Розрахункові формули

1. Формула обчислення масової частки розчиненої речовини:

2. Формула обчислення відсоткової концентрації:

3. Формули для обчислення молярної концентрації:

або

де V – об’єм розчину (л).

4. Формула, що зв’язує молярну і відсоткову концентрації:

або

,

де p – густина розчину (г/л).

5. Правило змішування:

ω₁ z₁ (ω₃ – ω₂)

ω₃ z₃ (ω₁ – ω₂)

ω₂ z₂ (ω₁ – ω₃)

де ω₁ – концентрація першого розчину (максимальна);

ω₂ – концентрація другого розчину (мінімальна);

ω₃ – концентрація нового (одержуваного) розчину;

z₁ – кількість часток першого розчину;

z₂ – кількість часток другого розчину;

z₃ – кількість часток нового розчину.

6. Формула, що зв’язує масову частку розчиненої речовини та розчинність:

де s – розчинність речовини за певної температури (г).

Електролітична дисоціація

Поняття

Електроліти – це речовини, що у водному розчині або розплаві проводять електричний струм унаслідок дисоціації (розпаду) на йони. До них належать речовини з йонним або сильно полярним зв’язками.

Неелектроліти – речовини, що у водному розчині або розплаві не проводять електричного струму, оскільки не дисоціюють (не розпадаються) на Йони. До них належать речовини зі слабкополярним або неполярним зв’язками.

Електролітична дисоціація – розпад електроліту на Йони в результаті його розчинення у воді або розплавляння.

Теорія електролітичної дисоціації – це теорія, що пояснює поводження електроліту під час його розчинення у воді або розплавляння. Засновником теорії є шведський хімік і фізик Сванте Август Арреніус (1887).

Ступінь дисоціації – умовна величина, що показує відношення кількості частинок, що розпалися на йони, до загальної кількості частинок у розчині. Позначається α (альфа) і виражається у відсотках або частках від одиниці.

Сильні електроліти – це електроліти, що цілком або майже цілком дисоціюють на Йони та мають ступінь дисоціації, більший за 30%. У таблиці розчинності речовин позначаються Р.

Середні електроліти – це електроліти, що частково дисоціюють на Йони та мають ступінь дисоціації в межах від 3 до 30% (включно). У таблиці розчинності речовин позначаються – М.

Слабкі електроліти – це електроліти, що слабо дисоціюють на йони та мають ступінь дисоціації, менший за 3%. У таблиці розчинності речовин позначаються Н.

Кислоти (з позицій теорії дисоціації) – це електроліти, що в процесі дисоціації утворюють тільки катіони Гідрогену й аніони кислотного залишку.

Загальна схема:

НКЗ Н⁺ + КЗ^-

Луги (з позицій теорії дисоціації) – це сильні електроліти, що в процесі дисоціації утворюють катіони металу й аніони гідроксильних груп.

Загальна схема:

MetOH ↔ Met⁺ + OH^-

Амфотерні гідроксиди (основи) – це слабкі електроліти, що залежно від умов виявляють властивості як основ, так і кислот. На йони не дисоціюють.

Середні солі (з позицій теорії дисоціації) – це електроліти, що в процесі дисоціації утворюють катіони металу й аніони кислотного залишку.

Загальна схема:

MetКЗ ↔ Met⁺ + КЗ^-

Кислі солі (з позиції теорії дисоціації) – це електроліти, що в процесі дисоціації утворюють катіони металу й Гідрогену, а також аніони кислотного залишку.

Загальна схема:

MetHКЗ ↔ Met⁺ + Н⁺ + КЗ^2-

Реакції йонного обміну – це хімічні реакції між двома електролітами, у результаті яких електроліти обмінюються своїми складовими йонами.

Умови протікання реакцій йонного обміну до кінця. Реакції йонного обміну протікають до кінця, якщо в результаті реакції:

а) утворюється осад;

б) виділяється газ;

в) утворюється вода або інший слабкий електроліт;

г) утворюється стійка комплексна сполука.

