Главная Обратная связь

Дисциплины:

Архитектура (936)
Биология (6393)
География (744)
История (25)
Компьютеры (1497)
Кулинария (2184)
Культура (3938)
Литература (5778)
Математика (5918)
Медицина (9278)
Механика (2776)
Образование (13883)
Политика (26404)
Правоведение (321)
Психология (56518)
Религия (1833)
Социология (23400)
Спорт (2350)
Строительство (17942)
Технология (5741)
Транспорт (14634)
Физика (1043)
Философия (440)
Финансы (17336)
Химия (4931)
Экология (6055)
Экономика (9200)
Электроника (7621)






Лекция 7. РАСТВОРЫ НЕЭЛЕКТРОЛИТОВ



 

Раствор - это гомогенная многокомпонентная система, переменного состава, состоящая из растворителя, растворенных веществ и продуктов растворения. Растворы могут быть жидкими, газообразными, твердыми.

Согласно гидратной теории растворов Д. И. Менделеева (1887 г.), в процессе растворения происходит химическая ре­акция между растворенным веществом и растворителем, в результате которой образуются неустойчивые соединения час­тиц растворенного вещества, с молекулами растворителя, на­ходящиеся в состоянии частичной диссоциации. Эти соедине­ния называются сольватами, а для водных растворов - гид­ратами.

Понятия «растворитель» и «растворенное вещество» носят во многих случаях условный характер.

Важная характеристика раствора, концентрация - выражает содержание растворенного вещества в единице массы или объёма раствора либо растворителя.

Растворимость или коэффициент растворимости – масса вещества в граммах, которая растворяется в 100 граммах растворителя при данной температуре. Содержание растворенного вещества в растворе, т. е. концентрацию раствора, можно выразить различными способами:

молярная доля - показывает отношение количества растворенного вещества (растворителя) к сумме количеств всех веществ

N2 = n2 /( n1 + n2)

n1 и n2 - количество вещества растворителя и количество растворенного вещества;

молярная концентрация - показывает отношение количества растворенного вещества к объему раствора

СМ = n / V;

n –количество растворенного вещества, моль V – объем раствора, л.

моляльная концентрация- показывает отношение количества растворен-ного вещества к массе растворителя

Сm =m1 1000 /m2 M1 ;

m1 - масса растворенного вещества, г, m2 - масса растворителя,г, M1 - молекулярная масса растворенного вещества.

эквивалентная концентрация или нормальная концентрация - показывает отношение числа эквивалентов растворенного вещества к объему раствора

Сн = m1 1000 / Э V;

m1 - масса растворенного вещества, г, V -объем раствора, мл, Э- эквивалентная масса растворенного вещества.

массовая доля растворенного вещества w – отношение массы растворенного вещества m1 к общей массе раствора m:

w=m1/m 100%

m1 - масса растворенного вещества, г, m -масса раствора, г.

Разбавленные растворы неэлектролитов обладают рядом свойств, количественное выражение которых зависит от концентрации, т е от числа частиц растворенного вещества. Неэлектролитом называется вещество, молекулы которого при растворении не распадаются на ионы (сахар, глюкоза, спирт, глицерин). Свойства разбавленных растворов, зависящие только от количества нелетучего растворенного вещества, называются коллигативными свойствами. К ним относятся: понижение давления пара растворителя над раствором, повышение температуры кипения и понижение температуры замерзания раствора, а также осмотическое давление.



Явление проникновения растворителя через полупроницаемую мембрану в раствор называется осмосом, а давление частиц растворенного вещества на полупроницаемую мембрану - осмотическим давлением. Явление осмоса имеет место в том случае, когда раствор соприкасается с растворителем или раствором другой кон­центрации через полупроницаемую перепонку. Полупроницаемыми перегородками или мембранами называются такие мембраны, которые пропускают молекулы растворителя и не пропускают частицы растворенного вещества.

Изучение свойств разбавленных растворов привело к установлению аналогии между газовым состоянием и состоянием того же вещества в разбавленном растворе.

Так, Вант-Гофф применил уравнение газового состояния Менделеева-Клапейрона к осмотическому давлению разбавленных растворов неэлект­ролитов,

PV = nRT

где Р- осмотическое давление вещества в растворе,

V- объем раствора в литрах, n- число молей растворенного вещества,

R -газовая постоянная, Т- абсолютная температура.

Переписав уравнение в виде P=n/V RT

и заменив n/V через С - концентрацию раствора, получим уравнение, выра-жающее закон Вант Гоффа:

P=СМ RT

т. е. осмотическое давление разбавленного раствора прямо пропорционально его молярной концентрации и абсолютной температуре. Формулируется закон Вант-Гоффа следующим образом: осмотическое давление на полупроницаемую перепонку равно тому газовому, которое наблюдается, если растворенное вещество, находится в газообразном состоянии и при той же температуре занимает тот же объем, что и раствор. Пользуясь законом Вант-Гоффа можно вычислять осмо­тическое давление раствора по известной концентрации его при данной температуре.



Осмотическое давление играет большую роль в жизнедеятельности животных и растительных организмов. Оно явля­ется одним из важных факторов, влияющих на распределение в тканях воды и растворенных веществ.

Протоплазма клеток обладает свойствами полупроницае­мости, а клеточный сок содержит в растворенном состоянии различные вещества, не проникающие через слой протоплаз­мы. Если клетки погружены в воду или раствор меньшей кон­центрации, чем жидкость внутри клетки, то вода проникает в клетки, создавая в них гидростатическое давление, называе­мое тургором. Последнее, сообщает живым растениям, проч­ность и упругость тканей. Если клетки погружены в раствор большей концентрации, то вода уходит из клетки, протоплаз­ма сжимается, это явление называется плазмолизом.

Законы Рауля

Над чистой жидкостью при данной температуре сущест­вует определенное давление или упругость насыщенного пара. При растворении какого-либо вещества в любом растворите­ле происходит понижение концентрации молекул раствори­теля в единице объема, что уменьшает количество молекул, переходящих в единицу времени из жидкости в пар; кроме того, испарение растворителя затрудняется вследствие взаи­модействия растворенного вещества с растворителем. В ре­зультате этого давление насыщенного пара растворителя над раствором оказывается всегда меньшим, - чем над чистым растворителем. Причем понижение давления пара в силу вышеуказанных причин будет тем больше, чем больше концентрация растворенного вещества в растворе. Эта зависимость была сформулирована Раулем: относительное понижение давления пара растворителя равно отношению числа молей растворенного вещества к сумме числа молей растворителя и растворенного вещества, т е:

р0 – р / р0 = n2 / n1 + n2

р0 - давление пара над чистым растворителем, р - давление пара над раствором, n1 - число молей растворителя, n2 - число молей растворенного вещества.

Понижение давления пара над раствором приводит к повышению температуры кипения и понижению температуры замерзания раствора по сравнению с чистым растворителем. Относительное понижение давления пара для раствора не зависит от природы растворенного вещества, растворителя и температуры. Растворы, которые подчиняются закону Рауля являются идеальными. Закон Рауля соблюдается тем точнее, чем более разбавлен раствор.

Растворы замерзают при более низкой температуре, чем чис­тые растворители. Понижение температуры замерзания раст­вора связано с понижением упругости (давления) пара раст­ворителя над раствором (изменение концентрации клеточного сока у растений к зиме).

Температурой замерзания раствора называется такая темпера­тура, при которой кристал­лы растворителя находятся в равновесии с раствором данного состава.

Разность Δt = t0° - ti° называется понижением температуры замерзания раствора и будет тем больше, чем больше концентрация раствора. Количественно эта зависи­мость выражается уравнением:

Δt = K Сm

где Δt - понижение температуры замерзания раствора;

Сm - моляльная концентрация;

К - коэффициент пропорциональности, называемый криоскопической постоянной растворителя или моляльным понижением температуры замерзания раствора.

Метод исследования, основанный на измерении понижения температуры замерзания растворов, называется криоскопическим методом.

Растворы замерзают при более низкой и кипят при более высокой температуре, чем чистые растворители.

Для растворов неэлектролитов согласно закону Рауля понижение температуры замерзания раствора прямо пропорционально моляльной концентрации. Повышение температуры кипения раствора так же прямо пропорционально моляльной концентрации:

Δtкип =ЕCm

Е- эбулиоскопическая постоянная.

Осмотическое давление растворов рассчитывается по формуле Вант-Гоффа:

Росм =RTCм

R- универсальная газовая постоянная 8,314 кДж/моль град

T- температура, 0К, Cм -молярная концентрация.

 

Контрольные вопросы

1.При односторонней диффузии, проходит через мембрану…

2.Раствор, замерзающий при более низкой температуре:

Ф.Разбавленный В идеальный С. ненасыщенный Д. концентрированный

3. Раствор, закипающий при более высокой температуре:

Ф.Разбавленный В концентрированный С. ненасыщенный Д. идеальный

4. Показатель, означающий реакцию среды…

5.Раствор, закипающий при более высокой температуре:

Ф.Разбавленный В концентрированный С. ненасыщенный Д. идеальный

6. Показатель, означающий реакцию среды, называется…

7. В основных буферных систем всегда присутствуют ионы….

8. В кислотных буферных систем всегда присутствуют ионы ….

9. Раствор, в котором силы взаимодействия отдельных компонентов одина-ковы и м/у компонентами нет химического взаимодействия, называют…

10. Самопроизвольный процесс переноса вещества, в результате которого устанавливается равновесное распределение концентраций вследствие беспорядочного теплового частиц, называется…

11. Осмос прекращается тогда, когда скорости перехода молекул растворителя через полупроницаемую перегородку в обоих направлениях становятся….

12. Величина осмотического давления зависит от ….

Задачи

Определить осмотическое давление раствора, содержащего m г вещества в V(л) раствора при t0С и построить график зависимости осмотического давления от массы вещества:

 

Номер задания   вещество   m, г   V, л   t, 0С
№1. глюкоза С6Н12О6 20,0 0,800
       
       
       
№2. сахароза С12Н22О11 16,0 0,150
       
       
       
№3. анилин С6Н52 8,0 0,100
       
       
       
№4. глюкоза 0,100
       
       
       
№5. глицерин С3Н8О3 0,250
       
       
       
№6 Этиловый спирт 0,120
       
       
       
№7 Метиловый спирт 45,0 0,150
       
       
       
№8 Уксусная кислота 0,40
       
       
       
№9 Муравьиная кислота
       
       
       
№10 Пропиловый спирт 0,250
       
       
       
№11. бензол
       
       
       
№12. Ацетон С3Н6О 126,0
       
       
       

 

При какой температуре будут кипеть и замерзать растворы, содержащие в m г воды m г сахара. Построить график зависимости температуры кипения и замерзания от содержания растворенного вещества в растворе

Номер задания m г H2O m г сахароза Номер задания m г H2O m г сахароза
№1 60 №2
  80  
   
   
   

 

Номер задания m г H2O m г глюкоза Номер задания m г H2O m г глюкоза
№3 6 №4
  8  
   
   
   

 

 

Номер задания m г H2O m г глицерин Номер задания m г H2O m г глицерин
№5 №6
   
   
   
   
   

 

Номер задания m г H2O m г анилин Номер задания m г H2O m г анилин
№7 №8
   
   
   
   
   

 

Лабораторная работа


Эта страница нарушает авторские права

allrefrs.ru - 2019 год. Все права принадлежат их авторам!