42Электролитическая диссоциация

Электролитическая диссоциация слабых электролитов, согласно теории Аррениуса, является обратимой реакцией, то есть схематически её можно представить уравнениями (для одновалентных ионов:): KA ↔ K+ + A-, где: KA — недиссоциированное соединение; K+ — катион; A- — анион. Константу равновесия такой реакции можно выразить уравнением:, где: [KA] — концентрация недиссоциированного соединения в растворе; [K+] — концентрация катионов в растворе; [A-] — концентрация анионов в растворе. Константу равновесия применительно к реакции диссоциации называют константой диссоциации. з определения степени диссоциации, для электролита КА в реакции диссоциации [A-] = [K+] = α·c, [KA] = c - α·c = c·(1 - α), где α — степень диссоциации электролита. Тогда:, Это выражение называют законом разбавления Оствальда. При очень малых α (α<<1) K=cα2 и

,таким образом, при увеличении концентрации электролита степень диссоциации уменьшается, при уменьшении — возрастает.

Растворы электролитов и неэлектролитов Электролиты при растворении в подходящих растворителях (вода, другие полярные растворители) диссоциируют на ионы. Сильное физико-химическое взаимодействие при растворении приводит к сильному изменению свойств раствора (химическая теория растворов).

45(47)Гидролиз солей, типы. Взаимодействие ионов соли с водой, приводящее к образованию молекул слабого электролита, называют гидролизом солей. Различают несколько вариантов гидролиза солей: 1. Гидролиз соли слабой кислоты и сильного основания: Na2CO3 + Н2О = NaHCO3 + NaOH CO3^2- + H2O = HCO3- + OН- (раствор имеет щелочную реакцию, реакция протекает обратимо)

2. Гидролиз соли сильной кислоты и слабого основания: СuСl2 + Н2О = CuOHCl + HCl Cu2+ + Н2О = CuOH+ + Н+ (раствор имеет кислую реакцию, реакция протекает обратимо)3. Гидролиз соли слабой кислоты и слабого основания: Al2S3 + 6H2O = 2Al(OН)3 + 3H2S 2Аl3+ + 3S2- + 6Н2О = 2Аl(OН)3(осадок) + ЗН2S(газ) (Гидролиз в этом случае протекает практически полностью, так как оба продукта гидролиза уходят из сферы реакции в виде осадка или газа). Соль сильной кислоты и сильного основания не подвергается гидролизу, и раствор нейтрален.

47 Комплексные соединения (лат. complexus — сочетание, обхват) или, другими словами, координационные соединения — это частицы (нейтральные молекулы или ионы), которые образуются в результате присоединения к данному иону (или атому), называемому комплексообразователем (центральным атомом или металлоцентром; в современной научной литературе доминирует термин "металлоцентр"), нейтральных молекул или других ионов, называемых лигандами. Комплексные соединения мало диссоциируют в растворе (в отличие от двойных солей). Комплексные соединения могут содержать комплексный малодиссоциирующий анион ([Fe(CN)6]3−), комплексный катион ([Ag(NH3)2]+) либо вообще не диссоциировать на ионы (соединения типа неэлектролитов, например карбонилы металлов). Комплексные соединения разнообразны и многочисленны. Применяются в химическом анализе, в технологии при получении ряда металлов (золота, серебра, металлов платиновой группы и др.), для разделения смесей элементов, например, лантаноидов. Номенклатура Названия комплексных солей составляются аналогично названиям обычных солей, только с указанием лигандов и степени окисления центрального иона. Пример: [Cr(H2O)6]Cl3 — хлорид гексааквахрома (III), K2[Zn(OH)4] — тетрагидроксоцинкат (II) калия.

48(49)Дисперсные системы. Коллоидное состояние вещества Дисперсная система — это смесь, состоящая как минимум из двух веществ, которые совершенно или практически не смешиваются друг с другом и не реагируют друг с другом химически. Первое из веществ (дисперсная фаза) мелко распределено во втором (дисперсионная среда, диспергатор). Фазы можно отделить друг от друга физическим способом (центрифугировать, сепарировать). Обычно дисперсные системы — это коллоидные растворы, золи. К дисперсным системам относят также случай твердой дисперсной среды, в которой находится дисперсная фаза.

Классификация дисперсных систем По кинетическим свойствам дисперсной фазы дисперсные системы можно разделить на два класса: свободнодисперсные системы, у которых дисперсная фаза подвижна, и связнодисперсные системы, дисперсионная среда которых твердая, а частицы их дисперсной фазы связаны между собой и не могут свободно перемещаться. В свою очередь эти системы классифицируются по степени дисперсности. Системы с одинаковыми по размерам частицами дисперсной фазы называются монодисперсными, а с неодинаковыми по размеру частицами - полидисперсными. Как правило, окружающие нас реальные системы полидисперсны. В зависимости от агрегатного состояния обеих фаз различают следующие виды дисперсий:

Жидкий аэрозоль газ Твёрдый аэрозоль газ Эмульсия жидкость Суспензия жидкость

Пена жидкость Гель растворитель Ассоциированный коллоид жидкость Биофлюид жидкость

Биоколлоид коллаген Растворы жидкость

Коллоидные системы — дисперсные системы, промежуточные между истинными растворами и грубодисперсными системами — взвесями и эмульсиями.

Коллоидные системы, применяемые в химическом анализе Из коллоидных систем наибольшее значение для химического анализа имеют гидрозоли — двухфазные микрогетерогенные дисперсные системы, характеризующиеся предельно высокой дисперсностью, в которых дисперсионной средой является вода — наиболее часто применяемый в аналитической практике растворитель. Встречаются также органозоли, в которых дисперсионной средой являются неводные (органические) растворители. В результате молекулярного сцепления частиц дисперсной фазы из золей при их коагуляции образуются гели. При этом не происходит разделения фаз; другими словами, переход золей в гель не является фазовым превращением. При образовании геля вся дисперсионная среда (например, вода в гидрозоле) прочно связывается поверхностью частиц дисперсной фазы и в ячейках пространственной структуры геля. Гели способны обратимо восстанавливать свою пространственную структуру во времени, но после высушивания наступает разрушение их структуры и они теряют эту способность.

49Состояние вещества на границе раздела фаз. Сорбция, её процессы. Поверхностные явления — совокупность явлений, обусловленных особыми свойствами тонких слоёв вещества на границе соприкосновения фаз. К поверхностным явлениям относятся процессы, происходящие на границе раздела фаз, в межфазном поверхностном слое и возникающие в результате взаимодействия сопряжённых фаз. Поверхностные явления обусловлены тем, что в поверхностных слоях на межфазных границах вследствие различного состава и строения соприкасающихся фаз и соответственно из-за различия в связях поверхностных атомов и молекул со стороны разных фаз существует ненасыщенное поле межатомных, межмолекулярных сил. Вследствие этого атомы и молекулы в поверхностных слоях образуют особую структуру, а вещество принимает особое состояние, отличающееся от его состояния в объеме фаз различными свойствами. Поверхностные явления изучаются коллоидной химией. Значение поверхностных явлений Поверхностные явления широко распространены в химической технологии. Практически любое химическое производство осуществляется с применением дисперсных систем и поверхностных явлений. Как правило, все гетерогенные процессы в химической технологии проводят при максимальной поверхности контакта фаз. Для этого системы вещества переводят в состояние суспензий, порошков, эмульсий, туманов, пылей. Процессы измельчения сырья и промежуточных продуктов, обогащение протекают в дисперсных системах, значительную роль в них играют такие явления как смачивание, капиллярность, адсорбция, седиментация, коагуляция. Широко распространены в химической технологии пористые адсорбенты и катализаторы, представляющие собой дисперсную систему с твердой дисперсионной средой. Со́рбция— поглощение газов, паров или веществ из растворов твердыми телами или жидкостями. Различают адсорбцию, абсорбцию, хемосорбцию. Абсо́рбция— это избирательный процесс поглощения паров или газов из паро-газовых смесей жидким поглотителем, называемым абсорбентом. Абсорбция — частный случай сорбции. Адсорбция — процесс концентрирования вещества из объёма фаз на границе их раздела. Хемосорбция — разновидность процесса сорбции, при котором частицы поглощаемого вещества и поглотители вступают в химические взаимодействия.

50(51)Поверхностно-активные вещества. Пове́рхностно-акти́вные вещества́ (ПАВ) — химические соединения, которые, концентрируясь на поверхности раздела фаз, вызывают снижение поверхностного натяжения. Основной количественной характеристикой ПАВ является поверхностная активность — способность вещества снижать поверхностное натяжение на границе раздела фаз — это производная поверхностного натяжения по концентрации ПАВ при стремлении С к нулю. Однако, ПАВ имеет предел растворимости (так называемую критическую концентрацию мицеллообразования или ККМ), с достижением которого при добавлении ПАВ в раствор концентрация на границе раздела фаз остается постоянной, но в то же время происходит самоорганизация молекул ПАВ в объемном растворе (мицеллообразование или агрегация). В результате такой агрегации образуются так называемые мицеллы. Отличительным признаком мицеллообразования служит помутнение раствора ПАВ. Водные растворы ПАВ, при мицеллообразовании также приобретают голубоватый оттенок (студенистый оттенок) за счет преломления света мицеллами.Строение ПАВ Как правило, ПАВ — органические соединения, имеющие дифильное строение, то есть их молекулы имеют в своём составе полярную часть, гидрофильный компонент(функциональные группы -ОН, -СООН, -O- и т. п.) и неполярную (углеводородную) часть, гидрофобный компонент. Примером ПАВ могут служить обычное мыло (смесь натриевых солей жирных карбоновых кислот — олеата, стеарата т. п. натрия) и СМС (синтетические моющие средства), а также спирты, карбоновые кислоты, амины и т. п.