
- •Тема 1.1. Основи хімічної термодинаміки . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
- •Тема 1.2. Фазова рівновага та вчення про розчини. . . . . . . . . . . . ..27
- •Тема 1.3 Електрохімія. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .47
- •Тема 1.1. Основи хімічної термодинаміки план
- •1. Зміст та основні поняття термодинаміки
- •2. Перше начало термодинаміки. Ентальпія
- •3. Закон гесса
- •Наслідки закону Гесса
- •Кількість енергії, що витрачається різними категоріями людей
- •4. Друге начало термодинаміки
- •5. Термодинамічні потенціали і фактори
- •Типи реакцій та умови їх протікання в залежності від
- •6. Розрахунок термодинамічних потенціалів в хімічних реакціях
- •Термодинамічні властивості деяких речовин
- •Тим, хто хоче знати більше Термодинаміка біохімічних процесів
- •Контрольні запитання
- •Тема 1.2. Фазова рівновага та вчення про розчини план:
- •1. Загальна характеристика розчинів
- •2. Розчини газів в рідинах. Закон генрі
- •Розчинність газів у воді при різних температурах, м3 газу/м3 води
- •Розчинність твердих речовин в рідинах
- •4. Дифузія і осмос в розчинах. Закон вант-гоффа
- •Явище осмосу. Закон вант - гоффа
- •Практичне значення осмосу
- •5. Тиск пари над розчинами. Закон рауля
- •6. Температура кристалізації і кипіння розчинів
- •Кріоскопічні і ебуліоскопічні сталі для деяких розчинників
- •7. Фазові переходи. Фазова рівновага
- •Класифікація гетерогенних систем
- •Тим, хто хоче знати більше розчинники, їх характеристика
- •Контрольні запитання.
- •Тема 1.3. Електрохімія електрична провідність розчинів. План
- •Предмет електрохімії
- •2. Електропровідність розчинів електролітів,
- •Вимірювання електропровідності
- •3. Електродний потенціал. Рівняння нернста
- •Ряд стандартних електродних потенціалів
- •С тандартні електродні та окисно-відновні потенціали у водних розчинах при 298к
- •4. Класифікація електродів
- •Класифікація електродів
- •Тим, хто хоче знати більше електрохімічні елементи
- •Контрольні запитання:
- •Тема 1.4. Хімічна кінетика і каталіз план
- •1.1. Природа речовин, що реагують
- •1.2. Агрегатний стан речовин
- •1.3. Площа поверхні зіткнення речовин, що реагують
- •1.4. Вплив тиску
- •1.5. Концентрація реагуючих речовин
- •2. Залежність швидкості реакції від температури
- •3. Складні реакції. Ланцюгові реакції
- •Ланцюгові реакції
- •4. Фотохімічні реакції
- •Каталіз і каталізатори
- •Ферментативний каталіз
- •Тим, хто хоче знати більше вплив температури на швидкість біологічних процесів
- •Література
Розчинність твердих речовин в рідинах
Процес розчинення твердих речовин у рідинах складається із руйнування кристалічної гратки і дифузії речовин в об’єм. При цьому під впливом розчинника, від поверхні твердих речовин поступово відриваються окремі молекули або йони і рівномірно розподіляються по всьому об’єму розчину.
Розчинність твердих речовин в рідинах визначається природою розчинника і розчиненої речовини, а також температурою. При розчиненні твердої речовини в рідині досягається концентрація, при якій тверда речовина перестає розчинятися і встановлюється рівновага між розчином і твердою речовиною. Такий розчин називають насиченим.
Концентрація насиченого розчину будь-якої речовини при даній температурі постійна і характеризує розчинність цієї речовини.
При певних умовах можна одержати розчини, концентрація яких вища концентрації насиченого розчину. Такі розчини називаються перенасиченими. Вони досить нестійкі і при перемішуванні, струшуванні або попаданні них твердих частинок (пил тощо) розділяються на осад розчиненої речовини і насичений розчин.
Розчинення
твердих речовин супроводжується
поглибленням або виділенням теплоти,
яку відносять до 1 молю розчиненої
речовини. Різниця в знаках теплового
ефекту розчинення пояснюється тим,
що при розчиненні твердих речовин в
рідині одночасно йдуть два процеси
– взаємодія
молекул розчинника з молекулами
або іонами твердої речовини (сольватація)
або при
розчиненні у воді (гідратація)
та руйнування
твердої речовини з розподіленням її
по всьому об’єму розчину.
При сольватації енергія виділяється
(ΔН1<
0), на руйнування твердої речовини
енергія витрачається (ΔН2
> 0). Сумарний
тепловий ефект залежить від абсолютних
значень ΔН1
та ΔН2
і може
бути як позитивний, так і від» ємним.
Рис.5. Схема розчинення кристалів солі NaCl у воді
Сольватацію можна розглядати на прикладі розчинення кристалів солі NaCl у воді (рис.4). Диполі води орієнтуються навкруги від’ємних іонів хлору своїм позитивним полюсом, а навкруги позитивних іонів натрію – від’ємним, тобто відбувається гідратація іонів. В результаті цього процесу зв’язок між поверхнево розташованими іонами в кристалі хлористого натрію послаблюється. Іони натрію і хлору відриваються від кристалу, а молекули води утворюють навкруги них так звану гідратну оболонку.
Процес розчинення у воді NaCl практично не має теплового ефекту, бо енергія гідратації майже дорівнює енергії руйнування кристалу.
При розчиненні у воді КСl з досить стійкою кристалічною граткою, іони К+ і Сl- гідратуються і енергія ΔН1, що виділяється при цьому, компенсує більшу частину енергії ΔН2, необхідну для руйнування кристалічної гратки. Отже, по абсолютному значенню ΔН2 >ΔН1 і при розчиненні КСl у воді теплота буде поглинатися з оточуючого середовища, тобто цей процес ендотермічний.
Розчинність кристалогідрату CuCl2∙2H2O супроводжується виділенням теплоти, тобто процес екзотермічний, бо енергія гідратації значно перевищує енергію руйнування твердого тіла.
Знак теплового ефекту визначає і вплив температури на розчинність. Процес розчинення більшості твердих речовин ендотермічний і з підвищенням температури розчинність збільшується.
Для деяких речовин з підвищенням температури розчинність зменшується, оскільки процес їх рочинення екзотермічний.
Розчинність твердих речовин завжди обмежена. Але абсолютно нерозчинних речовин в природі не існує, хоча і є речовини, практично не розчинні у воді. До них можна віднести BaSO4, CaCO3, CuS, AgCl та інші.
Як і будь-який фізико-хімічний процес, процес розчинення підкоряється певним закономірностям. Відомо, що швидкість хімічних процесів залежить від температури. Аналогічно, швидкість розчинення речовин при підвищенні температури збільшується, отже, збільшується і розчинність.
На швидкість розчинення впливають дифузія та ступінь подрібнення речовини. Швидкість переходу речовини з кристала в розчин, тобто швидкість гідратації, на два порядки більша, ніж швидкість дифузії гідратованої молекули (чи іона) у глибину розчину. Тому для того, щоб збільшити швидкість розчинення, розчин необхідно перемішувати. При цьому збільшується швидкість дифузії і гідратованих частинок у розчин. Оскільки процес розчинення відбувається лише на поверхні розподілу фаз, то чим більшою є ступінь подрібнення речовин, тим більшою є його питома поверхня і, отже, вищою є швидкість розчинення.