Лекция 1. Общая характеристика растворов. Растворимость газов, жидкостей, твердых тел. Диффузия. Осмос.

Растворимость газов, жидкостей, твердых тел. Диффузия. Осмос.

1.Растворы – гомогенные (однофазные) системы, состоящие из растворенных веществ, растворителей и продуктов их взаимодействия.

Из - за непостоянства состава растворов и неприменимости к ним основных химических законов растворы приближены к механическим смесям.

С химическими соединениями их роднит однородность, химический состав веществ, в них находящихся.

Растворы по агрегатному состоянию делятся на три группы: газообразные (воздух), жидкие (водные и спиртовые растворы), твердые (стекло, сплавы металлов).

Выражение концентрации:

1) массовая доля (процентная концентрация)- отношение массы вещества к общей массе раствора, умноженное на 100%: w=m(в)/m(р)х100%;

2) молярная концентрация- количество молей растворенного раствора, содержащегося в 1л вещества: См= n(в) х1000/V(р); (моль/л)

3) нормальная концентрация – число эквивалентов вещества, содержащихся в 1л раствора: СN=m(в)х1000/ЭхV(р) (г/экв.л).

2.Растворимость – процесс взаимодействия частиц растворенного вещества и растворителя, который может сопровождаться выделением или поглощением энергии, изменением объема раствора.

Д.И.Менделеев установил, что при растворении протекают одновременно два процесса: физический – равномерное распределение частиц растворяемого вещества по всему объему раствора, и химический – взаимодействие растворителя и растворяемого вещества.

Д.И.Менделеев создал гидратную теорию растворов, согласно которой между частицами растворенного вещества и молекулами воды образуются химические соединения – гидраты, а сам процесс называется гидратацией. В случае если растворителем является не вода, то соединения называются сольватами, а процесс – сольватацией.

А) Растворимость газов: газы способны растворяться в жидкостях лишь до некоторого предела, соответствующего насыщению раствора. На растворимость газов оказывают влияние в жидкостях оказывают влияние природа газов и жидкости, температура, давление. Газы, молекулы которых имеют неполярную связь, лучше растворяются в неполярных растворителях (толуоле, эфире). В полярных растворителях (вода, этиловый спирт) лучше растворяются газы с полярным типом связи.

Закон Генри выражает зависимость растворимости газов от давления: растворимость данного газа в жидкости пропорциональна его давлению над жидкостью: С= К х р,

где С- концентрация газа в жидкости; К – коэффициент пропорциональности, зависящий от природы газа; р – давление газа над раствором.

Следствие из закона Генри: объем растворенного газа не зависит от внешнего давления, т.к. приувеличения давления в одинаковое число возрастают концентрации растворенного газа и газа над раствором: К= Сж/Сг, где К – коэффициент пропорциональности; Сж – концентрация газа в жидкости; Сг – концентрация газа над раствором.

Б) Растворимость жидкостей зависит от природы жидкостей, различаются три вида систем:

- системы, состоящие из смешивающихся друг с другом в любых соотношениях жидкостей, при этом образуется однородный раствор (вода и этиловый спирт, вода и уксусная эссенция);

- системы, в состав которых входят жидкости, обладающие ограниченной растворимостью друг в друге (вода и анилин). При растворении данных жидкостей в итоге образуется двухслойная гетерогенная система, в которой при повышении температуры исчезает граница слоев. Такая температура носит название критической температуры растворения. Критическая температура растворения используется для аналитических определений продуктов (маргарин и сливочное масло).

- системы из практически нерастворимых друг в друге жидкостей (вода и масло).

Закон распределения: отношение концентраций вещества, распределяющегося между двумя несмешивающимися жидкостями, является для каждой температуры величиной постоянной, не зависящей от абсолютных и относительных количеств каждого из растворителей и распределяемого вещества.

С1/С2=К,

где С1- концентрация вещества в первой жидкости, С2 – концентрация вещества во второй жидкости; К – коэффициент распределения.

В) Процесс растворения твердых веществ в жидкости состоит в разрушении кристаллической решетки и диффузии вещества в объем.

Вопросы и задания для самоподготовки:

1. Растворы, классификация и примеры растворов по агрегатному состоянию.

2. Общее и различие растворов со смесями и химическими веществами.

3. Растворимость газов. Закон Генри. Применение процесса растворимости при приготовлении и хранении газированных напитков.

4. Растворимость жидкостей, понятие критической температуры. Примеры использования знаний растворимости жидкостей в технологическом процессе.

5. Растворимость твердых тел.

6. Понятие насыщенного, ненасыщенного, перенасыщенного растворов.

7. Что такое диффузия, осмос. Привести примеры.

8. Понятие криоскопии и эбуллиоскопии.