Лабораторная работа №3 тема: «дисперсные системы. Растворы. Основы электрохимии»

Теоретическая часть

В технике в большинстве случаев инженер имеет дело с дисперсными системами, которые состоят из дисперсной фазы и дисперсионной среды. Дисперсная фаза – совокупность раздробленных частиц, количественной мерой которых α является условный диаметр (м) или степень дисперсности D = 1/α, м^-1.

По степени дисперсности системы классифицируются на молекулярно-дисперсные (α < 10^-7 м), тонкодисперсные, коллоидные растворы (α = 10^-7 – 10^-5 м) и грубодисперсные (α > 10^-5 м).

Растворы. Растворы – гомогенные системы переменного состава, состоящие из 2-х или более компонентов. Растворы характеризуются концентрацией, плотностью, удельной теплоемкостью, подчиняются законам Рауля и Вант-Гоффа. Относительное понижение давления пара над раствором пропорционально молярной доле растворенного летучего вещества (закон Рауля):

(5.1)

где , Р – давление насыщенного пара растворителя соответственно над растворителем и над раствором.

Повышение температуры кипения ΔТ_кип, понижение температуры замерзания ΔТ_зам пропорционально моляльной концентрации растворенного вещества (ΔТ_кип = К_э·с_m, ΔТ_зам = K_кр.·c_m).

Криоскопическая константа К_кр. – величина, показывающая на сколько градусов раствор, состоящий из 1 моля неэлектролита и 1000 г данного растворителя, замерзает ниже, чем чистый растворитель: К_кр. (Н₂О) = 1,86 ^оС; К_кр. (ССl₄) = 29,8 ^oC.

(5.2)

где m₀ – масса растворителя; m_В – масса растворяемого вещества; М – молярная масса растворяемого вещества.

Концентрация растворов – количественное содержание растворенного вещества в данном растворе.

Процентная концентрация (%) – массовое содержание растворенного вещества в 100 массовых частях раствора.

Молярная концентрация (с) – число молей растворенного вещества в 1 л раствора.

Молярная концентрация эквивалента с_экв (N) – число молей эквивалента вещества в 1 л раствора.

Моляльная концентрация (с_m) – число молей растворенного вещества в 1000 г растворителя.

Плотность раствора (ρ, кг/м³) определяется ареометром.

Для определения концентрации растворов используют весовой, объемный, различные физико-химические методы анализа (фото-колориметрия, потенциометрия, полярография, кулонометрия и т.д.).

Растворы электролитов – ионные проводники с полярным или ионным типом связи в полярных растворителях, проводящие электрический ток в растворенном или расплавленном состоянии (растворы кислот, солей, оснований).

Распад веществ с ионным или полярным типом связи под действием полярных молекул растворителя – электролитическая диссоциация.

Растворы электролитов характеризуются активностью «а»:

а = γ·с, (5.3)

где γ – коэффициент активности; с – концентрация.

В разбавленных растворах γ → 1, активность соизмерима с концентрацией.

Растворы электролитов характеризуются активностью (а), электропроводностью (χ, См∙см^-1), степенью диссоциации (α), изотоническим коэффициентом (i), константой диссоциации К_дис. Растворы электролитов подчиняются законам идеальных растворов при введении изотонического коэффициента i, величина которого зависит от числа частиц, находящихся в единице объема раствора.