![]() Главная страница Случайная страница КАТЕГОРИИ: АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Лекция 7. Растворы
Раствором называется гомогенная система (твердая, жидкая или газообразная), состоящая из двух или более компонентов. То вещество, которого больше, называют растворителем. Процесс растворения твердого вещества сопровождается разрушением кристаллической решетки, что не наблюдается при растворении жидкости или газа. В растворе образуются сольваты или, для водных растворов, гидраты. С термодинамической точки зрения процесс растворения есть самопроизвольный процесс и для него энергия Гиббса меньше нуля (Δ G = (Δ H – Т Δ S) < 0). Следовательно, самопроизвольное растворение твердого вещества возможно, если Δ H < 0 (энтальпийный фактор – химическая теория растворов), т.е. если система, в данном случае раствор, будет обладать меньшей величиной Δ H, чем суммарная величина Δ H растворителя и растворенного вещества в отдельности, и если Δ S > 0 (энтропийный фактор – физическая теория растворов), т.е. при растворении возрастает беспорядок в системе. В некоторых случаях образование раствора происходит и тогда, когда Δ H > 0, но при этом произведение Состав раствора выражается несколькими видами концентраций (таблица 2). Растворимость –это способность вещества растворяться в определенном растворителе. Мерой растворимости является коэффициент растворимости – это масса безводного вещества, которая может раствориться с образованием насыщенного раствора в 100 г растворителя при данной температуре. Насыщенный раствор находится в равновесии с осадком растворенного вещества. Пересыщенный раствор содержит больше вещества, чем это определяется его растворимостью. Ненасыщенный раствор содержит меньше вещества, чем это определяется его растворимостью. Растворимость зависит от следующих факторов: а) природа вещества; б) природа растворителя; в) внешние условия (температура, давление и др). Природа вещества. Существуют растворимые (более 1 г на 100 г воды, NaCl), малорастворимые (от 0, 1 до 1 г на 100 г воды, Ca(OH)2), практически нерастворимые (менее 0, 1 г на 100 г воды, CaCO3) вещества. Абсолютно нерастворимых веществ нет. Природа растворителя. Подобное растворяется в подобном. Соединения с ионным типом связей (соли, щелочи) хорошо растворяются в полярных растворителях (вода), неполярные молекулы (кислород) – в неполярных растворителях.
Таблица 2 Уравнения для расчета концентрации раствора
Температура. Если при растворении вещества происходит поглощение тепла, т.е. процесс растворения эндотермический, то с повышением температуры растворимость веществ увеличивается. Если при растворении вещества происходит выделение тепла, т.е. процесс растворения экзотермический, то с повышением температуры растворимость веществ уменьшается. С повышением температуры взаимная растворимость жидкостей увеличивается. Растворимость газов при увеличении температуры уменьшается. Давление существенно не влияет на растворимость твердых и жидких веществ, но сильно влияет на растворимость газов. Зависимость растворимости газов от давления выражается законом Генри: растворимость газа при постоянной температуре прямо пропорциональна его парциальному давлению:
где С (Х) – концентрация газа в насыщенном растворе, моль/л; К Г – постоянная Генри для газа Х, моль/л× Па; P (X) – давление газа Х над раствором, Па. Закон Генри справедлив лишь для газов, которые обладают низкой растворимостью и не взаимодействуют с растворителем. При растворении смеси газов растворимость каждого из них пропорциональна его парциальному давлению (закон Дальтона). Растворы неэлектролитов обладают рядом свойств (коллигативные), которые зависят от концентрации находящихся в растворе веществ (таблица 3). Осмос – самопроизвольный переход растворителя через полупроницаемую мембрану из области, где концентрация растворителя больше, в область, где его концентрация меньше. Таблица 3 Коллигативные свойства растворов
|