Общие понятия о растворах

Общие понятия о растворах

Понятие о растворах. Растворимость веществ

Растворы — гомогенные (однородные) системы переменного состава, которые содержат два или несколько компонентов.

Наиболее распространены жидкие растворы. Они состоят из растворителя (жидкости) и растворенных веществ (газообразных, жидких, твердых):

Жидкие растворы могут быть водные и неводные. Водные растворы — это растворы, в которых растворителем является вода. Неводные растворы — это растворы, в которых растворителями являются другие жидкости (бензол, спирт, эфир и т. д.). На практике чаще применяются водные растворы.

Растворение веществ

Растворение — сложный физико-химический процесс. Разрушение структуры растворяемого вещества и распределение его частиц между молекулами растворителя — это физический процесс. Одновременно происходит взаимодействие молекул растворителя с частицами растворенного вещества, т.е. химический процесс. В результате этого взаимодействия образуются сольваты.

Сольваты — продукты переменного состава, которые образуются при химическом взаимодействии частиц растворенного вещества с молекулами растворителя.

Если растворителем является вода, то образующиеся сольваты называются гидратами. Процесс образования сольватов называется сольватацией. Процесс образования гидратов называется гидратацией. Гидраты некоторых веществ можно выделить в кристаллическом виде при выпаривании растворов. Например:

Что представляет собой и как образуется кристаллическое вещество синего цвета? При растворении в воде сульфата меди (II) происходит его диссоциация на ионы:

Образующиеся ионы взаимодействуют с молекулами воды:

При выпаривании раствора образуется кристаллогидрат сульфата меди (II) — CuSО4 • 5Н2О.

Кристаллические вещества, содержащие молекулы воды, называются кристаллогидратами. Вода, входящая в их состав, называется кристаллизационной водой. Примеры кристаллогидратов:

Впервые идею о химическом характере процесса растворения высказал Д. И. Менделеев в разработанной им химической (гидратной) теории растворов (1887 г.). Доказательством физико-химического характера процесса растворения являются тепловые эффекты при растворении, т. е. выделение или поглощение теплоты.

Тепловой эффект растворения равен сумме тепловых эффектов физического и химического процессов. Физический процесс протекает с поглощением теплоты, химический — с выделением.

Если в результате гидратации (сольватации) выделяется больше теплоты, чем ее поглощается при разрушении структуры вещества, то растворение — экзотермический процесс. Выделение теплоты наблюдается, например, при растворении в воде таких веществ, как NaOH, AgNО3, H24, ZnSО4 и др.

Если для разрушения структуры вещества необходимо больше теплоты, чем ее образуется при гидратации, то растворение — эндотермический процесс. Это происходит, например, при растворении в воде NaNО3, KCl, K2SO4, KNO2, NH4Cl и др.

Растворимость веществ

Мы знаем, что одни вещества хорошо растворяются, другие — плохо. При растворении веществ образуются насыщенные и ненасыщенные растворы.

Насыщенный раствор — это раствор, который содержит максимальное количество растворяемого вещества при данной температуре.

Ненасыщенный раствор — это раствор, который содержит меньше растворяемого вещества, чем насыщенный при данной температуре.

Количественной характеристикой растворимости является коэффициент растворимости. Коэффициент растворимости показывает, какая максимальная масса вещества может раствориться в 1000 мл растворителя при данной температуре.

Растворимость выражают в граммах на литр (г/л).

По растворимости в воде вещества делят на 3 группы:

Таблица растворимости солей, кислот и оснований в воде:

Растворимость веществ зависит от природы растворителя, от природы растворенного вещества, температуры, давления (для газов). Растворимость газов при повышении температуры уменьшается, при повышении давления — увеличивается.

Зависимость растворимости твердых веществ от температуры показывают кривые растворимости. Растворимость многих твердых веществ увеличивается при повышении температуры.

По кривым растворимости можно определить: 1) коэффициент растворимости веществ при различных температурах; 2) массу растворенного вещества, которое выпадает в осадок при охлаждении раствора от t1 o C до t2 o C.