Гідроліз (від грецьк. hydor – „вода” і lysis – „розкладати”) солей – хімічна реакція взаємодії йонів розчинних солей з водою, що призводить до утворення слабкого електроліту.

Теорія

Теорія електролітичної дисоціації (С.А. Арреніус (Швеція), 1887 р.):

а) у результаті розчинення речовин у воді або розплавлення вони розпадаються на йони: позитивні – катіони, і негативні – аніони;

б) унаслідок пропускання електричного струму крізь розчин або розплав електроліту катіони рухаються в бік катода (негативного електрода), а аніони – у бік анода (позитивного електрода);

в) процес дисоціації є оборотним, тобто через певний проміжок часу настає такий момент стану рівноваги, за якого скільки частинок розпадається на йони, стільки ж їх знову утворюється з йонів;

г) не всі електроліти однаковою мірою дисоціюють на йони, це залежить від природи електроліту (виду хімічного зв’язку), температури й концентрації розчину електроліту, заряду й радіуса йонів та інших факторів.

Розрахункові формули

Формула обчислення ступеня дисоціації:

де, n - число частинок, що розпалися на йони;

N - загальне число частинок у розчині.

Метали

Поняття

Метал (як хімічний елемент) – це хімічний елемент, що утворює просту речовину метал. З відомих 114 хімічних елементів 92 належать до металів.

Металева активність хімічного елемента – визначається легкістю віддачі електронів атомом хімічного елемента. Електрони тим легше віддавати, чим більшим є атомний радіус і меншою кількість електронів на останньому (зовнішньому) енергетичному рівні.

У періодичній системі хімічних елементів Д.І. Менделєєва металева активність у періодах збільшується справа наліво, а в групах – згори вниз, унаслідок збільшення атомного радіуса.

Найбільш активними металами є елементи І-А групи періодичної системи хімічних елементів Д.І. Менделєєва, тобто лужні метали.

Метали (як прості речовини) – це прості речовини, що характеризуються специфічним металевим блиском, високою тепло- й електропровідністю, ковкістю та пластичністю.

Лужні метали – це метали І-А групи (І групи головної підгрупи): Li, Na, K, Rb (рубідій), Cs (цезій), Fr (францій). Це дуже активні метали, що утворюють сильні основи – луги.

Лужноземельні метали - це метали ІІ-А групи (ІІ групи головної підгрупи): Ca, Sr (стронцій), Ba, Ra (радій). Це активні метали, оксиди яких (за застарілою термінологією – „землі”), розчиняючись у воді, утворюють луги.

Металевий зв’язок – це вид хімічного зв’язку, що утворюється між катіонами металу й електронами, які перебувають у постійному хаотичному русі в усьому зразку металу. Позначається Met.

Пластичність (від грецьк. plastikos - „придатний для ліплення”) – здатність металів необоротно деформуватися під впливом механічних навантажень (витягуватись у дріт, прокочуватися у фольгу і т.ін.).

Гірська порода – щільне або рихле геологічне тіло (природний агрегат), що складається з одного або кількох мінералів та утворюється на поверхні або в глибинах Землі. Гірська порода буває магматичною, осадовою або метаморфічною.

Мінерал (від лат. minera – „руда”) – геологічне тіло, приблизно однорідне за хімічним складом і фізичними властивостями. Сьогодні відомо понад 3 тис. Мінералів.

Руда – гірська порода або мінерал, уміст одного або кількох елементів (як правило, металу) в якій економічно вигідний для його вилучення або одержання. Руда складається з елементів, що вилучаються, та порожньої породи.

Електрохімічний ряд активності (напруг) металів – це ряд металів, розташованих у порядку зменшення їх металевої активності. У цьому ряді зліва направо зменшується здатність атомів металу віддавати електрони, тобто його відновні властивості зменшуються. Метали, що розташовані в цьому ряді праворуч від Гідрогену, не витісняють його з розчинів кислот. Уперше цей ряд склав М.М. Бекетов (Росія, 1863 р.).

