Растворы. Способы выражения концентрации растворенного вещества. - презентация

1 Растворы. Способы выражения концентрации растворенного вещества.

2 Растворы. Растворами называют гомогенные системы, в которых одно вещество распределено в среде другого (других) веществ. Если одним из составляющих растворов веществ является жидкость, а другими - газы или твердые вещества, то растворителем обычно считают жидкость. В других случаях растворителем считают тот компонент, которого больше. Раствор Растворитель Растворенное вещество

3 Растворы. Классификация растворов. Твердые Жидкие Газообразные Агрегатное состояние Грубодисперсные системы Коллоидные растворы Истинные растворы Степень дисперсности Ненасыщенные Насыщенные Пересыщенные Растворимость Разбавленные Концентрированные Количество растворенного вещества

4 Растворы. Растворение. Растворение – это самопроизвольное распределение частиц одного вещества между частицами другого. Под влиянием растворителя разрушается кристаллическая решетка твердого вещества, а ионы распределяются равномерно по всему объему растворителя.

5 Растворы. Ненасыщенный раствор – это раствор, в котором при данных температуре и давлении возможно дальнейшее растворение уже содержащегося в нем вещества. Раствор, в котором вещество при данной температуре больше не растворяется, т.е. раствор, находящийся в состоянии равновесия с твердой фазой растворяемого вещества, называется насыщенным. Пересыщенный раствор, раствор, концентрация вещества в котором выше концентрации насыщенного раствора (при данных температуре и давлении). Пересыщенные растворы очень неустойчивы. Легкое сотрясение сосуда или введение в раствор кристаллов вещества, находящегося в растворе, вызывает кристаллизацию избытка растворенного вещества, и раствор становится насыщенным.

6 Растворы. Физическая и химическая теория растворов. Физическ ая теория предложена В. Оствальдом (Германия) и С. Аррениусом (Швеция). частицы растворителя и растворенного вещества (молекулы, ионы) равномерно распределяются по всему объему раствора вследствие процессов диффузии. При этом между растворителем и растворенным веществом отсутствует химическое взаимодействие. Химичес кая теория предложена Д.И. Менделеевым. между молекулами растворяемого вещества и растворителем происходит химическое взаимодействие с образованием неустойчивых, превращающихся друг в друга соединений растворенного вещества с растворителем – сольватов. Физико- химическая теория Русские ученые И.А. Каблуков и В.А. Кистяковский объединили представления Оствальда, Аррениуса и Менделеева Согласно современной теории в растворе могут существовать не только частицы растворенного вещества и растворителя, но и продукты физико-химического взаимодействия растворенного вещества с растворителем – сольваты. Сольваты – это неустойчивые соединения переменного состава. Если растворителем является вода, их называют гидратами. Сольваты (гидраты) образуются за счет ион- дипольного, донорно-акцепторного взаимодействий, образования водородных связей и т.д.

7 Растворы. Растворимость. Растворимость зависит от природы растворенного вещества и растворителя, а также от внешних условий (температуры, давления). Зависимость растворимости от природы растворенного вещества и растворителя Растворимость твердых веществ в жидкостях зависит от типа связи в их кристаллических решетках. Например, вещества с атомными кристаллическими решетками (углерод, алмаз и др.) мало растворимы в воде. Вещества с ионной кристаллической решеткой, как правило, хорошо растворимы в воде. Вещества с ионным или полярным типом связи хорошо растворяются в полярных растворителях. Например, соли, кислоты, спирты хорошо растворимы в воде. В то же время неполярные вещества, как правило, хорошо растворяются в неполярных растворителях. Растворимость газов в жидкостях также зависит от их природы. Например, в 100 объемах воды при 20oС растворяется 2 объема водорода, 3 объема кислорода. В тех же условиях в 1 объеме Н2О растворяется 700 объемов аммиака.

8 Растворы. Влияние температуры на растворимость. При растворении газов в воде вследствие гидратации молекул растворяемого газа выделяется теплота. Поэтому в соответствии с принципом Ле Шателье при повышении температуры растворимость газов понижается. Температура различным образом влияет на растворимость твердых веществ в воде. В большинстве случаев растворимость твердых веществ возрастает с повышением температуры. В большинстве случаев взаимная растворимость жидкостей также возрастает с повышением температуры.