Процесс выделения вещества путем испарения или охлаждения его насыщенного раствора называется перекристаллизацией. Перекристаллизация используется для очистки веществ.

Похожее

Добавить комментарий Отменить ответ

О сайте

Добро пожаловать на сайт! Здесь вы найдете самую полную информацию об истории химии и ее развитии как науки, а также интересные статьи о всех химических элементах известных на сегодняшний день и о соединениях, которые они образуют.

РАСТВОРЕНИЕ ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ О РАСТВОРАХ

В лаборатории чаще всего приходится готовить растворы твердых веществ, поэтому остановимся более подробно именно на них.

Если взять одинаковые объемы воды и попробовать растворять в них разные соли, например сернокислый барий, квасцы и хлористый кальций, то сразу бросится в глаза, что сернокислый барий совсем не переходит в раствор *, квасцы растворяются лучше, а хлористый кальций— очень хорошо. Кроме того, можно заметить, что после прибавления к воде некоторого определенного количества соли она уже больше не растворяется, сколько бы ее ни перемешивали.

Таким образом, количество твердого вещества, которое можно растворить в данном количестве воды, имеет предел, зависящий от свойств взятых веществ и от тех условий, в которых происходит растворение. Когда этот предел достигнут, получается насыщенный раствор. Концентрация насыщенного раствора называется растворимостью.

Читать еще:  Мой работодатель не переводит бывшей жене алименты

Следовательно, насыщение раствора каким-либо веществом зависит от его растворимости в данном растворителе при данных условиях. Таким образом, совершенно не обязательно, чтобы концентрация насыщенного раствора была бы высокой. Например, растворимость сернокислого кальция (CaSO4) составляет при комнатной температуре 0,77 г/л. При таком содержании соли раствор будет уже насыщенным.

* Точное исследование показывает, что сернокислый барий растворяется в воде, но в малой степени,

Во многих случаях растворимость твердого вещества можно повысить, если раствор нагревать. Однако некоторые соли не подчиняются этому правилу. Растворимость их или понижается с повышением температуры или повышается только до определенной температуры, выше которой растворимость уменьшается. Если растворять углекислый натрий, то количество его (пересчитанное на безводную соль, т. е. на Na2CO3), приходящееся на 100 г воды в насыщенных растворах при разных температурах, будет следующее:

Следовательно, самое большое количество безводного углекислого натрия можно растворить только при 35,2° С.

Если же взять углекислый литий, то у него растворимость с повышением температуры понижается. Например, при 100° С он почти в два раза меньше растворим, нежели при 20° С. Зависимость растворимости от температуры следует принципу Ле-Шателье. Если растворимое вещество при растворении поглощает тепло, что бывает в большинстве случаев, то растворимость увеличивается с повышением температуры. Если же растворение сопровождается выделением тепла, то растворимость при подведении тепла уменьшается.

Каждой температуре соответствует определенная растворимость данного вещества. Если охладить насыщенный раствор вещества, растворимость которого с температурой повышается, то растворенное вещество выпадает в осадок в таком количестве, что раствор остается насыщенным при той температуре, до которой ои охлажден. Однако в некоторых случаях при медленном охлаждении растворенное вещество не выделяется. Тогда говорят, что раствор пересыщен. Но это очень неустойчивое состояние раствора; достаточно какому-нибудь кристаллику или пылинке попасть в раствор, чтобы избыток соли выпал в осадок.

Плотность раствора отличается от плотности растворителя.Раствор кипит при более высокой температуре *, чем растворитель. Последним свойством пользуются, применяя солевые бани. Температура замерзания раствора, наоборот, ниже, чем у растворителя.

* Если насыщенный пар над раствором не содержит другого вещества, кроме растворителя.