Металургія (від грецьк. metallurgio – „обробляти метали”) – розділ хімії, що пов’язаний з технікою і виробництвом і вивчає промислові способи одержання металів і сплавів на їх основі з природної сировини. Існує: чорна (одержання Fe, Mn) і кольорова (решта металів). За способом одержання металів поділяється на пірометалургію, гідрометалургію, електрометалургію і металотермію.

Пірометалургія – галузь металургії, в якій метали одержують за високих температур шляхом відновлення їх з оксидів коксом, чадним газом або воднем.

Металотермія – галузь металургії, в якій метали одержують за високих температур шляхом відновлення їх з оксидів іншим металом (як правило, алюмінієм або магнієм). Якщо використовують алюміній, то метод називається алюмотермією, а якщо магній – магній термією.

Гідрометалургія – галузь металургії, в якій метали одержують з розчинів їхніх солей шляхом витиснення більш активним металом.

Електрометалургія – галузь металургії, в якій метали одержують шляхом електролізу розплаву або розчину їхніх солей (іноді оксидів чи гідроксидів).

Електроліз – електрохімічна реакція, що протікає на електродах, занурених у розчин або розплав електроліту під дією електричного струму.

Електрод – графітовий або металевий стрижень (пластина), що опускається в розчин або розплав електроліту для проведення процесу електролізу. Буває інертним або розчинним.

Електролізер – прилад, в якому протікає процес електролізу.

Катод (від грецьк. kathodos - „повернення”, „хід униз”) – негативно заряджений електрод, біля поверхні якого протікає процес відновлення. У його бік завжди рухаються катіони. Позначається К^-.

Анод (від грецьк. anodos – „підйом”) – позитивно заряджений електрод, біля поверхні якого протікає процес окиснення. У його бік завжди рухаються аніони. Позначається А^* .

Сплав – однорідна (гомогенна) суміш двох або більше металів або металів з неметалами (С, Р, Si та ін.), одержана шляхом їх сплавляння за високих температур. Бувають чорними (чавун, сталь) і кольоровими (бронза, мельхіор, дюралюміній та ін.).

Чавун – сплав на основі заліза, що містить у своєму складі від 1,7 до 6% вуглецю та інші добавки (Si, S, P, Mn).

Сталь – сплав на основі заліза, що містить у своєму складі менш ніж 1,7% вуглецю та інші незначні добавки (Si, S, P, Mn).

Легування – процес додавання у сталь спеціальних компонентів (Ni, Cr, Mo, W, Nb (ніобій) та ін.), що поліпшують її властивості.

Бронза – сплав на сонові міді, що містить у своєму складі різні добавки (Be, Al, Sn, Si).

Мельхіор - сплав на основі міді, що містить у своєму складі 18-30% нікелю та інші різні добавки (Fe, Mn, Sn).

Дюралюміній (дюраль) (від нім. Düren – місто, де було започатковано виробництво сплаву) – сплав на основі алюмінію, що містить у своєму складі різні добавки (Cu, Mg, Mn, Si, Fe).

Корозія металів (від лат. corrosio – „роз’їдання”) – природний процес руйнування поверхні металу або сплаву на його основі під дією навколишнього середовища. Буває: хімічна (газова і термічна) та електрохімічна.

Твердість води – явище, зумовлене наявністю у природній воді розчинних солей Кальцію та Магнію. Буває: тимчасова (гідрогенкарбонатна) і постійна, а разом вони утворюють загальну твердість води.

Тимчасова твердість води зумовлена наявністю в природній воді гідроген-карбонатів Кальцію та Магнію.

Постійна твердість води зумовлена наявністю в природній воді хлоридів і сульфатів Кальцію та Магнію.