Классификация растворов по агрегатному состоянию. Истинные растворы. Концентрации растворов. Мольная доля растворенного вещества

Растворы

«Вода стоит особняком в истории нашей планеты. Нет природного тела, которое могло бы сравниться с ней По влиянию на ход основных самых грандиозных процессов.» В.И. Вернадский.

Роль растворов в природе.

¾ земного шара занимает вода 97% воды приходится на океаны и моря 3% на озёра, реки, подземные воды животные организмы содержат до 70% плоды огурца, арбуза содержат 90% массы тела человека содержит 65%

2

• Гомогенные смеси веществ переменного состава называются растворами.
• Компонент раствора, концентрация которого выше других компонентов, является растворителем.
• Растворитель сохраняет свое фазовое состояние при образовании раствора.
• Различают газовые, жидкие и твердые растворы.

3

Классификация растворов по агрегатному состоянию

4

ИСТИННЫЕ РАСТВОРЫ

• Растворы – это гомогенные (однофазные) системы переменного состава, состоящие из двух или более веществ (компонентов).

5

• Растворимость для различных веществ колеблется в значительных пределах и зависит от их природы, взаимодействия частиц растворенного вещества между собой и с молекулами растворителя, а также от внешних условий (давления, температуры и т. д.)

6

КОНЦЕНТРАЦИИ РАСТВОРОВ

• К безразмерным концентрациям (долям) относятся следующие концентрации:
• Массовая доля растворенного вещества W(B) выражается в долях единицы
• или в процентах:
• где m(B) и m(A) – масса растворенного вещества B и масса растворителя A.

7

2. Объемная доля растворенного вещества σ(B) выражается в долях единицы или объемных процентах:

• (доли) или %
• где Vi – объем компонента раствора, V(B) – объем растворенного вещества B.
• Объемные проценты называют градусами.
• Иногда объемная концентрация
• выражается в тысячных долях (промилле,‰)
• или в миллионных долях (млн–1), ppm.

8

3. Мольная доля растворенного вещества χ(B) выражается соотношением:

• Сумма мольных долей компонентов раствора равна единице.

9

К размерным концентрациям относятся следующие концентрации: 1. Молярная концентрация

Молярная концентрация или молярность (См ) показывает число моль растворимого вещества в 1 л раствора (М) моль/л:

1М раствор Н2SO4 содержит 98 г/моль кислоты в 1 л раствора

10

2. Эквивалентная концентрация или нормальность (N)

Эквивалентная концентрация или нормальность (N или Сн ) показывает количество эквивалентных масс растворенного вещества в 1 л раствора , моль/л: 1н раствор Н2SO4 содержит 49 г/моль кислоты в 1 л раствора

11

3. Титр (Т)

• Титр (Т) показывает число грамм растворенного вещества в 1 мл или в 1 см3 раствора

12

4. Моляльная концентрация

Моляльная концентрация или моляльность (Сm ) показывает число моль растворимого вещества в 1 кг или 1000 г раствора моль/кг:

13

Задача 1. Определить M, N, T и ω раствора, содержащего 18 г H3PO4 в 300 г H2O (ρ Н3РО4 =1,031 г/см3).

Решение: 1)Найдем массовую долю растворенного вещества: 2) Найдем массу 1 л раствора (Н3РО4): m =1000 · ρ = 1000 · 1,031 = 1031 г

14

• 3) Нейдем массу растворенного вещества в 1 л раствора
• г
• 4) М (Н3РО4) = 3 + 31 + 64 = 98 г/моль mэ(Н3РО4) =32,7 г/моль
• 5) Молярность: См = моль/л

15

• 6) Нормальность:
• 7) Титр: Т =

моль/л

г/мл

16

Задача 2: Какой объем 98% Н2SO4 c ρ= 1,84 г/см3 потребуется для приготовления 2л 0,4н раствора.

17

Гидраты и кристаллогидраты

• Установлено, что в водном растворе происходит образование гидратов (для неводных растворов – сольватов), которые являются сравнительно непрочными соединениями растворенных частиц и растворителя.
• В зависимости от природы растворенного вещества, сольваты могут образовываться различными путями

18

• 1) При растворении веществ с полным типом связи между молекул растворителя и ионами растворенного вещества возникают ион-дипольное взаимодействие

19

• 2) Между ионами растворенного вещества и молекулами растворителя возможно и донорно-акцепторное взаимодействие, если молекулы растворителя обладают неподеленными парами электронов (H2O, NH3). Ионы растворенного вещества выступают в качестве акцепторов. Образуются комплексные соединения аквакомплексы – если растворитель Н2О, аммиакаты – если растворителем является NH3

20

• 3) При растворении веществ с полярно ковалентным типом связи сольваты образуются за счет диполь-дипольного взаимодействия.

21

• Гидраты в большинстве случаев – нестойкие соединения, разлагающиеся при нагревании.
• При этом некоторые гидраты настолько прочны, что молекулы воды входят в состав его кристаллов. Такие вещества называют кристаллогидратами, а вода, содержащаяся в них, называется кристаллизационной.
• Пример: CuSO4 · 5H2O – медный купорос
• Na2SO4 · 10H2O – глауберова соль
• CaSO4 · 2H2O – гипс

22

Растворимость Растворимость твердых веществ в жидкости

• Растворимость – количество растворимого вещества в граммах способное растворится при данной температуре в 100 г растворителя.
• Если растворяется:
• > 10 г в 100 г Н2О – хорошо растворяется (Р),
• < 1 г – малорастворимо (М),
• < 0,01г - нерастворимо (Н)
• Процесс растворения сопровождается тепловым эффектом.

23

• Если энергия, которую надо затратить на разрушение кристаллической решетки твердого тела, больше энергии сольватации, то процесс растворения протекает с поглощением теплоты. (С повышением температуры растворимость усиливается.),
• если - меньше энергии сольватации, то процесс растворения протекает