Учение про растворы. Коллигативные свойства растворов. Классификация растворов За агрегатным состоянием За содержанием растворенного вещества Газовые (воздух) Разведенные (не больше 30% Р.в.) Жидкие (р-р сахара) Концентрированные (больше 30%) Твердые (сплавы) За способностью веществ расстворятся Ненасыщенные Насыщенные Пересыщенные • …у тебя нет ни вкуса, ни запаха, тебя невозможно описать, тобою наслаждаются, не ведая, что ты такое. Нельзя сказать, что необходима для жизни: ты сама жизнь. Антуан де Сент – Экзюпери. Планета людей. Свойства воды • Вода – универсальный растворитель По растворимости в воде вещества: • Растворимые (более 1,0 г на 100 г воды) • Малорастворимые(0, 1 г - 1,0 г на 100 г воды); • Нерастворимые (менее 0,1 г на 100 г воды). Процесс растворения • Физический : • Диффузия, перемешивание • Химический: • Выделение или поглощение тепла, изменение цвета Современное представление о процессе растворения: • Растворение - это физико-химический процесс. При физическом явлении разрушается кристаллическая решетка и происходит диффузия молекул растворенного вещества. При химическом явлении в процессе растворения молекулы растворенного вещества реагируют с молекулами растворителя. 1813 год, Лондон, Лаборатория Королевского института, Гемфри Дэви и Майкл Фарадей. Молекула воды диполь Вода – смесь ассоциатов 1889 г, Лейпциг • Иван Алексеевич Каблуков • Сванте Аррениус Процесс электролитической диссоциации • Распад молекул электролита на ионы Гидратация • Взаимодействие молекул электролита с молекулами воды Водневі зв’язки. Структура води. Подобное расстворяется в подобном Вещества с полярным и ионным типом х.з. Вещества с неполярным типом х.з. Расстворяются в полярных расстворителях Расстворяются в неполярных расстворителях s, г/л 50 40 1 30 20 2 10 0 3 20 40 06 80 t,°C Массовая доля [w] = доля от 1 або % w Объемная доля m p. p m p ну [wV] = доля от 1 або % wV Массово-объемная доля V p. p V p ну 100% [w] = доля от 1 або % w Мольная доля 100% m p. p V p ну 100% [w] = доля от 1 або % p. p. 100% p. p. р ка Молярность (молярная концентрация) CM p. p V p ну [CM] = моль/л m p. p M V р ну Нормальность (нормальная концентрация) CN екв V р ну [CN] = моль/л. m p. p M E V р ну CN1 V1 = CN2 V2 CN 2 C N 1 V1 V2 Моляльная концентрация (моляльность) Cm p. p. m р ка Титр расствора [T]=г/мл, г/л Т m p. p. V р ну [Cm] = моль/кг. Формули пересчета CM M w 10 CM CN 10 р ну w(%) M р. р. 10 w ME w T 100 1000C M Cm 1 CM CN M E w 10 CM CN z C N CM z CM M T 1000 w 100 T 1000 T CM M CN 1000 T ME CN M E T 1000 Коллигативные свойства растворов Понижение давления пары над раствором Повышение температуры кипения и понижение температуры замерзания расствора по сравнением с чистым расстворителем Осмотическое давление осм Vр ну R T m R T СМ R T M V р ну Осмотическое давление организмов Вид, физиологическое состояние Растения Дождевые черви Пресноводные рыбы Ссавцы, человек Воспалительный процесс π, МПа 0,1 - 1,6 0,36 - 0,48 0,6 – 0,66 0,66 – 0,8 0,97 – 1,7 раствор изотонический гипертонический гипотонический Физиологический раствор и плазма крови Плазмолиз Гемолиз Р, МПа 0,1 МПа p. p. Р0 Р Р0 p. p. р ка вода А В 0 розчин 0°С p. p. p. p. р ка p. p. P Po р ка Δtкип° Δtкрист° 100°С Криві тиску пари чистої води і розчину P0 m M P р ка t,°C tкип = tкип - tкип; tзам = tзам - tзам. tкип = Е Cm, tзам = K Cm. t,°C t,°C Кипение раствора 100 Замерзание воды Кипение воды 0 τ,хв Замерзание расствора τ,хв t зам К Cm K Эбулиоскопия m p. p. 1000 M E m р ка М m p. p. 1000 t кип m р ка Криоскопия t зам К Cm K m p. p. 1000 m р ка М M К m p. p. 1000 t зам m р ка рексп tкип.експ t зам.експ росм.експ i ртеор tкип.теор t зам.теор Росм.теор Классификация По агрегатному состоянию дисперсионной среды и дисперсной фазы Газ Жидкость Твёрдое вещество Дисперсная среда: ГАЗ Дисперсная фаза: ГАЗ Всегда гомогенная смесь (воздух, природный газ) Дисперсная фаза: Жидкость Туман, попутный газ с капельками нефти, карбюраторная смесь в двигателях автомобилей, аэрозоли Дисперсная фаза: Твёрдое вещ-во Пыли в воздухе, дымы, смог, пыльные и песчаные бури Дисперсная среда: Жидкость Дисперсная фаза: ГАЗ Шипучие напитки, пены Дисперсная фаза: Жидкость Эмульсии. Жидкие среды организма (плазма крови, лимфа, пищеварительные соки), жидкое содержимое клеток (цитоплазма, кариоплазма) Дисперсная фаза: Твёрдое вещ-во Золи, гели, пасты (кисели, студни, клеи) Речной и морской ил, взвешенные в воде; Строительные растворы Дисперсная среда: Твёрдое вещество Дисперсная фаза: ГАЗ Снежный наст с пузырьками воздуха в нём, почва, кирпич и керамика, пористый шоколад, порошок Дисперсная фаза: Жидкость Влажная почва, медицинские и косметические средства (мази, тушь, помада и т.д.) Дисперсная фаза: Твёрдое вещ-во Горные породы, цветные стёкла, некоторые сплавы Классификация дисперсных систем и растворов Растворы Дисперсные системы Взвеси Эмульсии Коллоидные системы Гели Золи Молекулярные Молекулярноионные Ионные Супензии Аэрозоли Дисперсные системы, в которых размер частицы фазы более 100 нм. Такие системы разделяют на: Взвеси (и среда, и фаза - не растворимые в друг друге жидкости) (среда – жидкость, а фаза – не растворимое в ней вещество) Эмульсии (взвеси в газе мелких частиц жидкостей или твёрдых веществ) Супензии Аэрозоли Коллоидные системы -это большинство жидкостей живой клетки (цитоплазма, ядерный сок) и живого организма (кровь, лимфа, тканевая жидкость) Гели Золи Студенистые осадки, образующиеся при коагуляции золей Коагуляция - явление слипания коллоидных частиц и выпадения их в осадок Эффект Тиндаля рассеяние света при прохождении светового пучка через оптически неоднородную среду. Обычно наблюдается в виде светящегося конуса (конус Тиндаля), видимого на тёмном фоне. Характерен для растворов коллоидных систем (например, золей металлов, разбавленных латексов, табачного дыма), в которых частицы и окружающая их среда различаются по преломления показателю. На Т. э. основан ряд оптических методов определения размеров, формы и концентрации коллоидных частиц и макромолекул. Назван по имени открывшего его Дж. Тиндаля. Слева – раствор крахмала, справа - вода Роль дисперсных систем Для химии наибольшее значение имеют дисперсные системы, в которых средой является вода и жидкие растворы. Природная вода всегда содержит растворённые вещества. Природные водные растворы участвуют в процессах почвообразования и снабжают растения питательными веществами. Сложные процессы жизнедеятельности, происходящие в организмах человека и животных, также протекают в растворах. Многие технологические процессы в химической и других отраслях промышленности, например получение кислот, металлов, бумаги, соды, удобрений протекают в растворах.