Лекція 8

Тема. Характеристика типів розчинів та способи її вираження.

План лекції

1. Типи розчинів, способи вираження концентрацій: відсоткова, молярна, нормальна, титр. Перехід від однієї форми вираження концентрації до іншої.

2. Теорія електролітичної дисоціації. Ступінь і константа дисоціації. Сильні і слабкі електроліти

3. Дисоціація амфотерних електролітів. Активність і іонна сила розчинів.

Література:

1. Голубєв А.В., Лисін В.І., Коваленко, Тарасенко Г.В, Хімія. - К.: Кондор, 2013 стр. 176-181.

2. Цвєткова Л.Б. Неорганічна хімія: теорії і задачі. Львів: «Магнолія», 2013. § 6.1-6.9;

3. Романова Н.В. Загальна та неорганічна хімія. - К.:Ірпінь, 2004 § 8.1-8.3; 9.1.

Зміст лекції:

1. Типи розчинів, способи вираження концентрацій: відсоткова, молярна, нормальна, титр. Перехід від однієї форми вираження концентрації до іншої.

Розчини відіграють надзвичайно важливу роль у здійсненні різноманітних хімічних процесів, що обумовлюють життєдіяльність живих організмів, рослин, протікання багатьох природних явищ.

Розчином називається гомогенна термодинамічно-стійка система, що складається з двох або більшої кількості незалежних компонентів, співвідношення між якими можуть змінюватися у широких межах.

Розчини бувають газоподібні, рідкі і тверді. Прикладом газоподібного розчину може бути повітря, рідкого – розчин глюкози у воді, твердого – різноманітні сплави металів.

Кожний розчин складається із розчинника і розчиненої речовини.

Розчинником вважають той компонент, який у чистому вигляді існує в такому ж агрегатному стані, як і розчин. У випадку, коли розчинник і розчинена речовина не відрізняються за агрегатним станом від розчину, розчинником вважається той компонент, який знаходиться у більшій кількості. 3 цієї точки зору, повітря – це розчин кисню, водяної пари, вуглекислого газу, інертних газів в азоті, оскільки вміст азоту в повітрі складає 78%. Етиловий або метиловий спирти необмежено змішується з водою. Тому, в залежності від співвідношення кількостей спирту і води, ця система може бути розчином спирту у воді або води у спирті. По відношенню до кухонної солі, цукру та інших твердих речовин вода буде завжди розчинником.

Найбільше значення в хімії, а також в існуванні навколишнього середовища мають розчини, в яких розчинником є вода. Тому далі мова буде йти в основному про водні розчини.

Характерним є процес розчинення у найбільш поширеній системі: тверда речовина – рідкий розчинник. Молекули твердої речовини знаходяться в стані коливального руху. Коли тверду речовину вносять в рідину, молекули твердої речовини відриваються із кристалічної решітки за рахунок їх коливального руху, з одного боку, і за рахунок притягання диполями розчинника – з іншого. Завдяки дифузії, розчинена речовина рівномірно розподіляється у всьому об’ємі розчинника аж до встановлення рівноваги:

При цій рівновазі зберігається рівність між кількістю молекул, що переходять у розчин і викристалізовуються у тверду фазу за певну одиницю часу. Такий розчин називається насиченим при даній температурі. Розчин, в якому при даній температурі ще можна розчинити додатково певну кількість розчиненої речовини, називається ненасиченим.

Розчинність найчастіше виражають кількістю грамів розчиненої речовини у 100 г води (не плутати з масовою часткою речовини). Розчини систематизують також з точки зору дисперсності (подрібненості) розчиненої речовини на молекулярні (істинні), колоїдні та грубо дисперсні системи.

Способи вираження концентрацій.

Однією з найважливіших характеристик кількісного складу розчинів є їх концентрація.

Концентрацією розчину називається точне кількісне співвідношення компонентів відносно маси або об’єму розчину чи розчинника.

Розчини з великою концентрацією розчиненої речовини називаються концентрованими, з малою – розведеними.

Масова частка розчиненої речовини – дорівнює відношенню маси речовини до маси розчину і виражається числом, меншим за одиницю, або у відсотках (зустрічається стара назва цього типу концентрації – відсоткова):

або

Об’ємна частка розчиненої речовини – дорівнює відношенню об’єму речовини до об’єму розчину і виражається числом, меншим за одиницю, або у відсотках:

або

Молярна концентрація (молярність) показує кількість молів розчиненої речовини, що міститься в одному літрі розчину. Розмірність: моль/л.

Молярна концентрація (С ) розраховується за рівнянням

,

де m_i – маса розчиненої речовини, г; М_i – молярна маса розчиненої речовини, г/моль; V_i - об’єму розчину, мл; 1000 – коефіцієнт переходу від мілілітрів до літрів.

Молярна концентрація еквівалента (нормальність) показує кількість моль-еквівалентів розчиненої речовини, що міститься в одному літрі розчину. Розмірність: моль-екв/л.

Молярна концентрація еквівалента (С_Н) розраховується за рівнянням

,

де m_i – маса розчиненої речовини, г; М_e,i – молярна маса еквівалента речовини, г/моль екв; V_i - об’єму розчину, мл; 1000 – коефіцієнт переходу від мілілітрів до літрів.

Моляльна концентрація (моляльність) показує кількість молей розчиненої речовини, що міститься в 1кг розчинника. Розмірність: моль/кг.

Моляльна концентрація (С_m) розраховується за рівнянням

,

де m_i – маса розчиненої речовини, г; m_Р – маса розчинника, кг; М_i – молярна маса розчиненої речовини, г.

Титр розчину – відношення маси розчиненої речовини до об’єму розчину. Розмірність: г/мл.

Титр розчину (Т) розраховується за рівняннями

,

де – маса розчиненої речовини, г; - об’єму розчину, мл.

Інколи деякі задачі мають інші вираження концентрацій. Існують готові формули переходів від одних концентрацій до інших.

Рівняння, що пов’язують масову концентрацію з молярністю, нормальністю та моляльністю розчинів, мають вигляд:

,

,

.