6. Властивості розчинів і йонообмінні реакції в розчинах електролітів

Значення розділу:

З розчинами ми зустрічаємося на кожному кроці: в повсякденному житті, в природі, на виробництві, в хімічній лабораторії. Матеріали теж постійно контактують з розчинами, які можуть перебувати у газовому стані (повітря, газові суміші у двигунах внутрішнього згоряння, газові суміші на хімічних виробництвах тощо) або в рідкому (ґрунтова, морська, дощова вода тощо). У свою чергу, матеріали також у багатьох випадках являють собою розчини, наприклад сплави або фарби та лаки. Саме тому, для матеріалознавця важливими є знання про види розчинів, способи кількісного вираження їх складу, сутність процесу розчинення, особливості взаємодії електролітів у розчинах.

Цілі вивчення розділу:

- повторення і поглиблення таких понять, як дисперсні системи, істинні розчини, сильні і слабкі електроліти, ступінь дисоціації, насичені, ненасичені та пересичені розчини;

- поглиблення знань щодо розчинів шляхом розгляду механізму розчинення, чинників, що впливають на розчинність, колігативних властивостей розчинів;

- поглиблення знань про концентрації розчинів: молярну концентрацію, молярну концентрацію еквівалента, мольну частку, моляльну концентрацію;

- поглиблення знань щодо розчинів електролітів шляхом розгляду теорії електролітичної дисоціації, теорії сильних електролітів, закону розбавлення Оствальда, константи дисоціації;

- розгляд кислот і основ у світлі теорій Бренстеда і Льюїса;

- розгляд дисоціації води, водневого показника реакції середовища, дисоціації малорозчинних сполук;

- формування знань про гідроліз солей;

- формування вмінь проводити розрахунки з використанням закону розбавлення Оствальда, водневого показника реакції середовища, різних способів вираження кількісного складу розчину.

Результати вивчення розділу

Необхідно знати:

1 Основні поняття щодо дисперсних систем та істинних розчинів: дисперсійне середовище, дисперсна фаза, розчинник, розчинена речовина .

2 Класифікацію дисперсних систем за розміром частинок і за агрегатним станом; механізм утворення розчинів, змінення термодинамічних функцій під час утворення розчинів.

3 Способи вираження концентрації розчинів (масова частка, молярна концентрація, молярна концентрація еквівалента, мольна частка, моляльна концентрація).

4 Закони Рауля, Вант-Гоффа, Нернста-Шилова, колігативні властивості розчинів.

5 Розчинність, чинники, що впливають на розчинність, концентрований/розбавлений розчин, насичений/ненасичений/пересичений розчин, механізм розчинення.

6 Теорії кислот і основ Арреніуса, Бренстеда і Льюїса.

7 Ступінь і константа дисоціації слабких електролітів. Закон розбавлення Освальда.

8 Основи теорії сильних електролітів, активність і коефіцієнт активності.

9 Йонний добуток води, водневий показник (рН), добуток розчинності.

10 Гідроліз солей: випадки оборотного та необоротного гідролізу, чинники гідролізу, ступінь і константа гідролізу.

Необхідно вміти:

1 Розрізняти грубо-, середньо- і тонкодисперсні системи, їх ознаки, наводити їх приклади; розуміти механізми утворення розчинів, процес сольватації (гідратації) розчиненої речовини, поділ істинних розчинів на окремі типи за агрегатним станом;

2 Характеризувати молярну, еквівалентну, моляльну концентрації, мольну і масові частки (позначення, розмірність, розрахункова формула).

3 Проводити розрахунки з використанням різних способів вираження концентрації та розчинності речовини.

4 Аналізувати вплив різних чинників на розчинність речовин.

5 Прогнозувати розчинність речовин у воді, враховуючи їх природу, розрізняти неелектроліти, сильні та слабкі електроліти.

6 Складати рівняння електролітичної дисоціації кислот, основ, солей (для багатоосновних кислот та багатокислотних основ – ступінчастої), вираз константи дисоціації.

7 Пояснювати поняття: «позірний ступінь дисоціації», «активність», «коефіцієнт активності», «йонна сила розчину».

8 Пояснювати вплив температури, концентрації, введення одноіменних йонів на зміщення рівноваги в розчинах слабких електролітів.

9 Прогнозувати можливість повного перебігу реакцій йонного обміну.

10 Складати рівняння реакцій йонного обміну, зокрема реакцій гідролізу солей, в молекулярній та йонно-молекулярній формах; складати вираз добутку розчинності.

11 Розраховувати концентрацію катіонів Гідрогену і рН у розчинах слабких і сильних кислот та основ.

12 Проводити розрахунки за законом Рауля та його наслідками і законом Вант-Гоффа.