Лабораторна робота № 5 розчини

Мета роботи:вивчити загальні властивості розчинів, дати порівняльну характеристику розчинам електролітів та неелектролітів, навчитися здобувати розчини заданої концентрації.

5.1 Загальні відомості

5.1.1. Загальна характеристика розчинів

Розчини - гомогенні системи, які складаються з двох або більше компонентів : дисперсійної фази – речовини , які рівномірно розподілені у вигляді молекул , атомів, йонів у дисперсійному середовищі – розчиннику . Розчинення речовин супроводиться зміною теплового ефекту. Цей факт та інші свідчать про хімічну взаємодію розчиненої речовини та розчинника.

При розчиненні речовини протікають процеси: руйнування хімічних зв'язків між частинками (атомами, молекулами, йонами) речовини, розчинника, що пов'язане з поглинанням теплоти; в цей час відбувається екзотермічний процес утворення сольватів (гідратів); дифузія сольватів (гідратів) між частинками розчинника (ендотермічний процес). Тепловий ефект розчинення - це сумарне значення вище вказаних процесів.

Розчинність речовини залежить від: природи речовини, температури, тиску (для газоподібних речовин) та інші. (Додаток Г).

Кількісно розчини характеризуються:

1. К_р- коефіцієнт розчинності, показує масу речовини, що припадає на 100 г розчинника (об'єм газоподібної речовини на 1 л розчинника)

2. ω- масова (об'ємна) частка розчиненої речовини

   ω = (mреч./mр-ну.)·100%;

   ω = (Vреч./V р-ну.) ·100%.

3. С_м- молярна концентрація, показує кількість розчиненої речовини, яка міститься в 1 л розчину

   СМ = υ/ Vр-ну

   СМ = m/(M· Vр-ну), моль/л

4. С_N- еквівалентна концентрація (нормальна) показує число еквівалентів (N_екв.) розчиненої речовини в 1 л розчину.

С_N = N_екв/V_розч.; С_N=m/(M_екв · V_розч.)

5. Титр - відношення маси речовини до об'єму розчинника

T = m_реч./V_розч.(мл)

5.1.2. Розчини електролітів

1. При розчиненні у воді електроліти дисоціюють з утворенням йонів, тому розчини електролітів проводять електричний струм.

HCl ↔ H⁺ + Cl^-; Al₂(SO₄)₃ ↔ 2Al³⁺ +3SO₄^2-;

NaOH ↔ Na⁺ + OH^-; KHCO₃ ↔ K⁺ + HCO₃

2. На процес дисоціації впливає: природа речовин, природа розчинника, температура.

3. Кількісною характеристикою процесу дисоціації є:

1) ступінь дисоціації (α)

α=С_{M. дис. м-л} /С_{М заг.};

Ступінь електролітичної дисоціації визначають експериментально за величиною ізотонічного коєфіціента і -поправлення від ідеальних систем, розбавлених розчинів неелектролітів

,k - число йонів, на яке дисоціює молекула електроліту.

2) для слабких електролітів - константа дисоціації К_Д.

Для рівняння: aA + bB = cC + dD

K_Д = (С_с^с·С_D^d)/(C_A^a·C_B^b); K_Д = Сα²/1-α(закон розбавлення Оствальда).

4. Дисоціація води. Йонний добуток води.

Чиста вода - слабкий електроліт.

Н₂О ↔ H⁺ + OH^- α=1,8·10^-9 (22°C)

2H₂O ↔ H₃O⁺ + OH^-; H₃O⁺ - йон гідроксонію

К_Н2О = [H⁺] · [OH^-]- йонний добуток води.

В 1 л води (t° = 22°С) [H⁺] = [OH^-]=10^-7 йонів

К_Н2О=10^-7·10^-7=10^-14- стала величина

Кислотні властивості розчинів (С.Серенсен,1909р) характеризуються величиною водневого показника рН = -lg [H⁺].

рН = від 1 до 14

рН = 7 - нейтральний розчин

рН < 7- кислий

рН > 7- лужний

5. Деякі солі при розчинені у воді підлягають гідролізу - розкладаються водою з утворенням слабких електролітів.

Zn²⁺ + HOH → ZnOH⁺ + H⁺; pH < 7

CO₃^2- + HOH → HCO₃^-+ OH^-; pH > 7

Збільшення температури сприяє прискоренню гідролізу.

2. Розчини неелектролітів

Розчини неелектролітів не проводять електричний струм, характеризуються колегативними властивостями, тобто властивості розчинів залежать лише від їхньої концентрації і не залежать від природи розчиненої речовини.

Кількісно характеризуються:

1) осмотичним тиском (Вант-Гофф, 1885р)

P_осм.= υRT/V_р-ну

2) законами Рауля:

ΔP = P₀·(υ_реч./ (υ_реч. + υ_р-ка)

ΔP - відносне зниження тиску пари над розчином

υ- кількість речовини

ΔТ_кип = K_e·C_m; ΔТ_крист = K_кр · C_m

ΔТ_кип- підвищення температури кипіння розчину в порівнянні з температурою кипіння розчинника;

ΔТ_крист.– зниження температури замерзання розчину в порівнянні з температурою замерзання розчинника;

C_m - моляльна концентрація розчину (показує кількість речовини (число молів) в 1000г розчинника)

К_е - константа ебуліоскопічна

К_кр. - константа кріоскопічна

К_е, К_кр- залежать від природи розчинника