9 Растворы. Влияние давления на растворимость. На растворимость твердых и жидких веществ в жидкостях давление практически не оказывает влияния, так как изменение объема при растворении невелико. При растворении газообразных веществ в жидкости происходит уменьшение объема системы, поэтому повышение давления приводит к увеличению растворимости газов. В общем виде зависимость растворимости газов от давления подчиняется закону У. Генри (Англия, 1803 г.): растворимость газа при постоянной температуре прямо пропорциональна его давлению над жидкостью. Закон Генри справедлив лишь при небольших давлениях для газов, растворимость которых сравнительно невелика и при условии отсутствия химического взаимодействия между молекулами растворяемого газа и растворителем.

10 Растворы. Концентрация растворов. 1. Массовая доля (или процентная концентрация вещества) – это отношение массы растворенного вещества m к общей массе раствора. Для бинарного раствора, состоящего из растворённого вещества и растворителя: где: ω – массовая доля растворенного вещества; m в-ва – масса растворённого вещества; m р-ра – масса растворителя. Массовую долю выражают в долях от единицы или в процентах.

11 Растворы. Концентрация растворов. 2. Молярная концентрация или молярность – это количество молей растворённого вещества в одном литре раствора V: где: C – молярная концентрация растворённого вещества, моль/л (возможно также обозначение М, например, 0,2 М HCl); n – количество растворенного вещества, моль; V – объём раствора, л. Раствор называют молярным или однополярным, если в 1 литре раствора растворено 1 моль вещества, децимолярным – растворено 0,1 моля вещества, сантимолярным – растворено 0,01 моля вещества, миллимолярным – растворено 0,001 моля вещества.

12 Растворы. Концентрация растворов. 3. Моляльная концентрация (моляльность) раствора С(x) показывает количество молей n растворенного вещества в 1 кг растворителя m: где: С (x) – моляльность, моль/кг; n – количество растворенного вещества, моль; m р-ля – масса растворителя, кг.

13 Растворы. Концентрация растворов. 4. Титр – содержание вещества в граммах в 1 мл раствора: где: T – титр растворённого вещества, г/мл; m в-ва – масса растворенного вещества, г; V р-ра – объём раствора, мл.

14 Растворы. Концентрация растворов. 5. Мольная доля растворённого вещества – безразмерная величина, равная отношению количества растворенного вещества n к общему количеству веществ в растворе: где: N – мольная доля растворённого вещества; n – количество растворённого вещества, моль; n р-ля – количество вещества растворителя, моль. Сумма мольных долей должна равняться 1: N(X) + N(S) = 1. где N(X) - мольная доля растворенного вещества Х; N(S) - мольная доля растворенного вещества S. Иногда при решении задач необходимо переходить от одних единиц выражения к другим: ω(X) - массовая доля растворенного вещества, в %; М(Х) – молярная масса растворенного вещества; ρ= m/(1000V) – плотность раствора

15 Растворы. Концентрация растворов. 6. Нормальная концентрация растворов (нормальность или молярная концентрация эквивалента) – число грамм-эквивалентов данного вещества в одном литре раствора. Грамм-эквивалент вещества – количество граммов вещества, численно равное его эквиваленту. Эквивалент – это условная единица, равноценная одному иону водорода в кислотно-основных реакциях или одному электрону в окислительно – восстановительных реакциях. Для записи концентрации таких растворов используют сокращения н или N. Например, раствор, содержащий 0,1 моль-экв/л, называют децинормальным и записывают как 0,1 н. где: С Н – нормальная концентрация, моль-экв/л; z – число эквивалентности; V р-ра – объём раствора, л.

16 Растворы. Концентрация растворов. Растворимость вещества S - максимальная масса вещества, которая может раствориться в 100 г растворителя: Коэффициент растворимости – отношение массы вещества, образующего насыщенный раствор при конкретной температуре, к массе растворителя: