3. Сущность процесса растворения

Процесс растворения – это сложный физико-химический процесс

Д.И.Менделеев обосновывая теорию растворов впервые высказал идею о существовании в растворах определенных химических соединений, т.е. при растворении происходит химическое взаимодействие частиц растворенного вещества с молекулами растворителя, с образованием сольватов (гидратов). Например:

Учение Д.И. Менделеева о растворах было подтверждено и продолжено русскими исследователями И.А. Каблуковым, Д.П. Коноваловым и вошло в науку под названием гидратной теорией растворов.

Гидраты - непрочные соединения, при нагревании разрушаются. Но в природе существуют прочные гидраты, кристаллогидраты – сульфат меди 5-водный, натрия тиосульфат 5-водный.

Вода, входящая в молекулу кристаллогидрата, называется кристаллизационной. Если кристаллогидраты высушить при высокой температуре, то сульфат меди 5-водный (голубого цвета) разлагается на сульфат меди (бесцветный) и 5 молекул воды.

Демонстрация

Для подтверждения образования химических соединений при растворении можно привести пример явления концентрации. Когда смешивают воду со спиртом, то суммарный объем воды и спирта больше объема раствора спирта с водой.

4. Виды растворов

1. Ненасыщенные раствроры, т.е. такие растворы в которых при данной температуре растворимое вещество еще может раствориться. Внешний признак такого раствора – прозрачный, т.е. отсутствие осадка.

2. Насыщенные растворы – такие растворы, в которых при данной температуре растворимое вещество не может больше раствориться. Внешний признак – наличие нерастворившегося вещества в виде осадка. Если нагреть насыщенный раствор, то осадок раствориться. При охлаждении горячего насыщенного раствора вещества избыток его обычно выделяется в виде осадка. Если охлаждение производить медленно, не допуская сотрясений и попадания пыли, то кристаллизации вещества может не произойти, т.е. образуется пересыщенный раствор.

3. Пересыщенный раствор – содержит растворенного вещества больше, чем насыщенный раствор. В спокойном состоянии пересыщенный раствор можно сохранить долго. Но достаточно бросить в кристалл этого вещества в раствор, как сразу начинается кристаллизация и весь избыток растворенного вещества выпадает в осадок. Легко образуют пересыщенный растворы сахар, натрия тиосульфат, тетраборат натрия. Пересыщенные растворы были открыты и подробно изучены русским академиком Т. Ловицем в 1794г.

1. Концентрацией раствора – называется количество растворенного вещества,

Содержащееся в определенном количестве раствора. Термин «концентрация» применяется в тех случаях, когда выражают отношение массы или количества вещества компонента к объему всей системы.

Отношение массы компонента (растворенного вещества) к массе всей системы называют массовой долей. Существуют несколько способов выражения концентрации:

1. массовая % концентрация, массо - объемная концентрация

2. Молярная концетрация

3. Нормальная концентрация

1. Массовая % концентрация – количество граммов растворенного вещества,

Содержащееся в 100,0 р-ра.

Например: 10% раствор натрия хлорида.

Это значит, что 10 г натрия хлорида содержится в 100 г. Раствора. Чтобы приготовить такой раствор нужно отвесить 10 г. натрия хлорида и добавить 90 г воды. Часто используется массо-объемную процентную концентрацию, т.е. это количество грамм растворенного вещества в 100 мл раствора. (Чтобы его приготовить, нужно взять 10,0 г NaCl и довести водой до метки)

2. Молярная концентрация (раствор точной концентрации) – это число молей растворенного вещества, содержащееся в 1 литре раствора. Моль выражается в моль/литрах.

Моль – количество вещества, содержащее столько структурных единиц (молекул, атомов, ионов) сколько содержится атомов в 12 г изотопа С. В одном моле вещества содержится одинаковое число атомов, молекул. Так 1 моль Н содержит

6*10 молекул, 1 моль Н – 6*10 атомов; 1 моль серной кислоты – 6*10 молекул. (Чтобы установить, сколько данного вещества находится в 1л раствора, нужно знать его молярную массу).

Моялрной массой – называется масса 1 моля данного вещества, которая

Выражается в г/моль. Молярная масса вещества численно равна его относительной молекулярной (атомной) массе.

Так 1 моль С = 12 г/моль

1 моль сульфата меди 5-водного = 64+32+64+5*18 = 250 г/моль

1 моль серной кислоты = 2+32+64 = 98 г/моль

Что значит 1 молярный раствор натриевой щелочи? Это значит, что в 1 л раствора содержится 1 моль натриевой щелочи (одномолярный). 1 м р-р содержит 1 моль

NaOH = 40 моль/л.

2 м р-р натриевой щелочи – в 1 л раствора содержится 2 моль натриевой щелочи

(двумолярный). (80 г/моль)

1. М – децимолярый (0.1 моля = 40 г/моль * 0.1 = 4 г/моль)

1. М – сантимолярный (0.01 моля = 40 г/моль * 0.01 = 0.4 г/моль).

Пример 1: Сколько г натриевой щелочи нужно отвесить, чтобы приготовить

1 литр 2 М раствора?

Решение: м NaOH = 40 г/моль, 2 моль = 80г.

80 г поместить в мерную колбу емкостью 1 литр, растворить,

довести водой до метки.

Пример 2: Сколько грамм натрия карбоната нужно отвесить, чтобы приготовить

100 мл 0.5 М раствора?

1 моль натрия карбоната = 106 г/моль

Решение: Для приготовления 1 литра раствора::

м Na CO = 106 г/моль

0.5 моль = 53 грамм

53 грамм – 1000 мл

5.3 г – 100 мл

5.3 грамм натрия карбоната поместить в мерную колбу на 100 мл.

Пример 3: В 200 мл раствора содержится 10 грамм натриевой щелочи. Сколько грамм натриевой щелочи содержится в 1 л р-ра?

Решение: а) 10 г NaOH – в 200 мл

50 г NaOH – в 1000 мл

б) 1 моль NaOH = 40 г/моль

NaOH = = 1. 25 моль/л

3. нормальная концентрация (точная концентрация) – это число эквивалентов растворенного вещества в 1 л раствора. N выражается в моль/л

а) Эквивалентов вещества называется моль или часть моли, эквивалентный, т.е. химически равноценный 1 иону водорода в кислотно - основных реакциях. Э выражается в г/моль. (Масса одного эквивалента элемента называется его эквивалентной массой)

б) Чтобы уяснить понятие эквивалентности рассчитаем, сколько необходимо Ca и магния для получения 1 моль Н?

1) Са + 2HCl т CaCl + Н

1 моль атомов Ca 2 моль атомов H

40 г моль Са – 2 г/моль Н

20 г/моль Са – 1 г/моль Н

2) Мg + 2HCl MgCl + Н

1 моль атомов Mg – 2 моль атомов Н

24 г/моль Мg – 2 г/моль Н

12 г/моль Мg – 1 г/моль Н

Из этих примеров видно, что для получения 1 г/моль Н нужно иметь 20 г/моль М, т.е. 20 г/моль Ca или 12 г/моль Мg, т.е. 20 г/моль Ca эквивалентны или химически равноценны 12 г/моль Mg.

Эквивалентные вещества рассчитываются по формулам и уравнениям реакций.

в) Вначале нужно научиться рассчитывать Э кислот, гидроксидов, солей по формулам.

Э кислоты =

Э гидроксида =

Э NaOH =

Э Са(ОН) =

Э соли =

Э NaCl =

Э Na SO =

Э Al (SO) =

Г) вернемся к нормальности

1 Н раствор натриевой щелочи – в 1 л раствора содержится 1 Э NaOH

Э NaOH = 1 М NaOH = 40 г/ моль

Чтобы приготовить 1 Н раствор NaOH, нужно отвесить NaOH = = 40 г/моль, 1 моль = 40 г, оместить вмерную колбу и растворить, довести до метки.

2 N раствор – двунормальный раствор (80 г NaOH) 0.01 N р-р - сантинормальный раствор (0.4 г NaOH)

0.1 N р-р – дцинормальный раствор (4.0 NaOH)

Пример: сколько грамм нужно отвесить, чтобы приготовить 1 л 0,5 N

раствора?

Э

Поместить в мерную колбу на 1 л. 26.5 г. Соли.

Пример 2: Сколько грамм КОН нужно отвесить, чтобы приготовить 200 мл.

2 N раствора?

Для приготовления 1 литра раствора:

КОН = 56 г/моль 2 моль = 112 г

Для приготовления 200 мл раствора нужно взять 26 грамм КОН поместить в мерную колбу на 2оо мл, растворить, довести до местки.

112 г – 1000 мл раствора

26,0 г – 200 мл

Пример 3: В 200 мл раствора содержится 4,9 г

Найти N

Сколько грамм содержится в 1 литре раствора?

4.9 г – в 200 мл

24.5 г – в 1000 мл х =

Э =

Э N =

Используемая литература:

1. Тамарова М.а. Неорганическая химия

2. Органесян Э.Т. Неорганическая химия (для фармвузов)