Скорость растворения твердого вещества зависит от размера его частиц. Чем крупнее куски, тем медленнее идет растворение; наоборот, чем мельче отдельные частицы твердого вещества, тем скорее переходит оно в раствор. Поэтому перед растворением твердого вещества его всегда следует измельчить в ступке и отвешивать для растворения только измельченное вещество. Сказанное ие относится к гигроскопичным веществам, так как последние в измельченном виде очень легко поглощают влагу из воздуха вследствие большого увеличения поверхности. Поэтому гигроскопичные вещества растворяют, не измельчая, разве только быстро разбив большие куски.

Растворение тонко измельченного вещества значительно легче, но при этом возникают свои трудности. Дело в том, что некоторые порошки при высыпании их в воду или при приливании к ним воды вначале не смачиваются и плавают на поверхности воды, образуя тонкую пленку. В подобных случаях порошок вначале обливают небольшим количеством чистого спирта (метилового или этилового), а уже затем приливают воду или высыпают в нее порошок. Явление всплывания порошка при этом не наблюдается. Само собой разумеется, что применять спирт можно лишь в том случае, если ои не оказывает химического действия на вещество или на его раствор. Спирта следует брать очень немного, лишь бы он только смочил порошок.

Иногда при растворении твердых веществ, например кристаллических, их помещают в колбу. При неправильном введении таких веществ (особенно крупных кусков или кристаллов) случается, что колба разбивается. Чтобы не разбить колбу, поступают так: наклоняют ее под углом не больше 45° (лучше меньше) и опускают твердое вещество, чтобы оно скатывалось по горлу и стенке шара колбы. Удобнее сначала налить в колбу часть рассчитанного количества растворителя, например воды, а затем вводить твердое вещество, как описано выше, иногда встряхивая колбу. Оставшуюся часть растворителя вводят после того, как будет пересыпано все количество твердого вещества, предназначенного для растворения.

Большие трудности встречаются при растворении смолистых веществ, так как их размельчить в порошок нельзя. Такие вещества полезно разрезать (если это возможно) на небольшие куски и постепенно вводить в растворитель.

Следует остановиться на растворимости газов. Почти все газообразные вещества способны в той или иной мере растворяться в воде или органических растворителях. Некоторые из них, например NH3, HCl, жадно поглощаются водой. Другие же газы (кислород, водород и др.) обладают меньшей или незначительной растворимостью в воде, причем она зависит от температуры воды и внешнего давления. Чем выше парциальное давление газа, тем больше он растворяется в воде, и чем выше температура воды, тем меньше растворимость газов. Поэтому воду для удаления растворенных в ней газов кипятят.

Читать еще:  Кто имеет право на получение наследства после смерти сына

Рассмотрим теперь кратко вопрос о взаимном растворении жидкостей. При этом различаются три случая:

1. Жидкости практически не растворяются одна в другой, например вода и масло; при смешивании их они всегда отделяются друг от друга.

2. Жидкости растворяются одна в другой только в определенных количествах. Например, если смешать воду и эфир, То после взбалтывания и отстаивания раствор разделится на два слоя. Верхний слой представляет раствор воды в эфире, нижний — раствор эфира в воде, причем при определенной температуре концентрации обоих насыщенных растворов всегда имеют определенные значения. Так, при 2O0C в 100 объемах воды растворяется 8,11 объема эфира, а в 100 объемах эфира растворяется 2,93 объема воды.

3. Жидкости растворяются одна в другой в неограниченном количестве. Например, вода и спирт растворяются друг в друге в любом количестве. Так же ведут себя многие кислоты и вода.

При растворении жидкостей, как и при растворении твердых тел, наблюдается или выделение тепла, или его поглощение. Это явление используют при изготовлении охлаждающих смесей или для химического нагревания.

Нужно также отметить, что иногда при смешении жидкостей происходит уменьшение объема; если, например, взять 50 объемов воды и 50 объемов спирта, то получится не 100 объемов смеси, а только 96,3 (так называемое явление контракции).

По свойствам вещества можно разделить на два клас- . са: не набухающие при растворении и набухающие.

К первому классу относятся преимущественно вещества, имеющие кристаллическое строение, а ко второму — высокомолекулярные вещества, главным образом органические. При растворении последних в органических растворителях первой стадией процесса всегда будет набухание.

Общие понятия о растворах

В лабораториях и промышленности чаще имеют дело не с индивидуальными веществами, а с гетерогенными или гомогенными смесями двух и более веществ. 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.

Газовые растворы.

В газообразном состоянии частицы слабо взаимодействуют друг с другом, поэтому газовый раствор при обычном давлении можно считать смесью компонентов. Примером газового раствора служит воздух, состоящий из азота, кислорода, диоксида углерода, паров воды и других газов.

Общее давление газовой смеси равно сумме парциальных давлений компонентов. При невысоких давлениях газы смешиваются друг с другом в любых соотношениях.

При повышении давления растворимость жидких и твердых веществ в газах растет. Например, в пар высокого давления переходят из раствора соли, оксиды кремния и другие вещества.

Жидкие растворы. К жидким растворам относят растворы газов, жидкостей и твердых веществ в жидких растворителях. В зависимости от природы растворителя различают водные и неводные растворы.

По наличию или отсутствию электролитической диссоциации растворенного вещества на ионы различают растворы электролитов и растворы неэлектролитов.

В создании современной физико-химической теории растворов большую роль сыграли работы русских ученых Д. И. Менделеева, И. А. Каблукова, Д. П. Коновалова, Н. А. Измайлова, К. П. Мищенко, О. Я. Самойлова и др.

Еще в конце XIX в. все растворы считались физическими смесями двух или нескольких веществ, в которых отсутствуют какие-либо взаимодействия между растворенным веществом и растворителем. Химические явления в процессе растворения впервые были отмечены Д. И. Менделеевым. Химическое взаимодействие молекул растворителя с частицами растворенного вещества называется сольватацией, а получающиеся при этом соединения — сольватами. Частный случай взаимодействия частиц растворенного вещества с растворителем — водой был назван гидратацией, а продукты взаимодействия (например, ) — гидратами. Гидратная теория растворов объяснила целый ряд явлений, наблюдавшихся при растворении. С точки Зрения гидратной теории закономерно и выделение теплоты, так как образование гидратов — обычно экзотермический процесс. Получило объяснение и скачкообразное изменение некоторых свойств растворов при непрерывном изменении содержания растворенного вещества. Скачкообразное изменение свойств отвечает изменению состава продукта взаимодействия растворителя с растворенным веществом (гидрата) при увеличении (или уменьшении) содержания растворенного вещества в растворе.

Твердые растворы

Твердые растворы — это фазы переменного состава, в которых атомы различных элементов расположены в общей кристаллической решетке. Все кристаллические твердые тела способны образовывать твердые растворы в большинстве случаев с узкими пределами концентрации растворяющегося компонента. Одиако известны системы с полной взаимной растворимостью, например Cu – Ag и Ag – Au.

Читать еще:  Когда будет выплата накопительной части пенсии

Различают твердые растворы замещения и внедрения. В твердых растворах замещения частицы растворяющегося компонента (атомы, ионы, молекулы) замещают в узлах решетки частицы основного компонента. Растворы замещения образуются, когда

размеры частиц примерно одинаковы и кристаллические решетки однотипны, в том числе и по характеру химической связи.

Если частицы компонентов существенно различаются по размерам, то происходит внедрение частиц одного компонента в междоузлия решетки другого компонента и образуется твердый раствор внедрения. Примерами твердых растворов внедрения могут служить растворы водорода, азота, кислорода и других неметаллов в металлах.

Презентация по аналитической химии “Растворы. Общие понятия о растворах, растворимости и концентрации”

Описание презентации по отдельным слайдам:

Растворы Общие понятия о растворах, растворимости, концентрации Государственное профессиональное образовательное учреждение Ярославской области Ярославский химико-технологический техникум Разработал мастер п/о Абрамова Т.Е. Ярославль, 2015

Основные понятия и определения Системой называется совокупность веществ, принимающих участие в данном физико-химическом процессе Гомогенная система – это система, в которой составляющие ее части с различными свойствами не отделены поверхностью раздела Гетерогенная система – это система, состоящая из одного, двух или нескольких веществ с различными свойствами, отделенные друг от друга поверхностью раздела

Раствором называется твердая или жидкая гомогенная система, состоящая из двух или более компонентов, относительные количества которых могут изменяться в широких пределах.

Раствор Истинный Коллоидный Истинные и коллоидные растворы различаются главным образом размером частиц и однородностью системы. Истинные растворы – гомогенные системы, состоящие из двух или более веществ, частицы которых имеют размеры молекул, атомов или ионов, находятся во взаимодействии и равномерно распределены относительно друг друга.

Растворы Жидкие Твердые Газообразные

Растворитель Растворитель – компонент, агрегатное состояние которого не изменяется при образовании раствора. РАСТВОР РАСТВОРИТЕЛЬ РАСТВОРЕННОЕ ВЕЩЕСТВО Из двух или нескольких компонентов раствора растворителем является тот, который взят в большем количестве и имеет то же агрегатное состояние, что и раствор в целом

Теория растворов Физическая теория растворов (Вант-Гофф) Процесс растворения является результатом диффузии, т.е. проникновения растворенного вещества в промежутки между молекулами воды, т.е. физическое явление Химическая теория (Д.И. Менделеев) Растворение является результатом химического взаимодействия растворенного вещества с молекулами воды, т.е. химическое явление Физико-химическая теория растворов

Растворимость Растворимость – способность вещества растворяться в том или ином растворителе. Мерой растворимости вещества при данных условиях является его содержание в насыщенном растворе (предельное содержание растворенного вещества в данном растворителе при определенной температуре). Растворимость вещества зависит от: Природы растворяемого вещества и растворителя; Концентрации раствора; Температуры; Присутствия других веществ в растворе; Для газообразных веществ – от давления.

Растворы Пересыщенный раствор – раствор, содержащий при данных условиях больше растворенного вещества, чемв насыщенном растворе, избыток вещества легко выпадает в осадок. Насыщенный раствор – раствор, в котором растворенное вещество при данных условиях достигло максимальной концентрации и больше не растворяется Ненасыщенный раствор – раствор, в котором концентрация растворенного вещества меньше насыщенной концентрации (меньше чем в насыщенном растворе), и в котором при данных условия можно растворить еще некоторое его количество.

По растворимости все вещества делятся на: Хорошо растворимые – в 100 г воды растворяется более 10 г вещества Малорастворимые – менее 1 г вещества Практически нерастворимые (нерастворимые вещества) – менее 0,01 г вещества

РАСТВОРЫ Разбавленные – содержание растворенного вещества в растворе маленькое Концентрированные – содержание растворенного вещества в растворе большое

Концентрация Концентрация – соотношение между количеством растворителя и растворенного вещества или количеством растворенного вещества и количеством всего раствора

  • Абрамова Тамара ЕвгеньевнаНаписать 1756 21.04.2016

Номер материала: ДБ-045983

    21.04.2016 1121
    21.04.2016 858
    21.04.2016 953
    21.04.2016 207
    21.04.2016 209
    21.04.2016 187
    21.04.2016 1373

Не нашли то что искали?

Вам будут интересны эти курсы:

Все материалы, размещенные на сайте, созданы авторами сайта либо размещены пользователями сайта и представлены на сайте исключительно для ознакомления. Авторские права на материалы принадлежат их законным авторам. Частичное или полное копирование материалов сайта без письменного разрешения администрации сайта запрещено! Мнение редакции может не совпадать с точкой зрения авторов.

Ответственность за разрешение любых спорных моментов, касающихся самих материалов и их содержания, берут на себя пользователи, разместившие материал на сайте. Однако редакция сайта готова оказать всяческую поддержку в решении любых вопросов связанных с работой и содержанием сайта. Если Вы заметили, что на данном сайте незаконно используются материалы, сообщите об этом администрации сайта через форму обратной связи.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector