Лабораторная работа № ксе-08 изучение водных растворов солей
Цель работы:
Ознакомиться с явлениями, происходящими при растворении веществ.
Изучить основные понятия, характеризующие растворы.
Научиться изготавливать водные растворы солей с заданной массовой долей растворённого вещества:
из чистого вещества;
из другого раствора.
Теоретическое введение
Вода в нашей жизни самое обычное и весьма распространённое вещество на Земле. Химическая формула воды H2O(оксид водорода). Вода представляет собой бесцветную (в толстом слое голубую) жидкость без вкуса и запаха, плотность (при температуре 4оС) равна 1000кг/м3, температура кипения (при нормальном атмосферном давлении 101,3 кПа) – 100оС, температура кристаллизации – 0оС.
В том или ином виде вода находится повсюду. Она заполняет впадины земной поверхности, образуя океаны и моря. Громадными массами снега и льда покрывает полюса Земли и вершины высоких гор. Водяные пары всегда присутствуют в воздухе. Собираясь в мельчайшие капли, вода образует облака, из которых выпадают дожди. Однако природная вода всегда содержит примеси различных других веществ, т. е. образует водные растворы.
В общем случае раствором называется твёрдая или жидкая гомогенная система, состоящая из двух или более компонентов, относительные количества которых могут изменяться в широких пределах. Всякий раствор состоит из растворённого вещества (или веществ) и растворителя, т.е. среды, в которой это вещество равномерно распределяется. Наиболее важным видом растворов являются те, в которых в качестве растворителя используется жидкость, поэтому ознакомимся с явлениями, происходящими при растворении веществ на примере водных растворов.
При внесении вещества (например, кристалла соли) в воду (растворитель) от его поверхности начинают отрываться отдельные молекулы, которые в результате диффузии равномерно распределяются по всему объёму растворителя. Отделение молекул вызывается, во-первых, колебанием молекул растворяемого вещества, во-вторых, притяжением со стороны молекул растворителя. Этот процесс называется растворением, и должен бы был продолжаться до полного исчезновения кристаллов. Однако наряду с растворением в жидкости происходит обратный процесс – кристаллизация. Перешедшие в раствор молекулы, ударяясь о поверхность ещё не растворившегося вещества, снова притягиваются к нему и входят в состав кристаллов. Через некоторое время скорость растворения вещества становится равной скорости кристаллизации, т.е. в жидкости устанавливается динамическое равновесие.
Раствор, находящийся в равновесии, называют насыщенным, при этом данное вещество при заданной температуре уже больше не растворяется растворителем. Если растворение вещества ещё может происходить, то раствор называютненасыщенным. Растворы с низким содержанием растворенного вещества называютразбавленными, с высоким –концентрированными.
Растворимостьвещества показывает, какая масса данного вещества может раствориться в определённом объёме воды при данной температуре, чтобы водный раствор стал насыщенным.
Растворимость веществ различна. Их разделяют на растворимые вещества и практически нерастворимые (таблица 8.1).
Таблица 8.1 – Примеры растворимость различных веществ в воде
агрегатное состояние вещества |
хорошо растворимы в воде |
плохо растворимы в воде |
изменение растворимости при повышении температуры |
твёрдые вещества |
соли (NaCl,CuSO4) |
мел, глина |
для большинства веществ – увеличивается, однако для немногих (например, сульфата кальция и гидрооксида кальция) – уменьшается |
жидкости |
спирт, глицерин |
бензин, растительное масло |
|
газы |
кислород, азот, углекислый газ |
|
уменьшается |
При использовании растворов очень важно знать, сколько растворённого вещества содержится в данном растворе. По способу выражения содержания растворённого вещества в растворе различают долевой способ(массовая доля, мольная доля, объёмная доля) иконцентрационный способ(молярная концентрация, моляльная концентрация, нормальная концентрация).
Массовая доля растворённого вещества – это отношение массы вещества (в кг) к массе раствора (в кг)
; [] = 100%,
где .
Мольная доля растворённого вещества χ – это отношение количества вещества (в моль) к сумме количеств всех веществ (в моль), находящихся в растворе
; [χ] = 100%.
Объёмная доля растворённого вещества – это отношение объёма вещества (в литрах) к объёму раствора (в литрах)
; [] = 100%,
Молярная концентрация СМ – это отношение количества растворённого вещества (в моль) к объёму раствора (в литрах)
; [СМ] = моль/л. (8.1)
Моляльная концентрация Сb – это отношение количества растворённого вещества (в моль) к массе растворителя (в кг)
; [Сb] = моль/кг. (8.2)