмос – это самопроизвольный переход молекул растворителя в раствор через полупроницаемую перегородку (мембрану).

С – молярная концентрация вещества (моль/л)
Т – температура (К),
R – универсальная газовая постоянная.

Основные положения ТЭД Аррениуса
Электролиты в растворе диссоциируют на ионы
Ион - атом или группа атомов, имеющая заряд
К+ - катионы; А- - анионы

Степень диссоциации (α): отношение количества вещества молекул электролита, распавшихся на ионы (n1, моль), к его первоначальному (исходному) количеству (n0, моль)

СТЕПЕНЬ ДИССОЦИАЦИИ ЗАВИСИТ ОТ:
Природы растворителя (чем более полярна молекула растворителя, тем выше степень диссоциации)
Температуры (электролитическая диссоциация-эндотермический процесс, т.о. если Т↑, то α ↑; если Т↓, то α ↓
Концентрации раствора ( чем больше разбавление раствора, тем выше α )

Результат: коллигативные свойства электролитов отличаются от аналогичных свойств неэлектролитов
Решение: в уравнения введен дополнительный множитель - изотонический коэффициент Вант-Гоффа – i

Физический смысл изотонического коэффициента: i показывает, во сколько раз увеличилось общее число частиц в растворе в результате происшедшего частичного или полного распада молекул на ионы.

где k – число ионов, образующихся при диссоциации одной молекулы электролита.
Например,
для KCl=K+ + Cl- k=2,
для Al2(SO4)3=2Al3+ + 3SO42- k = 5

Существует математическая связь между степенью диссоциации и изотоническим коэффициентом:

f – коэффициент активности
С - молярная концентрация электролита

Коэффициент активности (f) – является мерой отклонения реального раствора электролита от идеального (бесконечно разбавленного)
Мало зависит от природы электролита
Определяется ИОННОЙ СИЛОЙ раствора (I)

КД характеризует способность электролита распадаться на ионы

КОНСТАНТА ДИССОЦИАЦИИ ЗАВИСИТ ОТ:
Природы электролита
Температуры
От концентрации растворенного вещества (только для слабых электролитов!!!)

Вода является очень слабым электролитом.
Диссоциация воды протекает условно по уравнению :

const - ионное произведение воды

Нейтральная реакция среды

кислая

щелочная

устанавливается равновесие

Показатель концентрации Н+

Показатель концентрации ОН-

БУФЕРНЫЕ РАСТВОРЫ

- растворы, способные поддерживать рН раствора постоянным при разбавлении или добавлении небольших количеств кслоты или основания

Буферная емкость – определяется количеством вещества (концентрацией) сильной кислоты или основания, которое изменяет рН на 1

в системе образуются слабые электролиты

Протекание реакции гидролиза и кислотность водного раствора соли зависят от природы соли

2. Соли, в состав которых входит катион сильного основания и анион
слабой кислоты, гидролизуются по I ступени с образованием слабой кислоты или анион кислой соли, при гидролизе создают щелочную среду (рН > 7),

Гидролиз по аниону

рН>7

Гидролиз по катиону

рН<7

гидролиз
по Аниону и по Катиону

рН≈7

В случае, если ионы разнозарядные
:
(NН4)2S + Н2О → NН4HS + NН4ОH
NH4 + + S2– + Н2О→ NH4ОH + HS–

рН≤7

4. Повышение температуры усиливает гидролиз соли, а понижение – ослабляет (гидролиз – эндотермический процесс)

Определяет глубину протекания реакции гидролиза

Чем меньше концентрация соли, тем больше степень гидролиза (h).

! При разбавлении соли степь ее гидролиза возрастает

при h<<1

Равновесие характеризует величина –
ПРОИЗВЕДЕНИЕ РАСТВОРИМОСТИ:

Чем больше ПР, тем выше растворимость соединения

ПРИМЕР: