Раствор химия определение: Растворы. Способы измерения концентрации | CHEMEGE.RU

Понятие раствора.

Коллоидная химия

Растворы.

Растворами называют однородные системы переменного состава. Химический состав и физические свойства одного раствора во всех частях его объёма одинаковы.

В отличие от простого смешивания веществ, при растворении происходит взаимодействие между частицами, образующими раствор.

Часто для определения раствора используют понятия гомогенной и системы.

В этом случае, раствором называется гомогенная система, состоящая из двух или более компонентов.

Гомогенные и гетерогенные системы

Гомогенная система (от греч. όμός — равный, одинаковый; γένω — рождать) — однородная система, химический состав и физические свойства которой во всех частях одинаковы или меняются непрерывно, без скачков (между частями системы нет поверхностей раздела).

В гомогенной системе из двух и более химических компонентов каждый компонент распределен в массе другого в виде молекул, атомов, ионов. Составные части гомогенной системы нельзя отделить друг от друга механическим путем.

Гетерогенная система (от греч. έτερος — разный; γένω — рождать) — неоднородная система, состоящая из однородных частей (фаз), разделённых поверхностью раздела.

Растворы могут существовать в трёх агрегатных состояниях – твёрдом, жидком и газообразном (парообразном). Примерами твёрдых растворов могут служить некоторые сплавы металлов, например сплав золота и меди, газообразных – воздух.

Наиболее важный вид растворов – жидкие растворы.

Растворы имеют чрезвычайно важное значение в жизни человека. Так, процессы усвоения пищи человеком и животными связаны с переводом питательных веществ в раствор. Растворами являются все важнейшие физиологические жидкости (кровь, лимфа и т.д.).

Растворители

Всякий раствор состоит из растворённых веществ и растворителя, т.е. среды, в которой эти вещества равномерно распределены в виде молекул и ионов.

Обычно растворителем считают тот компонент, который в чистом виде существует в том же агрегатном состоянии, что и полученный раствор. Например, в случае водного раствора соли растворителем является вода.

Если же оба компонента до растворения находились в одинаковом агрегатном состоянии (например, спирт и вода), то растворителем считается компонент, находящийся в большем количестве.

Истинные и коллоидные растворы

В растворах вещества могут находиться в различных степенях дисперсности (т.е. раздробленности). Величина частиц служит важным признаком, обуславливающим многие физикохимические свойства растворов.

По величине частиц растворы делятся на:

1. Истинные растворы (размер частиц меньше 1 мкм) и

2. Коллоидные растворы (размер частиц от 1 до 100 мкм).

Смеси с частицами размером более 100 мкм образуют взвеси: суспензии и эмульсии.

Истинные растворы могут быть ионными или молекулярными в зависимости от того, диссоциирует ли растворённое вещество на ионы или остаётся в недиссоциированном состоянии в виде молекул.

Коллоидные растворы резко отличаются по свойствам от истинных растворов. Они гетерогенны, так как имеют поверхность раздела между фазами – растворённым веществом (дисперсной фазой) и растворителем (дисперсионной средой).

Растворы высокомолекулярных соединений: белков, полисахаридов, каучука обладают свойствами как истинных, так и коллоидных растворов и выделяются в особую группу.

Растворы, механические смеси и химические соединения

Однородность растворов делает их очень сходными с химическими соединениями.

Химическое соединение — сложное вещество, состоящее из химически связанных атомов двух или нескольких элементов.

Раствор это не одно химическое соединение, а как минимум два смешанных соединения. В отличие от простого смешивания веществ, при растворении происходит взаимодействие между частицами, образующими раствор.

Выделение теплоты при растворении некоторых веществ тоже указывает на химическое взаимодействие между растворителем и растворяемым веществом.

Отличие растворов от химических соединений состоит в том, что состав раствора может изменяться в широких пределах. Кроме того, в свойствах раствора можно обнаружить многие свойства его отдельных компонентов, чего не наблюдается в случае химического соединения.

Непостоянство состава растворов приближает их к механическим смесям.

Механическая смесь — физико-химическая система, в состав которой входят два или несколько химических соединений (компонентов). В смеси исходные вещества включены неизменными. При смешивании не возникает никакое новое вещество.

От механических смесей растворы резко отличаются своею однородностью. Таким образом, растворы занимают промежуточное положение между механическими смесями и химическими соединениями.

Процесс растворения

Растворение кристалла в жидкости протекает следующим образом.

Когда вносят кристалл в жидкость, в которой он может растворяться, от поверхности его отрываются отдельные молекулы. Последние благодаря диффузии равномерно распределяются по всему объёму растворителя.

Отделение молекул от поверхности твёрдого тела вызывается, с одной стороны, их собственным колебательным движением, а сдругой – притяжением со стороны молекул растворителя.

Этот процесс должен был бы продолжаться до полного до полного растворения любого количества кристаллов, если бы не происходил обратный процесс – кристаллизация. Перешедшие в раствор молекулы, ударяясь о поверхность ещё не растворившегося вещества, снова притягиваются к нему и входят в состав его кристаллов.

Понятно, что выделение молекул из раствора будет идти тем быстрее, чем больше концентрация раствора. А так как последняя по мере растворения вещества увеличивается, то, наконец наступает такой момент, когда скорость растворения становится равной скорости кристаллизации. Тогда устанавливается динамическое равновесие, при котором в единицу времени растворяется и кристаллизуется одинаковое число молекул.

Раствор, находящийся в равновесии с растворяющимся веществом, называется насыщенным раствором.

Концентрация растворов

Насыщенными растворами приходится пользоваться сравнительно редко. В большинстве случаев употребляются растворы ненасыщенные, т.е. с меньшей концентрацией растворённого вещества, чем в насыщенном растворе.

Концентрацией раствора называется количество растворённого вещества, содержащееся в определённом количестве раствора или растворителя.

Растворы с большой концентрацией растворённого вещества называются концентрированными, с малой – разбавленными.

Концентрацию раствора можно выражать по разному:

1. В процентах растворённого вещества по отношению ко всему количеству раствора.

2. Числом грам-молекул растворённого вещества, содержащегося в 1 литре раствора.

3. Числом грамм-молекул растворённого вещества, содержащегося в 1000 г растворителя    и т.д.

Растворимость

Растворимостью называется способность вещества растворяться в том или ином растворителе.

Мерой растворимости вещества при данных условиях служит концентрация его насыщенного раствора.

Растворимость различных веществ колеблется в широких пределах.

• Если в 100 граммах воды растворяется более 10 г вещества, то такое вещество    принято называть хорошо растворимым.
• Если растворяется менее 1 г вещества – малорастворимым.
• Если в раствор переходит менее 0,01 г вещества, то такое вещество называют    практически нерастворимым.

Принципы, позволяющие предсказать растворимость вещества, пока не известны. Однако, обычно вещества, состоящие из полярных молекул, и вещества с ионным типам связи лучше растворяются в полярных растворителях (вода, спиры, жидкий амиак), а неполярные вещества – в неполярных растворителях (бензол, сероуглерод).

Растворение большинства твёрдых тел сопровождается поглощением теплоты. Это объясняется затратой значительного количества энергии на разрушение кристаллической решётки твёрдого тела, что обычно не полностью компенсируется энергией, выделяющейся при образовании гидратов (сольватов).

Как правило, повышение температуры должно приводить к увеличению растворимости твёрдых тел.

Раствор — это… Что такое Раствор?

Растворение поваренной соли (NaCl) в воде

Раство́р — гомогенная (однородная) смесь, состоящая из частиц растворённого вещества, растворителя и продуктов их взаимодействия. «Гомогенный» — значит, каждый из компонентов распределён в массе другого в виде своих частиц, то есть атомов, молекул или ионов.

[1].

Раствор — однофазная система переменного, или гетерогенного, состава, состоящая из двух или более компонентов.

Растворитель — компонент, агрегатное состояние которого не изменяется при образовании раствора. В случае же растворов, образующихся при смешении газа с газом, жидкости с жидкостью, твёрдого вещества с твёрдым, растворителем считается компонент, количество которого в растворе преобладает^[1].

Образование того или иного типа раствора обусловливается интенсивностью межмолекулярного, межатомного, межионного или другого вида взаимодействия, то есть, теми же силами, которые определяют возникновение того или иного агрегатного состояния. Отличия: образование раствора зависит от характера и интенсивности взаимодействия частиц разных веществ^[1].

По сравнению с индивидуальными веществами по структуре растворы сложнее^[1]

.

Растворы бывают газовыми, жидкими и твёрдыми^[1].

Твёрдые, жидкие, газообразные растворы

Чаще под раствором подразумевается жидкое вещество, например раствор соли или спирта в воде (или даже раствор золота в ртути — амальгама).

Существуют также растворы газов в жидкостях, газов в газах и жидкостей в жидкостях, в последнем случае растворителем считается вода, или же компонент, которого больше.

В химической практике обычно под растворами понимают гомогенные системы, растворитель может быть жидким, твёрдым (твёрдый раствор), газообразным. Однако нередко допускается и микрогетерогенность — см. «Золи».

«Раствором» именуют и смесь цемента с водой, песком и так далее. Хотя это и не является раствором в химическом смысле этого слова.

Истинные и коллоидные растворы

Коллоидные и истинные растворы (изучением коллоидных систем занимается коллоидная химия) отличаются главным образом размерами частиц.

В истинных растворах размер частиц менее 1·10⁻⁹ м, частицы в таких растворах невозможно обнаружить оптическими методами; в то время как в коллоидных растворах размер частиц 1·10⁻⁹ м — 5·10⁻⁷ м, частицы в таких растворах можно обнаружить при помощи ультрамикроскопа (см. эффект Тиндаля).

Растворение

Растворение — переход молекул вещества из одной фазы в другую (раствор, растворенное состояние). Происходит в результате взаимодействия атомов (молекул) растворителя и растворённого вещества и сопровождается увеличением энтропии при растворении твёрдых веществ и её уменьшением при растворении газов. При растворении межфазная граница исчезает, при этом многие физические свойства раствора (например, плотность, вязкость, иногда — цвет, и другие) меняются.

В случае химического взаимодействия растворителя и растворённого вещества сильно меняются и химические свойства — например, при растворении газа хлороводорода в воде образуется жидкая соляная кислота.

Растворы электролитов и неэлектролитов

Электролиты — вещества, проводящие в расплавах или водных растворах электрический ток. В расплавах или водных растворах они диссоциируют на ионы. Неэлектролиты — вещества, водные растворы и расплавы которых не проводят электрический ток, так как их молекулы не диссоциируют на ионы. 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).

Вещества, которые в тех же условиях на ионы не распадаются и электрический ток не проводят, называются неэлектролитами.

К электролитам относятся кислоты, основания и почти все соли, к неэлектролитам — большинство органических соединений, а также вещества, в молекулах которых имеются только ковалентные неполярные или малополярные связи.

Растворы полимеров

Растворы высокомолекулярных веществ ВМС — белков, углеводов и др. обладают одновременно многими свойствами истинных и коллоидных растворов. Средняя молекулярная масса растворенноо…

В зависимости от цели для описания концентрации растворов используются разные физические величины.

В случаях приготовления растворов сильных кислот согласно правилам техники безопасности кислоту нужно добавлять в воду, но ни в коем случае не наоборот. Для запоминания этого лабораторного приёма существует несколько мнемонических правил:

Сначала вода,
Потом кислота,
Иначе случится
Большая беда

Химик, запомни как оду!
Льют кислоту в воду!

• Не плюй в кислоту, а то она ответит!
• Чай с лимоном (здесь нужно представить, как в чай Вы кладете дольку лимона).

«коньяк выдержанный» (кислоту в воду)

См. также

Примечания

Литература

• Streitwieser Andrew Introduction to Organic Chemistry. — 4th ed.. — Macmillan Publishing Company, New York, 1992. — ISBN ISBN 0-02-418170-6

1)Дайте определение понятиям :раствор, растворитель, растворенное вещество. Современная классификация плазмозаменяющих растворов в медицине.

В растворах протекает большее количество химических реакций организма. Раствор – это идеальная транспортная система, которая доставляет необходимые лекарственные средства непосредственно во внутреннюю среду организма. Также растворённые препараты лучше усваиваются организмом.

Раствор — это гомогенная система переменного состава, состоящая из двух и более независимых компонентов и продуктов их взаимодействия.

Растворитель — компонент, агрегатное состояние которого не изменяется при образовании раствора. При одинаковых агрегатных состояниях компонентов растворителем считают то вещество, содержание которого в растворе больше.

Растворенное вещество-компонент, молекулы или ионы которого равномерно распределены в объеме растворителя.

Плазмозаменяющие растворы( классификация):

1)Гемодинамические( противошоковые) растворы — предназначены для лечения шока различного происхождения и восстановления гемодинамики, в том числе микроциркуляции, при использовании аппаратов искусственного кровообращения для разведения крови во время операции. Например растворы глюкозы (полиглюкин), 8% -ный раствор расщеаленного пищевого желатина — препарат желатиноль и др.

2)Дезинотоксикационные растворы, применяемые при интоксикации различной этилогии. К лекарственным средствам этой группы относятся такие препараты, как гемодез, неогемодез, глюконеодез и др. Помимо поливинилпирролидона в состав растворов входят ионы магния, калия, кальция, натрия и хлора.

3)Регуляторы водно-солевого баланса и кислотно-основного состояния: солевые растворы (растворы электролитов), осмотические диуретики (глицерол, маннитол и мочевина)

4)Растворы для парентерального питания, которые служат для обеспечения энергетических ресурсов организмв, доставки питательных веществ к органам и тканям. Например, растворы аминокислот, жировые эмульсии, поливитаминные комплексы и микроэлементы; комбинированные препараты.

5)Переносчики кислорода, восстанавливающие дыхательную функцию крови( растворы модифицированного гемоглобина человека; эмульсии порфторуглеродов (ПФУ) например, перфторан)

6)Комплексные ( полифункциональные) растворы, обладающие широким диапазоном действия, которые могут состоять из нескольки групп плазмозаменяющих растворов.

2)Дайте определения, поясните физический смысл следующих способов выражения концентраций веществ в растворе: массовая доля, молярная концентрация, титр.

Массовая доля  растворенного вещества w(Х)- величина равная отношению массы растворенного вещества m(Х) к массе раствора. Массовая доля вещества в растворе величина безразмерная, она показывает , сколько граммов растворенного вещества содержится в 100 г раствора. Используется для характеристики лекарственных препаратов, физиологических растворов.

Молярная концентрация  вещества в растворе с(Х)- величина, равная отношению количества растворенного вещества к объему раствора.    Молярная концентрация вещества в растворе показывает, какое количество растворенного вещества содержится в 1 л раствора. Основная единица измерения в СИ — моль/м3, на практике-моль/л. Применяется для выражения концентрации различных веществ в биологических жидкостях.

Титр растворенного вещества T(X)- это масса растворенного вещества Х, содержащаяся в 1 мл раствора. Измеряется в г/см3, допускается записать г/мл. Это способ используется в микробиологии, общей гигиене, иммунологии.

3)

Молярная концентрация эквивалента вещества Х, с(1X) –величина, равная отношению количества вещества эквивалента n(z1X) в растворе к объему этого раствора. Запись «0,1 н. h3SO4» означает, что молярная концентрация эквивалента вещества h3SO4 равна 0,1 моль/л, т.е. в 1 л раствора содержится 0,1 моль эквивалента вещества h3SO4.

Моляльная концентрация вещества Х в растворе, сm(Х) – это величина, равная отношению количества вещества к массе растворителя. Запись «сm(h3SO4) = 0,15 моль/кг» означает, что в 1 кг раствори- теля содержится 0,15 моль вещества h3SO4.

Молярная доля растворенного вещества N(X) – величина, равная отношению количества вещества данного компонента к сум марному количеству всех компонентов, входящих в состав раствора, включая растворитель n(A).

Эквивалент- реальная или условная частица вещества Х, которая в данной кислотно-основной реакции может присоединять, отдавать или быть каким-либо другим образом эквивалентна одному иону водорода или одному электрону в данной ОВР.

Фактор эквивалентности fэкв(Х) — число, показывающее, какая доля реальной частицы вещества Х эквивалентна одному иону водорода в данной кислотно-основной реакции или одному электрону в данной ОВР.

4)Укажите основные способы приготовления растворов. Дайте краткую характеристику этим способам.

Существует 3 способа приготовления растворов заданных концентраций: 1.Из навески твердого вещества 2.Разбавлением более концентрированного раствора. 3.Из фиксанала.

Приготовление раствора из навески тв. вещества. 1.Рассчитать массу вещества. 2.Сделать расчет навески. 3.Взвесить на аналитических весах (для приготовления первичного стандартного раствора) или на технических (для приготовления вторичного). 4.Перенести навеску в мерную колбу нужного объема. 5.Добавить воду в колбу до метки и перемешать. 6.Стандартизировать вторичный стандартный раствор.

Приготовление раствора из фиксанала. 1.Выбрать мерную колбу в соответствии с требуемым объемом приготовляемого раствора. 2.Обмыть ампулу фиксанала и разбить бойком над воронкой в колбе. 3.Перенести содержимое ампулы через воронку в выбранную мерную колбу. 4.Промыть ампулу через воронку в колбу. 5.Добавить воду в колбу до метки и перемешать.

Приготовление раствора разбавлением конц. раствора. 1.Определить плотность исходного концентрированного раствора с помощью ареометра. 2.Сделать расчет объема концентрированного раствора. 3.Отмерить необходимый объем концентрированного раствора цилиндра. 4.Перенести концентрированный раствор: а) в мерную колбу нужного объема, б) в немерную химическую посуду для приготовления раствора с массовой долей вещества в раствора. 5. Добавить : а) воды в мерную колбу до метки, б) рассчитанный объем воды в соответствующую химическую посуду. 6.Раствор перемешать.

5)Что такое титриметрический анализ? Какое правило лежит в основе этого метода. Укажите его математическое выражение. Какие требования предъявляют к реакциям, лежащим в основе титриметрического анализа.

Титриметрический анализ — метод количественного анализа, основанный на точном измерении объема раствора реагента, израсходованного на эквивалентное взаимодействие с определяемым веществом.

В основе анализа определяемого вещества титриаметрическим методом лежит проведение химической реакции и установление состояния эквивалентности между взаимодействующими веществами

Требования: 1. Вещества, вступающие в реакцию должны реагировать в строго определенных количественных соотношениях. 2.Реакции должны протекать быстро и количественно , т.е быть практически необратимыми. Константа равновесия должна быть большой.  3.Реакции должны по возможности протекать при комнатной температуре. 4.Точка эквивалентности должна фиксироваться резко и точно. 5. Титрование не должно сопровождаться побочными реакциями.

Закон эквивалентов: В химических реакциях число моль эквивалентов всех веществ, вступивших в реакцию и образовавшихся в ней, всегда равны между собой.

Математическое выражение: С(f экв A)*V(A) = С(f экв B)*V (B)

Общая характеристика растворов | Подготовка к ЦТ и ЕГЭ по химии

Чтобы поделиться, нажимайте

Растворами называются гомогенные системы переменного состава, в которых растворенное вещество находится в виде атомов, ионов или молекул, равномерно окруженных атомами, ионами или молекулами растворителя.

Любой раствор состоит по меньшей мере из двух веществ, одно из которых считается растворителем, а другое — растворенным веществом. Растворителем считается компонент, агрегатное состояние которого такое же, как и агрегатное состояние раствора. Деление это довольно условно, а для веществ, смешивающихся в любых соотношениях (вода и аце­тон, золото и серебро), лишено смысла. В этом случае раство­рителем считается компонент, находящийся в растворе в большем количестве.

Состав растворов может меняться в довольно широких пределах, в этом раство­ры сходны с механическими смесями. По другим признакам, таким как однородность, наличие теплового эффекта и окраски раство­ры сходны с химическими соединениями.

Растворы могут существовать в газообразном, жидком или твер­дом агрегатном состоянии. Воздух, например, можно рассматривать как раствор кислорода и других газов в азоте; мор­ская вода — это водный раствор различных солей в воде. Металли­ческие сплавы относятся к твердым растворам одних металлов в других.

Растворение ве­ществ является следствием взаимодействия частиц растворяемого вещества и растворите­ля. В начальный момент времени растворение идет с большой скоростью, однако по мере увеличения количества растворенного вещества возрастает скорость обратного процесса – кристаллизации. Кристаллизацией называется выделение веще­ства из раствора и его осаждение. В какой-то момент скорости растворения и осаждения сравняются и наступит состояние динамического равновесия.

Раствор, в котором вещество при данной температуре уже больше не растворяется, или иначе, раствор, находящийся в рав­новесии с растворяемым веществом, называется насыщенным. Для большинства твердых веществ растворимость в воде увеличивается с повышением температуры. Если раствор, насы­щенный при нагревании, осторожно охладить так, чтобы не выделялись кристаллы, то образуется пе­ресыщенный раствор. Пересыщенным называется раствор, в котором при данной температуре содержится большее ко­личество растворенного вещества, чем в насыщенном растворе. Пересыщенный раствор крайне нестабилен и при изменении условий (энергичное встряхивание или внесение активных центров кристаллизации – кристалликов соли, пылинок) образуется насыщенный раствор и кристаллы соли.

Раствор, содержащий мень­ше растворенного вещества, чем насыщенный, называется ненасыщенным раствором.

Также вы можете посмотреть ВИДЕО-уроки на эту тему:

И выполнить задания из ЦТ и ЕГЭ на эту тему вы можете здесь

А также вы можете получить доступ ко всем видео-урокам, заданиям реального ЕГЭ, ЦТ и РТ с подробными видео-объяснениями, задачам и всем материалам сайта кликнув здесь «Получить все материалы сайта»

Понятие о растворах. Растворимость веществ

Растворы — гомогенные (однородные) системы переменного состава, которые содержат два или несколько компонентов.

Наиболее распространены жидкие растворы. Они состоят из растворителя (жидкости) и растворенных веществ (газообразных, жидких, твердых):

Жидкие растворы могут быть водные и неводные. Водные растворы — это растворы, в которых растворителем является вода. Неводные растворы — это растворы, в которых растворителями являются другие жидкости (бензол, спирт, эфир и т. д.). На практике чаще применяются водные растворы.

Растворение веществ

Растворение — сложный физико-химический процесс. Разрушение структуры растворяемого вещества и распределение его частиц между молекулами растворителя — это физический процесс. Одновременно происходит взаимодействие молекул растворителя с частицами растворенного вещества, т.е. химический процесс. В результате этого взаимодействия образуются сольваты.

Сольваты — продукты переменного состава, которые образуются при химическом взаимодействии частиц растворенного вещества с молекулами растворителя.

Если растворителем является вода, то образующиеся сольваты называются гидратами. Процесс образования сольватов называется сольватацией. Процесс образования гидратов называется гидратацией. Гидраты некоторых веществ можно выделить в кристаллическом виде при выпаривании растворов. Например:

Что представляет собой и как образуется кристаллическое вещество синего цвета? При растворении в воде сульфата меди (II) происходит его диссоциация на ионы:

Образующиеся ионы взаимодействуют с молекулами воды:

При выпаривании раствора образуется кристаллогидрат сульфата меди (II) — CuSО₄ • 5Н₂О.

Кристаллические вещества, содержащие молекулы воды, называются кристаллогидратами. Вода, входящая в их состав, называется кристаллизационной водой. Примеры кристаллогидратов:

Впервые идею о химическом характере процесса растворения высказал Д. И. Менделеев в разработанной им химической (гидратной) теории растворов (1887 г.). Доказательством физико-химического характера процесса растворения являются тепловые эффекты при растворении, т. е. выделение или поглощение теплоты.

Тепловой эффект растворения равен сумме тепловых эффектов физического и химического процессов. Физический процесс протекает с поглощением теплоты, химический — с выделением.

Если в результате гидратации (сольватации) выделяется больше теплоты, чем ее поглощается при разрушении структуры вещества, то растворение — экзотермический процесс. Выделение теплоты наблюдается, например, при растворении в воде таких веществ, как NaOH, AgNО₃, H₂SО₄, ZnSО₄ и др.

Если для разрушения структуры вещества необходимо больше теплоты, чем ее образуется при гидратации, то растворение — эндотермический процесс. Это происходит, например, при растворении в воде NaNО₃, KCl, K₂SO₄, KNO₂, NH₄Cl и др.

Растворимость веществ

Мы знаем, что одни вещества хорошо растворяются, другие — плохо. При растворении веществ образуются насыщенные и ненасыщенные растворы.

Насыщенный раствор — это раствор, который содержит максимальное количество растворяемого вещества при данной температуре.

Ненасыщенный раствор — это раствор, который содержит меньше растворяемого вещества, чем насыщенный при данной температуре.

Количественной характеристикой растворимости является коэффициент растворимости. Коэффициент растворимости показывает, какая максимальная масса вещества может раствориться в 1000 мл растворителя при данной температуре.

Растворимость выражают в граммах на литр (г/л).

По растворимости в воде вещества делят на 3 группы:

Таблица растворимости солей, кислот и оснований в воде:

Растворимость веществ зависит от природы растворителя, от природы растворенного вещества, температуры, давления (для газов). Растворимость газов при повышении температуры уменьшается, при повышении давления — увеличивается.

Зависимость растворимости твердых веществ от температуры показывают кривые растворимости. Растворимость многих твердых веществ увеличивается при повышении температуры.

По кривым растворимости можно определить: 1) коэффициент растворимости веществ при различных температурах; 2) массу растворенного вещества, которое выпадает в осадок при охлаждении раствора от t₁^oC до t₂^oC.

Процесс выделения вещества путем испарения или охлаждения его насыщенного раствора называется перекристаллизацией. Перекристаллизация используется для очистки веществ.

Похожее

Раствор и его компоненты — химия, уроки

Учитель высшей категории

МОШ № 59 г.Макеевки

Замурий И.В.

ТЕМА УРОКА: «РАСТВОР И ЕГО КОМПОНЕНТЫ»

Цели: сформировать понятие о растворах, рассмотреть строение молекулы

воды как полярной молекулы; общие принципы растворимости в

различных растворителях на основании принципа подобия;

сформировать систематические знания о растворах и растворителях;

дать понятие водородной связи; рассмотреть роль воды как

растворителя в природе; сформировать умения и навыки

самостоятельной познавательной деятельности поискового

характера; научить учащихся интересно представлять результаты

своей поисково-исследовательской деятельности; воспитывать

коммуникабельность, толерантность.

Тип урока: комбинированный.

Методы обучения: пояснительно – иллюстративные, словесные, метод мотивации обучения, метод проекта, частично – поисковые.

Оборудование: таблицы: «Строение молекулы воды», «Классификация

растворителей», «Растворимость кислот, солей и оснований»,

схема «Области применения растворов», таблица «Рейтинговое

оценивание проекта», химические стаканы, стеклянные палочки,

дистиллированная вода, бензол, ацетон, натрий хлорид, сера,

сульфатная кислота, перманганата калия.

Ход урока

I. Организационный момент.

Учитель: сегодня мы с вами, ребята, поговорим о растворах и прежде всего о водных растворах. Еще алхимики, кроме поисков философского камня и эликсира жизни, пытались найти универсальный растворитель. С этой целью было проведено огромное количество опытов и выделено в чистом виде огромное количество веществ, в том числе серная кислота, уксус и др. Однако в поисках алхимики упустили такое вещество, как вода. Вода фактически является универсальным растворителем, так как из всех растворителей она растворяет наибольшее количество веществ.

Сегодня вы представляете результаты своих проектов, над которыми вы самостоятельно работали.

I I. Актуализация опорных знаний.

Учитель: прежде чем мы начнем презентацию вашей проектной деятельности, необходимо вспомнить некоторые понятия, которые вам понадобятся на протяжении урока.

Фронтальная беседа.

1) Чем являются растворы – смесями или химическими соединениями?

2) Можно ли разделить растворы на индивидуальные компоненты? Как?

3) По каким признакам можно классифицировать растворы?

4) Какие существуют типы химических связей?

5) Какая связь в молекуле воды?

III. Изучение нового материала, обобщение, систематизация, углубление знаний.

Учитель: сегодня на уроке вы узнаете много нового о растворах и воде как полярном растворителе.

Перед нами пять групп, в каждой есть капитан, который координировал деятельность участников во время подготовки проектов. У каждой группы на столах есть критерии оценивания проектов.

1-я группа презентует проект «Раствор и его компоненты».

2-я группа презентует проект «Полярные и неполярные растворители. Принцип подобия».

3-я группа презентует проект «Вода как полярный растворитель. Строение молекулы воды».

4-я группа презентует проект «Понятие о водородной связи».

5-я группа презентует проект «Роль воды как растворителя в живой и неживой природе».

Презентация проектов.

А.Защита проекта 1-й группы. «Растворы и его компоненты».

1-й ученик. Наиболее распространенными физико-химическими системами, с которыми мы сталкиваемся в повседневной жизни, являются растворы. Раствор содержит не менее двух компонентов, один из которых растворитель, а другое — растворенное вещество. Процесс растворения – это не только физическое явление, т.е. механическое перемешивание веществ. Из практики нам известно, что при растворении некоторых веществ в воде, например сульфатной кислоты, происходит разогревание. Выделение же теплоты – это признак химической реакции. (Объяснение ученика сопровождается демонстрацией растворения в воде натрий хлорида, растворение в воде сульфатной кислоты, используя правила техники безопасности при выполнении этих опытов). Учитывая сказанное, растворы можно определить так:

Растворами называют однородные системы, состоящие из молекул растворителя и частиц растворенного вещества, между которыми происходят физическое или химическое взаимодействия.

2-ой ученик. Самая характерная особенность раствора, называемого истинным, состоит в том, что растворенное вещество находится в виде атомов, ионов или молекул, равномерно окруженных атомами, ионами или молекулами растворителя. Иначе говоря, истинные растворы однофазны, т.е. в них отсутствует граница раздела между растворителем и растворенным веществом. Растворы могут существовать в любом из агрегатных состояний: газообразном, жидком или твердом. Например, воздух можно рассматривать, как раствор кислорода и других газов (углекислый газ, благородные газы) в азоте. Морская вода – это водный раствор различных солей в воде. Многие минералы – это твердые растворы.

3-ий ученик. Растворитель – это компонент раствора, который находится в том же агрегатном состоянии, что и раствор. Например, если смешать сахар (твердое вещество) и воду (жидкость), получится жидкий раствор. В данном случае вода – растворитель, а сахар – растворенное вещество. Однако, часто растворы образуются из веществ, находящихся в одинаковых агрегатных состояниях, например из спирта (жидкость) и воды (жидкость). В таком случае растворителем считается тот компонент, которого в системе больше.

Растворяемое вещество может быть в любом агрегатном состоянии. Так, в воде можно растворять соль, а можно – углекислый газ. В обоих случаях образуются однородные жидкие системы – растворы. Кроме того, в одном растворе может быть растворено несколько веществ, например морская вода.

Расскажу вам легенду «Почему много воды в море». Погнал дед к морю волов, чтобы они напились. А волы не пьют воду, а он их всё возвращает к воде, а дальше и говорит: «Что за черт. Почему они не пьют? Кажется уже им пора попить. А ладно, хоть сам напьюсь». Попробовал раз – соленая. Попробовал два – и соленая, и горькая. «Э, — говорит дед, — потому её и много, что никто её не пьёт». И погнал волов в другое место поить.

4-ый ученик. Мы знаем, что молекулы веществ находятся в беспрерывном движении. Этим объясняется явление диффузия. Диффузия – это распространение одних веществ в других.

(Проводится опыт)

Положим в стакан с водой кристаллы перманганата калия. Мы видим, что через некоторое время вода приобретает розовый цвет, невидимые частички перманганата под влиянием молекул воды оторвались от кристаллов и диффундировали в воду. Диффузия происходит медленно, но через некоторое время образуется однородный раствор. При постоянной температуре такие растворы сохраняются и не отстаиваются. Они прозрачные и могут быть разного цвета. Например, соли меди (II) голубого цвета, а соли железа (III) – бурого.

Б. Защита проекта 2 – й группы «Полярные и неполярные растворители. Принцип подобия».

1-й ученик. Все растворители можно классифицировать на полярные, малополярные и неполярные. (Работа с таблицей) .Эта характеристика во многом определяется молекулой растворителя. К полярным растворителям относятся вода, спирты, ацетон, глицерин и т.д. К неполярным – бензол, гексан, октан и т.д. К малорастворимым растворителям можно отнести сложные эфиры органических кислот. Такие вещества встречаются, например, в клее для пластмассовых изделий, в пищевой эссенции с запахом «Дюшеса».

2-ой ученик. Еще в алхимический период становления химии был открыт один из главных принципов, которым определяется растворимость веществ: подобное растворяется в подобном. Исходя из этого принципа, можно объяснить, почему некоторые вещества растворяются в одном растворителе и не растворяются в другом. Веществ, которые бы растворялись во всех растворителях , не существует.

(Учитель демонстрирует способность веществ растворятся в различных растворителях, а учащиеся данной группы делают выводы).

1) Один химический стакан необходимо наполнить водой и прилить немного бензола. Бензол не растворяется в воде, поэтому он будет плавать в виде тонкой пленки на её поверхности.

Вывод: свойства бензола очень сильно отличаются от свойств воды. Вода –

полярное вещество, а бензол – нет.

2) Два химических стакана необходимо наполнить водой и бензолом. В каждый стакан прилить небольшое количество ацетона. Ацетон растворяется и в воде, и в бензоле.

Вывод: ацетон по полярности занимает промежуточное положение между

водой и бензолом, поэтому может растворяться и в воде, и в

бензоле.

3) Три химических стакана надо наполнить водой, ацетоном и бензолом. В каждый стакан поместить небольшое количество натрий хлорида. Натрий хлорид быстро растворяется в воде, с трудом растворяется в ацетоне и не растворяется в бензоле.

Вывод: натрий хлорид – вещество с ионной связью, а ионная связь

характеризуется крайней полярностью. Натрий хлорид

растворяется в полярном веществе — воде, хуже растворяется

в менее полярном ацетоне и совсем не растворяется в неполярном

растворителе – бензоле.

4) Три химических стакана надо наполнить водой, ацетоном и бензолом. В каждый стакан поместить небольшое количество серы. В воде и ацетоне сера не растворяется и плавает на поверхности, а в бензоле сера хорошо растворяется и образует идеальный раствор.

Вывод: в молекуле серы связь ковалентная неполярная, следовательно

сера является неполярным веществом и должна растворятся в

неполярных растворителях.

3-ий ученик. И так, вещества с ионным или полярным типом связи хорошо растворимы в полярных растворителях, прежде всего в воде. Например, этиловый спирт смешивается с водой в любых соотношениях. И наоборот, растворимость кислорода в бензоле на порядок выше, так как их молекулы неполярны. Вместе с тем аммиак, молекулы которого полярны лучше растворяются в воде, чем в неполярных растворителях. По растворимости веществ получен большой экспериментальный материал, который всегда можно найти в специальных справочниках.

В. Защита проекта 3-й группы. «Вода как полярный растворитель. Строение молекул воды».

1-й ученик. Строение молекулы воды. (Работа с таблицей). Мы знаем, что молекулярная формула воды – H₂O. Давайте вспомним электронную и структурную формулы воды. Итак, в молекуле воды находится два атома водорода и один атом кислорода. Кислород расположен в шестой группе главной подгруппе периодической системы Д.И.Менделеева. На внешнем энергетическом уровне в атоме кислорода имеется шесть электронов, четыре которых спарены. Два неспаренных электрона двух 2p-атомных орбиталей атома кислорода образуют с двумя неспаренными электронами двух 1s-атомных орбиталей двух атомов водорода две общие электронные пары.

Электронная формула воды: ..

H _{: О :}

..

Н

Связь в молекуле воды ковалентная полярная. В молекуле воды две ковалентные связи.

Структурная формула воды:

H – O

׀

Н

2-ой ученик. Ковалентная связь обладает направленностью в пространстве и возникает в направлении перекрывания электронных облаков. Так как p- атомные орбитали направлены в пространстве вдоль осей координат взаимно перпендикулярно, молекула воды имеет угловое строение. Угол между связями H – O – H равен 104,5°.

Полярные молекулы являются диполями. Этим термином обозначают всякую электронейтральную систему, состоящую из положительных и отрицательных зарядов. Поэтому диполь воды можно представить таким образом

— +

3-ий ученик. Следовательно, вода является полярным растворителем. Она способна растворять твердые, жидкие и газообразные вещества. Обнаружено, что 60элементов в растворенном виде находится в воде. Расчеты показывают, что в океанской воде содержится 8 млн. т золота, 164 млн. серебра, 80 млн. т йода и др. солей. Уже сегодня из морской воды добывают хлор, золото, уран. Её называют «живой рудой».

Г. Защита проекта 4-й группы. «Понятие о водородной связи».

1-ый ученик. Между молекулами воды существует водородная связь. Название этого типа химической связи показывает, что в её образовании принимает участие атом водорода. Этот тип химической связи широко распространен в природе и играет большую роль во многих химических процессах.

Возникновение водородной связи можно объяснить действием электростатических сил. При образовании молекулы воды между атомами водорода и кислорода образуется ковалентная полярная связь. Электронное облако, первоначально принадлежащее атому водорода, сильно смещается к атому кислорода, который характеризуется высокой электроотрицательностью. В результате этого атом кислорода приобретает отрицательный заря, а ядро атома водорода (протон) почти полностью лишается электронного облака. Между протоном и отрицательно заряженным атомом кислорода соседней молекулы воды возникает электростатическое притяжение, что и приводит к образованию водородной связи. Её возникновение обусловлено тем, что протон, обладая ничтожно малыми размерами, способен проникать в электронные оболочки других атомов. В результате проявления водородной связи происходит ассоциация молекул воды и связывание их в димеры, тримеры, тетрамеры.

2-ой ученик. Мы привыкли состав воды изображать формулой H₂O, но правильнее было бы состав обозначать формулой (H₂O)_n, где n равно 2,3,4 и т.п., так как отдельные молекулы воды соединены водородными связями, которые схематически изображают точками

H – O…H – O…H – O

| | |

H H H

Водородная связь гораздо слабее, чем ионная или ковалентная, но более сильная, чем межмолекулярное взаимодействие.

Образованием водородных связей объясняется, почему объём воды в отличие от объемов других веществ, при понижении температуры увеличивается.

Наличие водородных связей между молекулами воды мешает выпариванию воды. Солнце – сильный энергетик — оно нагревает воду везде, где она есть: в море, океане. Вода усваивает всю энергию солнца и выпаривается. Нужно много энергии, чтобы разъединить связи между молекулами воды и превратить её в пар. Нет ни одного вещества, у которого теплота выпаривания была бы больше, чем у воды.

Метеорологи подсчитали, что Солнце выпаривает на Землю за 1 минуту миллиард тонн воды. Каждую минуту водяной пар отдаёт атмосфере Земли большое количество энергии – 2,2×10¹⁸Дж. Столько энергии за такое короткое время может выработать 40 млн. электростанций. Эта энергия переходит в тепловую, она нагревает воздух. Это она переносит воду в облаках и орошает дождями поверхность Земли.

Д. Презентация проекта 5-й группы. «Роль воды как растворителя в живой и неживой природе».

1-ый ученик. Процессы растворения и сами растворы имеют большое значение в органической и неорганической (минеральной) жизни Земли, а также в науке и технике. Вода – основная биологическая жидкость и довольно инертный растворитель многих неорганических и органических веществ. Это свойство воды очень важно для всех живых организмов, которые получают питательные вещества в малоизмененном виде. Вода – это среда, где идут все химические реакции в организме. Без неё в кровь не попадают питательные вещества, в виде водных растворов они доставляются в организм и удаляют шлаки из них. Но чистая дистиллированная вода вредна, как яд, так же как солёная морская вода. Растворами являются наша лимфа, кровь и жидкости. Сок растений – это тоже раствор. Растения усваивают необходимые для их роста и развития вещества тоже в виде растворов. Питьевая вода является раствором как твердых солей, так и газов.

2-й ученик. Области применения раствора весьма обширны. Они в основном нам знакомы (схема). Это сельское хозяйство, промышленность, медицина. Широко используют водные растворы в быту. Трудно назвать какую-либо отрасль промышленного производства, где бы не применялись растворы. Так, в текстильной промышленности применяют растворы солей, кислот, красителей; в металлообрабатывающей промышленности – растворы кислот (для снятия окалины и ржавчины с поверхности металлов); в фармацевтической – растворами являются многие лекарства. Вся промышленность синтетических волокон, пластмасс связана с применением растворов. Практически ни один из процессов химической технологии не может обойтись без использования растворов. Химические и физические исследования также зачастую проводят в растворах.

3-ий ученик. Вода, которая содержит полезные для организма вещества является природным целителем. Самая лучшая вода для питья вода – природная, минеральная. Только в такой воде сберегается энергия жизни.

Большое значение имеет состав воды, а именно наличие в ней природных элементов, особенно солей Магния. Исследования показали, что в районах, где грунт богат на Магний, а также люди пьют воду, которая содержит Магний и едят фрукты и овощи, которые растут на этом грунте, мало больных на рак. Магний не только предупреждает и лечит рак, но и благотворно влияет на мышцы, нервы, сосуды.

При болезни сосудов, жировых отложений вода, обогащенная Магнием, просто необходима. Для того, чтобы сосуды были способны расширятся, необходим Магний. Поэтому, Магний в воде – снижение риска заболеваний сосудов и сердца. Нужно пить природную, лучше минеральную воду, обогащенную Магнием.

IV. Подведение итогов защиты проектов.

Учитель делает резюме после каждой защиты проекта, оценивает деятельность учащихся во время работы над проектом и во время его защиты.

Учитель. Спасибо, ребята, за прекрасную работу, проявленное творчество и оригинальный подход к своему проекту.

РАСТВОРЫ | Энциклопедия Кругосвет

Содержание статьи

РАСТВОРЫ, однофазные системы, состоящие из двух или более компонентов. По своему агрегатному состоянию растворы могут быть твердыми, жидкими или газообразными. Так, воздух – это газообразный раствор, гомогенная смесь газов; водка – жидкий раствор, смесь нескольких веществ, образующих одну жидкую фазу; морская вода – жидкий раствор, смесь твердого (соль) и жидкого (вода) веществ, образующих одну жидкую фазу; латунь – твердый раствор, смесь двух твердых веществ (меди и цинка), образующих одну твердую фазу. Смесь бензина и воды не является раствором, поскольку эти жидкости не растворяются друг в друге, оставаясь в виде двух жидких фаз с границей раздела. Компоненты растворов сохраняют свои уникальные свойства и не вступают в химические реакции между собой с образованием новых соединений. Так, при смешивании двух объемов водорода с одним объемом кислорода получается газообразный раствор. Если эту газовую смесь поджечь, то образуется новое вещество – вода, которая сама по себе раствором не является. Компонент, присутствующий в растворе в большем количестве, принято называть растворителем, остальные компоненты – растворенными веществами.

Однако иногда бывает трудно провести грань между физическим перемешиванием веществ и их химическим взаимодействием. Например, при смешивании газообразного хлороводорода HCl с водой H₂O образуются ионы H₃O⁺ и Cl^–. Они притягивают к себе соседние молекулы воды, образуя гидраты. Таким образом, исходные компоненты – HCl и H₂O – после смешивания претерпевают существенные изменения. Тем не менее ионизация и гидратация (в общем случае – сольватация) рассматриваются как физические процессы, происходящие при образовании растворов.

Одним из важнейших типов смесей, представляющих собой гомогенную фазу, являются коллоидные растворы: гели, золи, эмульсии и аэрозоли. Размер частиц в коллоидных растворах составляет 1–1000 нм, в истинных растворах ~0,1 нм (порядка размера молекул).

Основные понятия.

Два вещества, растворяющиеся друг в друге в любых пропорциях с образованием истинных растворов, называют полностью взаиморастворимыми. Такими веществами являются все газы, многие жидкости (например, этиловый спирт – вода, глицерин – вода, бензол – бензин), некоторые твердые вещества (например, серебро – золото). Для получения твердых растворов необходимо сначала расплавить исходные вещества, затем смешать их и дать затвердеть. При их полной взаиморастворимости образуется одна твердая фаза; если же растворимость частичная, то в образовавшемся твердом веществе сохраняются мелкие кристаллы одного из исходных компонентов.

Если два компонента образуют одну фазу при смешивании только в определенных пропорциях, а в других случаях возникают две фазы, то они называются частично взаиморастворимыми. Таковы, например, вода и бензол: истинные растворы получаются из них только при добавлении незначительного количества воды к большому объему бензола или незначительного количества бензола к большому объему воды. Если же смешать равные количества воды и бензола, то образуется двухфазная жидкая система. Нижний ее слой – это вода с небольшим количеством бензола, а верхний – бензол с малой примесью воды. Известны также вещества, совсем не растворяющиеся одно в другом, например, вода и ртуть. Если два вещества лишь частично взаиморастворимы, то при данных температуре и давлении существует предельное количество одного вещества, которое способно образовать истинный раствор с другим в равновесных условиях. Раствор с предельной концентрацией растворенного вещества называют насыщенным. Можно приготовить и так называемый пересыщенный раствор, в котором концентрация растворенного вещества даже больше, чем в насыщенном. Однако пересыщенные растворы неустойчивы, и при малейшем изменении условий, например при перемешивании, попадании частичек пыли или добавлении кристалликов растворяемого вещества, избыток растворенного вещества выпадает в осадок.

Всякая жидкость начинает кипеть при той температуре, при которой давление ее насыщенного пара достигает величины внешнего давления. Например, вода под давлением 101,3 кПа кипит при 100° С потому, что при этой температуре давление водяного пара как раз равно 101,3 кПа. Если же растворить в воде какое-нибудь нелетучее вещество, то давление ее пара понизится. Чтобы довести давление пара полученного раствора до 101,3 кПа, нужно нагреть раствор выше 100° С. Отсюда следует, что температура кипения раствора всегда выше температуры кипения чистого растворителя. Аналогично объясняется и понижение температуры замерзания растворов.

Закон Рауля.

В 1887 французский физик Ф.Рауль, изучая растворы различных нелетучих жидкостей и твердых веществ, установил закон, связывающий понижение давления пара над разбавленными растворами неэлектролитов с концентрацией: относительное понижение давления насыщенного пара растворителя над раствором равно мольной доле растворенного вещества. Из закона Рауля следует, что повышение температуры кипения или понижение температуры замерзания разбавленного раствора по сравнению с чистым растворителем пропорционально молярной концентрации (или мольной доле) растворенного вещества и может быть использовано для определения его молекулярной массы.

Раствор, поведение которого подчиняется закону Рауля, называется идеальным. Наиболее близки к идеальным растворы неполярных газов и жидкостей (молекулы которых не меняют ориентации в электрическом поле). В этом случае теплота растворения равна нулю, а свойства растворов можно прямо предсказать, зная свойства исходных компонентов и пропорции, в которых они смешиваются. Для реальных растворов сделать такое предсказание нельзя. При образовании реальных растворов обычно выделяется или поглощается тепло. Процессы с выделением тепла называются экзотермическими, а с поглощением – эндотермическими.

Те характеристики раствора, которые зависят в основном от его концентрации (числа молекул растворенного вещества на единицу объема или массы растворителя), а не от природы растворенного вещества, называют коллигативными. Например, температура кипения чистой воды при нормальном атмосферном давлении равна 100° С, а температура кипения раствора, содержащего 1 моль растворенного (недиссоциирующего) вещества в 1000 г воды, составляет уже 100,52° С независимо от природы этого вещества. Если же вещество диссоциирует, образуя ионы, то температура кипения увеличивается пропорционально росту общего числа частиц растворенного вещества, которое благодаря диссоциации превышает число молекул вещества, добавленных в раствор. Другими важными коллигативными величинами являются температура замерзания раствора, осмотическое давление и парциальное давление паров растворителя.

Концентрация раствора

– это величина, отражающая пропорции между растворенным веществом и растворителем. Такие качественные понятия, как «разбавленный» и «концентрированный», говорят только о том, что раствор содержит мало или много растворенного вещества. Для количественного выражения концентрации растворов часто используют проценты (массовые или объемные), а в научной литературе – число молей или химических эквивалентов (см. ЭКВИВАЛЕНТНАЯ МАССА) растворенного вещества на единицу массы или объема растворителя либо раствора. Чтобы не возникало путаницы, следует всегда точно указывать единицы измерения концентрации. Рассмотрим следующий пример. Раствор, состоящий из 90 г воды (ее объем равен 90 мл, поскольку плотность воды равна 1г/мл) и 10 г этилового спирта (его объем равен 12,6 мл, поскольку плотность спирта равна 0,794 г/мл), имеет массу 100 г, но объем этого раствора равен 101,6 мл (а был бы равен 102,6 мл, если бы при смешивании воды и спирта их объемы просто складывались). Процентную концентрацию раствора можно рассчитать по-разному:

или

или

Единицы концентраций, используемые в научной литературе, основаны на таких понятиях, как моль и эквивалент, поскольку все химические расчеты и уравнения химических реакций должны основываться на том, что вещества вступают в реакции между собой в определенных соотношениях. Например, 1 экв. NaCl, равный 58,5 г, взаимодействует с 1 экв. AgNO₃, равным 170 г. Ясно, что растворы, содержащие по 1 экв. этих веществ, имеют совершенно разные процентные концентрации.

Молярность

(M или моль/л) – число молей растворенного веществ, содержащихся в 1 л раствора.

Моляльность

(м) – число молей растворенного вещества, содержащихся в 1000 г растворителя.

Нормальность

(н.) – число химических эквивалентов растворенного вещества, содержащихся в 1 л раствора.

Мольная доля

(безразмерная величина) – число молей данного компонента, отнесенное к общему числу молей растворенного вещества и растворителя. (Мольный процент – мольная доля, умноженная на 100.)

Наиболее распространенная единица – молярность, но при ее расчете следует учитывать некоторые неоднозначности. Например, чтобы получить 1M раствор данного вещества, растворяют в заведомо небольшом количестве воды точную его навеску, равную мол. массе в граммах, и доводят объем раствора до 1 л. Количество воды, необходимое для приготовления данного раствора, может слегка различаться в зависимости от температуры и давления. Поэтому два одномолярных раствора, приготовленных в разных условиях, в действительности имеют не совсем одинаковые концентрации. Моляльность вычисляется исходя из определенной массы растворителя (1000 г), которая не зависит от температуры и давления. В лабораторной практике гораздо удобнее отмеривать определенные объемы жидкостей (для этого существуют бюретки, пипетки, мерные колбы), чем взвешивать их, поэтому в научной литературе концентрации чаще выражают в молях, а моляльность обычно применяют только при особо точных измерениях.

Нормальность используется для упрощения расчетов. Как мы уже говорили, вещества взаимодействуют друг с другом в количествах, соответствующих их эквивалентам. Приготовив растворы разных веществ одинаковой нормальности и взяв равные их объемы, мы можем быть уверены в том, что они содержат одно и то же количество эквивалентов.

В тех случаях, когда трудно (или нет необходимости) делать различие между растворителем и растворенным веществом, концентрацию измеряют в мольных долях. Мольные доли, как и моляльности, не зависят от температуры и давления.

Зная плотности растворенного вещества и раствора, можно пересчитать одну концентрацию в другую: молярность в моляльность, мольную долю и наоборот. Для разбавленных растворов данного растворенного вещества и растворителя эти три величины пропорциональны друг другу.

Растворимость

данного вещества – это его способность образовывать растворы с другими веществами. Количественно растворимость газа, жидкости или твердого тела измеряется концентрацией их насыщенного раствора при данной температуре. Это важная характеристика вещества, помогающая понять его природу, а также влиять на ход реакций, в которых это вещество участвует.

Газы.

В отсутствие химического взаимодействия газы смешиваются друг с другом в любых пропорциях, и в этом случае говорить о насыщении нет смысла. Однако при растворении газа в жидкости существует некая предельная концентрация, зависящая от давления и температуры. Растворимость газов в некоторых жидкостях коррелирует с их способностью к сжижению. Наиболее легко сжижаемые газы, например NH₃, HCl, SO₂, более растворимы, чем трудно сжижаемые газы, например O₂, H₂ и He. При наличии химического взаимодействия между растворителем и газом (например, между водой и NH₃ или HCl) растворимость увеличивается. Растворимость данного газа изменяется с природой растворителя, однако порядок, в котором располагаются газы в соответствии с увеличением их растворимости, остается примерно одинаковым для разных растворителей.

Процесс растворения подчиняется принципу Ле Шателье (1884): если на систему, находящуюся в равновесии, оказывается какое-либо воздействие, то в результате протекающих в ней процессов равновесие сместится в таком направлении, что оказанное воздействие уменьшится. Растворение газов в жидкостях обычно сопровождается выделением тепла. При этом, в соответствии с принципом Ле Шателье, растворимость газов уменьшается. Это уменьшение тем заметнее, чем выше растворимость газов: такие газы имеют и бóльшую теплоту растворения. «Мягкий» вкус кипяченой или дистиллированной воды объясняется отсутствием в ней воздуха, поскольку его растворимость при высокой температуре весьма мала.

С ростом давления растворимость газов увеличивается. Согласно закону Генри (1803), масса газа, который может раствориться в данном объеме жидкости при постоянной температуре, пропорциональна его давлению. Это свойство используется для приготовления газированных напитков. Углекислый газ растворяют в жидкости при давлении 3–4 атм.; в этих условиях в данном объеме может раствориться в 3–4 раза больше газа (по массе), чем при 1 атм. Когда емкость с такой жидкостью открывают, давление в ней падает, и часть растворенного газа выделяется в виде пузырьков. Аналогичный эффект наблюдается при открывании бутылки шампанского или выходе на поверхность подземных вод, насыщенных на большой глубине углекислым газом.

При растворении в одной жидкости смеси газов растворимость каждого из них остается такой же, как и в отсутствие других компонентов при таком же давлении, как в случае смеси (закон Дальтона).

Жидкости.

Взаимная растворимость двух жидкостей определяется тем, насколько сходно строение их молекул («подобное растворяется в подобном»). Для неполярных жидкостей, например углеводородов, характерны слабые межмолекулярные взаимодействия, поэтому молекулы одной жидкости легко проникают между молекулами другой, т.е. жидкости хорошо смешиваются. Напротив, полярные и неполярные жидкости, например вода и углеводороды, смешиваются друг с другом плохо. Каждой молекуле воды нужно сначала вырваться из окружения других таких же молекул, сильно притягивающими ее к себе, и проникнуть между молекулами углеводорода, притягивающими ее слабо. И наоборот, молекулы углеводорода, чтобы раствориться в воде, должны протиснуться между молекулами воды, преодолевая их сильное взаимное притяжение, а для этого нужна энергия. При повышении температуры кинетическая энергия молекул возрастает, межмолекулярное взаимодействие ослабевает и растворимость воды и углеводородов увеличивается. При значительном повышении температуры можно добиться их полной взаимной растворимости. Такую температуру называют верхней критической температурой растворения (ВКТР).

В некоторых случаях взаимная растворимость двух частично смешивающихся жидкостей увеличивается при понижении температуры. Этот эффект наблюдается в том случае, когда при смешивании выделяется тепло, обычно в результате химической реакции. При значительном понижении температуры, но не ниже точки замерзания, можно достичь нижней критической температуры растворения (НКТР). Можно предположить, что все системы, имеющие НКТР, имеют и ВКТР (обратное не обязательно). Однако в большинстве случаев одна из смешивающихся жидкостей кипит при температуре ниже ВКТР. У системы никотин–вода НКТР равна 61° С, а ВКТР составляет 208° C. В интервале 61–208° C эти жидкости ограниченно растворимы, а вне этого интервала обладают полной взаимной растворимостью.

Твердые вещества.

Все твердые вещества проявляют ограниченную растворимость в жидкостях. Их насыщенные растворы имеют при данной температуре определенный состав, который зависит от природы растворенного вещества и растворителя. Так, растворимость хлорида натрия в воде в несколько миллионов раз выше растворимости нафталина в воде, а при растворении их в бензоле наблюдается обратная картина. Этот пример иллюстрирует общее правило, согласно которому твердое вещество легко растворяется в жидкости, имеющей с ним сходные химические и физические свойства, но не растворяется в жидкости с противоположными свойствами.

Соли обычно легко растворяются в воде и хуже – в других полярных растворителях, например в спирте и жидком аммиаке. Однако растворимость солей тоже существенно различается: например, нитрат аммония обладает в миллионы раз большей растворимостью в воде, чем хлорид серебра.

Растворение твердых веществ в жидкостях обычно сопровождается поглощением тепла, и в соответствии с принципом Ле Шателье их растворимость должна увеличиваться при нагревании. Этот эффект можно использовать для очистки веществ методом перекристаллизации. Для этого их растворяют при высокой температуре до получения насыщенного раствора, затем раствор охлаждают и после выпадения растворенного вещества в осадок профильтровывают. Есть вещества (например, гидроксид, сульфат и ацетат кальция), растворимость которых в воде с ростом температуры уменьшается.

Твердые вещества, как и жидкости, тоже могут растворяться друг в друге полностью, образуя гомогенную смесь – истинный твердый раствор, аналогичный жидкому раствору. Частично растворимые друг в друге вещества образуют два равновесных сопряженных твердых раствора, составы которых изменяются с температурой.

Коэффициент распределения.

Если к равновесной системе двух несмешивающихся или частично смешивающихся жидкостей добавить раствор какого-либо вещества, то оно распределяется между жидкостями в определенной пропорции, не зависящей от общего количества вещества, в отсутствие химических взаимодействий в системе. Это правило получило название закона распределения, а отношение концентраций растворенного вещества в жидкостях – коэффициента распределения. Коэффициент распределения примерно равен отношению растворимостей данного вещества в двух жидкостях, т.е. вещество распределяется между жидкостями соответственно его растворимостям. Это свойство используется для экстракции данного вещества из его раствора в одном растворителе с помощью другого растворителя. Еще одним примером его применения является процесс экстракции серебра из руд, в состав которых оно часто входит вместе со свинцом. Для этого в расплавленную руду добавляют цинк, который не смешивается со свинцом. Серебро распределяется между расплавленным свинцом и цинком, преимущественно в верхнем слое последнего. Этот слой собирают и отделяют серебро дистилляцией цинка.

Произведение растворимости

(ПР). Между избытком (осадком) твердого вещества M_xB_y и его насыщенным раствором устанавливается динамическое равновесие, описываемое уравнением

Константа равновесия этой реакции равна

и называется произведением растворимости. Она постоянна при данных температуре и давлении и является величиной, на основании которой рассчитывают растворимость осадка и изменяют ее. Если в раствор добавить соединение, диссоциирующее на ионы, одноименные с ионами малорастворимой соли, то в соответствии с выражением для ПР растворимость соли уменьшается. При добавлении же соединения, реагирующего с одним из ионов, она, напротив, увеличится.

О некоторых свойствах растворов ионных соединений см. также ЭЛЕКТРОЛИТЫ.

раствор | Определение и примеры

Раствор , в химии, гомогенная смесь двух или более веществ в относительных количествах, которые можно непрерывно изменять до так называемого предела растворимости. Термин «раствор» обычно применяется к жидкому состоянию вещества, но возможны и растворы газов и твердых тел. Например, воздух — это раствор, состоящий в основном из кислорода и азота с небольшими количествами нескольких других газов, а латунь — это раствор, состоящий из меди и цинка.

Ниже приводится краткое описание решений. Для полной обработки см. жидкость: Растворы и растворимости.

Подробнее по этой теме

жидкость: Растворы и растворимости

Способность жидкостей растворять твердые тела, другие жидкости или газы давно признана одним из фундаментальных явлений природы …

Жизненные процессы во многом зависят от решений.Кислород из легких переходит в раствор в плазме крови, химически соединяется с гемоглобином в красных кровяных тельцах и попадает в ткани организма. Продукты пищеварения также разносятся в растворе к различным частям тела. Способность жидкостей растворять другие жидкости или твердые вещества имеет множество практических применений. Химики используют разницу в растворимости для разделения и очистки материалов, а также для проведения химического анализа. Большинство химических реакций происходит в растворе и зависит от растворимости реагентов.Материалы для химического производственного оборудования выбираются таким образом, чтобы противостоять действию растворителей, содержащихся в их содержимом.

Жидкость в растворе обычно называется растворителем, а добавляемое вещество называется растворенным веществом. Если оба компонента являются жидкостями, различие теряет значение; тот, который присутствует в меньшей концентрации, вероятно, будет называться растворенным веществом. Концентрация любого компонента в растворе может быть выражена в единицах веса или объема или в молях. Они могут быть смешаны — e.г., моль на литр и моль на килограмм.

Получите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишитесь сейчас

Кристаллы некоторых солей содержат решетки ионов, то есть атомы или группы атомов с чередующимися положительными и отрицательными зарядами. Когда такой кристалл должен быть растворен, притяжение противоположно заряженных ионов, которые в значительной степени ответственны за сцепление в кристалле, должно преодолеваться электрическими зарядами в растворителе. Они могут быть обеспечены ионами конденсированной соли или электрическими диполями в молекулах растворителя.Такие растворители включают воду, метиловый спирт, жидкий аммиак и фтороводород. Ионы растворенного вещества, окруженные диполярными молекулами растворителя, отделяются друг от друга и могут свободно перемещаться к заряженным электродам. Такой раствор может проводить электричество, а растворенное вещество называется электролитом.

Потенциальная энергия притяжения между простыми неполярными молекулами (неэлектролитами) имеет очень малый диапазон; оно уменьшается примерно как седьмая степень расстояния между ними.Для электролитов энергия притяжения и отталкивания заряженных ионов падает только как первая степень расстояния. Соответственно, их растворы имеют свойства, сильно отличающиеся от свойств неэлектролитов.

Обычно предполагается, что все газы полностью смешиваются (взаимно растворимы во всех пропорциях), но это верно только при нормальном давлении. При высоких давлениях пары химически разнородных газов вполне могут проявлять лишь ограниченную смешиваемость. Многие разные металлы смешиваются в жидком состоянии, иногда образуя узнаваемые соединения.Некоторые из них достаточно похожи, чтобы образовывать твердые растворы ( см. Сплав ).

Определение раствора в химии

Раствор — это однородная химическая смесь. (Алексей Кондратьев)

В химии раствор определяется как тип гомогенной смеси, состоящей из двух или более веществ, в которой одно вещество (растворенное вещество) растворено в другом (растворителе). Поскольку смесь однородна, образец раствора имеет такой же внешний вид и концентрацию, как и любой другой образец.Хотя жидкие и газообразные растворы наиболее известны, решение может существовать в любой фазе. Обычно это фаза растворителя.

Примеры решений

Растворенное вещество и растворитель могут быть в одной фазе (например, газы в воздухе) или в разных фазах (например, растворение соли в воде для получения физиологического раствора). Конечный результат — всегда однофазный. Вот несколько примеров растворов в разных фазах:

Тип раствора	Пример
газ-газ	воздух (кислород, диоксид углерода — растворенные вещества; азот — растворитель)
газ -жидкий	диоксид углерода в соде (диоксид углерода — растворенное вещество; вода — растворитель)
газообразный твердый	водород газообразный в металлическом палладии
жидкость-жидкость	бензин
твердый- жидкий	сахар в воде (сахар — растворенное вещество, вода — растворитель)
жидкое твердое вещество	ртутная стоматологическая амальгама
твердое вещество твердое вещество	стерлинговое серебро (медь — растворенное вещество; серебро — растворитель. )

Иногда трудно идентифицировать растворенное вещество и растворитель в растворе.Например, если вы смешаете равные части этанола и воды или равные объемы азота и кислорода, какой будет растворитель? Если мольные доли компонентов равны, можно назначить роли растворенного вещества и растворителя. Однако, если одним из веществ является вода, она обычно считается растворителем.

Свойства растворов

Есть несколько свойств химических растворов, которые отличают их от других типов смесей:

• Раствор однороден.
• Раствор состоит из одной фазы (например, жидкости, твердого вещества или газа).
• Раствор не рассеивает луч света.
• Частицы в растворе слишком малы, чтобы их можно было увидеть невооруженным глазом.
• Компоненты раствора нельзя разделить с помощью простой механической фильтрации.

Типы растворов и растворимость

Количество растворенного вещества, которое будет растворяться в растворителе, и есть его растворимость. Растворимость зависит от температуры и других факторов.Обычно растворимость увеличивается с температурой. Химические растворы можно классифицировать по количеству содержащихся в них растворенных веществ:

• Разбавленный раствор : В разбавленном растворе количество растворителя намного больше, чем количество растворенного вещества. Обычно мольные доли используются для описания количества растворенного вещества и растворителя.
• Концентрированный раствор : Концентрированный раствор содержит максимальное количество растворенного вещества, которое может раствориться в растворителе, или почти максимальное количество.
• Насыщенный раствор : Насыщенный раствор — это тип концентрированного раствора, который содержит максимальное количество растворенных веществ в зависимости от растворимости.
• Перенасыщенный раствор : Перенасыщенный раствор содержит больше, чем максимальное количество растворенного вещества, которое может раствориться в растворителе. Обычно этот тип раствора получают путем насыщения раствора при более высокой температуре, а затем его осторожного охлаждения до более низкой температуры.

Ссылки

• IUPAC (1997).»Решение.» Сборник химической терминологии (2-е изд.) («Золотая книга»). DOI: 10.1351 / goldbook.S05746
• Лью, Кристи (2009). «Однородный». Кислоты и основания, основная химия . Нью-Йорк: Издательство Chelsea House. Интернет-издатель: Science Online. Факты о файле, Inc. ISBN 978-0-7910-9783-0.

Похожие сообщения

Что такое решение?

Что такое решение? Что такое решение?

Раствор представляет собой гомогенную смесь одного или нескольких растворенных веществ, растворенных в растворителе.

• растворитель : вещество, в котором растворенное вещество растворяется с образованием гомогенной смеси
• растворенное вещество : вещество, которое растворяется в растворителе с образованием гомогенной смеси

Обратите внимание, что растворитель — это вещество, которое присутствует в наибольшем количестве.

Существует множество различных решений. Например, растворенное вещество может быть газом, жидкостью или твердым веществом.Растворителями также могут быть газы, жидкости или твердые вещества.

На следующих рисунках показано поведение нескольких различных типов растворов под микроскопом. Обратите внимание, что в каждом случае частицы растворенного вещества равномерно распределяются среди частиц растворителя.

Вид под микроскопом газа Br 2 (растворенного вещества), растворенного в газе Ar (растворитель).	Вид под микроскопом газообразного аргона (растворенного вещества), растворенного в жидкости H 2 O (растворитель).

Вид под микроскопом жидкого (растворенного вещества) Br 2 , растворенного в жидкости H 2 O (растворитель).	Вид под микроскопом твердого NaCl (растворенного вещества), растворенного в жидкости H 2 O (растворитель). Обратите внимание, что твердое ионное вещество NaCl при растворении в воде образует ионы Na + (синий) и ионы Cl — (зеленый).

Вид под микроскопом твердого Kr (растворенного вещества, , синий, ), растворенного в твердом Xe (растворитель, , красный, ).

Решение | Encyclopedia.com

Раствор представляет собой однородную смесь двух или более веществ. Термин «однородный» означает «во всем одинаково». Например, предположим, что вы делаете раствор сахара в воде. Если бы вы взяли каплю сахарного раствора из любого места в растворе, у него всегда был бы один и тот же состав.

Терминология

При обсуждении решений используется ряд специализированных терминов. Растворитель в растворе — это вещество, которое растворяет. Растворенное вещество — это растворенное вещество. В описанном выше растворе сахара вода является растворителем, а сахар — растворенным веществом.

Хотя это определение изящно, оно не всегда имеет смысл. Например, можно приготовить раствор из двух газов. На самом деле окружающий нас воздух представляет собой раствор, состоящий из кислорода, азота, аргона, углекислого газа и других газов.В этом случае трудно сказать, какой газ «растворяется», а какой газ (или газы) «растворяется».

Альтернативный метод определения растворителя и растворенного вещества состоит в том, чтобы сказать, что компонент раствора, присутствующий в наибольшем количестве, является растворителем, в то время как компоненты, присутствующие в меньших количествах, являются растворенными веществами. Согласно этому определению, азот является растворителем в атмосферном воздухе, потому что он присутствует в наибольшем количестве. Таким образом, растворенными веществами являются кислород, аргон, диоксид углерода и другие газы.

Термин «смешиваемый» часто используется для описания того, насколько хорошо два вещества — как правило, две жидкости — смешиваются друг с другом. Например, если вы попытаетесь смешать масло с водой, вы обнаружите, что они совсем не очень хорошо смешиваются. Говорят, что они не смешиваются — не могут смешиваться. Напротив, этиловый спирт и вода полностью смешиваются, потому что они смешиваются друг с другом во всех пропорциях.

слов, которые необходимо знать

Концентрация: Количество вещества (растворенного вещества), присутствующее в данном объеме растворителя или раствора.

Однородный: Во всем одинаково.

Смешиваемость: Степень смешивания одного вещества с другим веществом.

Насыщенный: В отношении растворов, раствор, который содержит максимальное количество растворенного вещества для данного количества растворителя при данной температуре.

Растворимость: Тенденция вещества растворяться в каком-либо другом веществе.

Растворенное вещество: Вещество, которое «растворено» или присутствует в минимальном количестве в растворе.

Растворитель: Вещество, которое «растворяет» или присутствует в наибольшем количестве в растворе.

Перенасыщенный: В отношении растворов, раствор, который содержит больше, чем максимальное количество растворителя, которое обычно может быть растворено в данном количестве растворителя при данной температуре.

Ненасыщенный: Применительно к растворам — раствор, который содержит меньше максимального количества растворителя, которое может быть растворено в данном количестве растворителя при данной температуре.

Растворимость — это термин, аналогичный термину смешиваемость, но более точный. Растворимость вещества — это количество вещества, которое растворяется в данном количестве растворителя. Например, растворимость сахара в воде составляет примерно 90 граммов сахара на 100 граммов воды. Это утверждение означает, что в 100 граммах воды можно растворить до 90 граммов сахара.

Растворимость вещества зависит от температуры. Например, утверждение в предыдущем абзаце должно было заключаться в том, что 90 граммов сахара растворятся в 100 граммах воды при определенной температуре.Эта температура составляет 0 ° C.

Вообще говоря, растворимость веществ увеличивается с температурой. График на Рисунке 1 иллюстрирует эту точку зрения. Обратите внимание, что растворимость сахара увеличивается до немногим более 100 граммов на 100 граммов воды при 25 ° C и до 130 граммов на 100 граммов воды при 50 ° C.

Важное исключение из этого правила касается газов. При повышении температуры все газы становятся менее растворимыми в воде.

Концентрация растворов

Растворы — это смеси, состав которых может варьироваться в широких пределах.Можно приготовить водный раствор хлорида натрия, растворив 1 грамм хлорида натрия в 100 граммах воды; 5 граммов на 100 граммов воды; 10 граммов на 100 граммов воды; и так далее. Количество растворенного вещества для любого данного количества растворителя определяется как концентрация раствора.

Один из способов выразить концентрацию раствора — это использовать термины разбавленный и концентрированный. Эти термины не очень конкретны. Например, раствор, содержащий 1 грамм хлорида натрия в 100 граммах воды, и второй раствор, содержащий 2 грамма хлорида натрия в 100 граммах воды, оба являются разбавленными.Но этот термин уместен, потому что при комнатной температуре почти 40 граммов хлорида натрия можно растворить в 100 граммах воды. Таким образом, раствор, содержащий 35 граммов хлорида натрия в 100 граммах воды, можно назвать концентрированным раствором.

Растворы также можно разделить на насыщенные, ненасыщенные или перенасыщенные. Насыщенный раствор — это раствор, содержащий все растворенное вещество, которое возможно при любой заданной температуре. Например, растворимость хлорида натрия в воде составляет 37 граммов на 100 граммов воды.Если вы сделаете раствор, содержащий 37 граммов хлорида натрия в 100 граммах воды, раствор считается насыщенным; он больше не может удерживать хлорид натрия.

Любой раствор, содержащий меньше максимально возможного количества растворенного вещества, считается ненасыщенным. Раствор с 5 граммами хлорида натрия (или 10 граммами, или 20 граммами, или 30 граммами) в 100 граммах воды является ненасыщенным.

Наконец, возможны и пересыщенные растворы. Как ни странно это звучит, перенасыщенный раствор — это раствор, который содержит больше растворенного вещества, чем возможно при определенной температуре.Способ приготовления перенасыщенного раствора — приготовить насыщенный раствор при более высокой температуре, а затем дать раствору очень осторожно остыть.

Например, можно приготовить насыщенный раствор сахара в воде при 50 ° C, добавив 130 граммов сахара в 100 граммов воды. Этот раствор будет насыщенным. Но тогда можно дать раствору очень медленно остыть. В этих условиях может случиться так, что весь сахар останется в растворе даже при температуре 25 ° C.Но при такой температуре растворимость сахара обычно составляет чуть более 100 граммов на 100 граммов воды. Следовательно, охлажденный раствор будет перенасыщенным. Перенасыщенные растворы обычно очень нестабильны. Малейшее движение в растворе, например простое встряхивание, может привести к выпадению излишка растворенного вещества из раствора.

Решение | Определение химии, типы, примеры

Какое решение?

Раствор в науке представляет собой однородную смесь двух или более веществ.Растворы кажутся одним веществом, но части раствора не связаны химически. Растворы могут существовать в любой фазе вещества, и пропорции веществ в растворе могут варьироваться до предела растворимости.

[вставьте карикатурный рисунок различных газовых баллонов (например, баллонов с кислородом и пропаном), 2-литровую бутылку содовой и кусок блестящего металла]

Части раствора

Раствор состоит из растворителя и растворенного вещества .Большее количество в растворе называется растворителем, а вещества в меньших количествах — растворенными веществами.

Виды решений

Решения могут представлять собой любую комбинацию твердых тел, жидкостей и газов. Все растворы описываются или характеризуются состоянием вещества их растворителя, а не их растворенных веществ.

Поскольку мы обычно имеем дело с тремя различными фазами вещества при нормальных условиях (твердые тела, жидкости и газы), мы можем иметь шесть комбинаций этих состояний вещества при образовании растворов:

1. Цельный / Цельный
2. Твердое / Жидкое
3. твердое тело / газ
4. Жидкость / Жидкость
5. Жидкость / газ
6. Газ / Газ

Газовые / газовые решения включают воздух, которым мы дышим, и природный газ.Растворы твердых и жидких веществ включают сахарную воду и соленую воду. Твердые растворы металлов и других веществ называются сплавами .

Отличительной чертой раствора является то, что любой образец будет практически идентичен любому другому образцу, потому что вещества так тщательно перемешаны. Например, при отборе пробы воды и раствора изопропилового спирта всегда будут получены одинаковые пропорции двух веществ.

[вставить рисунок или фотографию двух объединенных прозрачных жидкостей]

Свойства растворов

Все решения имеют следующие свойства:

• Раствор представляет собой однородную смесь.
• Растворы представляют собой смеси растворителя и различных растворенных веществ.
• Частицы растворенного вещества не могут быть отделены фильтрацией.
• Растворы стабильны при данной температуре.
• Растворы могут быть насыщенными, ненасыщенными или перенасыщенными.

Для образования раствора растворенные вещества растворяются в растворителях до тех пор, пока растворитель не перестанет принимать растворенные вещества при нормальных условиях. Количество растворенного вещества, с которым может справиться растворитель, называется пределом растворимости .

Возможен раствор, в котором растворитель и растворенное вещество присутствуют в равных количествах, например раствор 50% этанола и 50% воды. В этом случае растворитель часто определяется как соединение, которое чаще всего используется в качестве растворителя в других растворах. В этом примере растворителем будет вода.

Раствор с водой в качестве растворителя называется водным раствором .

Насыщенный раствор — это раствор, в котором растворитель достиг предела растворимости.Когда растворитель не может растворить все растворенное вещество, вы можете найти кусочки растворенного вещества на дне контейнера.

Раствор с уровнем ниже предела растворимости — ненасыщенный . Любое растворенное вещество в растворителе, достигшее точки насыщения или предела растворимости, создает перенасыщенный раствор .

Поскольку точные пропорции растворенного вещества и растворителя могут варьироваться в растворе, ни один раствор не может быть записан в виде химической формулы. Это, помимо отсутствия химической связи, отличает растворы от соединений.

Растворы можно разделить на растворенные вещества и растворители, что может быть очень сложно, требует много времени или дорого.

С другой стороны, простое открытие бутылки газированного напитка, такого как газированная вода, отделяет газообразный диоксид углерода, растворенное вещество, от сахарной воды, растворителя. Пузырьки газа, выходящие из раствора, придают газировке желанное шипение.

[вставить рисунок банки содовой с выходящими пузырьками]

Примеры решений

Примеры решений: воздух, сахарная вода, сталь, соленая вода, блинный сироп и природный газ.

Воздух — это пример газообразного раствора (газ / газ). Воздух, которым мы дышим, существует примерно в этих пропорциях, и, поскольку это раствор, каждый образец будет почти соответствовать любому другому образцу:

• 78% азота, N
• 21% кислорода, O
• 93% аргона, Ar
• 4% двуокиси углерода, CO2
• Дополнительные следовые количества неона, Ne, гелия, He, метана, Ch5, криптона, Kr, водорода, H и молекул воды, h3O

Другим примером газообразного раствора является природный газ, гомогенная смесь метана (Ch5) в качестве растворителя и бутана (C4h20), этана (C2H6) и пропана (C3H8) в качестве растворенных веществ.

Твердые / твердые растворы включают сталь, бронзу, латунь, ювелирное золото и олово. Твердые растворы называют сплавами.

Почти каждый кусок металла, который вы видите ежедневно, представляет собой сплав, за исключением элементарного железа, Fe. Тем не менее, даже железо часто содержит добавки, которые делают его более пригодным для обработки и менее хрупким, чем оно есть само по себе.

Решения газ / жидкость обеспечивают комфортные условия для рыб в помещении и на открытом воздухе, с прудами и аквариумами, в которых газообразный кислород поступает в жидкую воду вместе с другими растворенными веществами для поддержания чистоты воды для рыб.

Растворы твердые / жидкие включают зубную пасту (с абразивными твердыми частицами в качестве растворенных веществ), соленую воду (воду и хлорид натрия, NaCl), воду с сахаром и подслащенный чай или кофе.

Растворы твердые / газообразные встречаются редко, но камфора в газообразном водороде является одним из примеров.

Общие решения в доме

Примеры жидких / жидких растворов , вероятно, есть на вашей кухне:

• Бытовые жидкие чистящие средства, почти все из которых используют чистую воду в качестве жидкого растворителя с растворенными в ней различными растворами
• Жидкое мыло, в основном чистая вода с растворенными поверхностно-активными веществами и моющими средствами
• Дезинфицирующие средства, в которых чистая вода используется в качестве растворителя для различных химикатов, уничтожающих микробы.
• Уксус, смесь 97% чистой воды (растворитель) и 3% уксусной кислоты (растворенное вещество)

В вашей ванной комнате также могут быть жидкие / жидкие растворы:

• Перекись водорода, h3O2
• Ополаскиватель для полости рта

Часто задаваемые вопросы о решениях

Просмотрите то, что вы знаете, ответив на эти вопросы.

1. Какие части решения?
2. Являются ли растворы однородными или неоднородными смесями?
3. Воздух — решение проблемы?
4. Кислород — это решение проблемы?

Посмотрите, как вы справились, сравнив свою работу с нашими ответами ниже.

1. Растворители и растворенные вещества — это две части раствора.
2. Растворы представляют собой однородные смеси, поэтому невооруженным глазом они кажутся одним веществом.
3. Да, воздух, которым мы дышим, представляет собой раствор, состоящий из элементов периодической таблицы, таких как азот, кислород и аргон.
4. Нет, кислород — это всего лишь одно химическое вещество. Кислород — это не решение.

Раствор, растворитель, определение раствора с примерами в Solubility of Thinks

Раствор в химии — это гомогенная смесь двух или более веществ.

• Растворенное вещество называется растворенным веществом .
• Вещество, в котором растворено растворенное вещество, называется растворителем .

Основные характеристики раствора

Раствор гомогенный

То, что раствор является гомогенной смесью, означает, что он образует единую фазу.Вы не можете отличить одно вещество от другого в растворе. В нем одинаково распределяются характеристики решения. В качестве простого примера, если вы растворяете сахар в воде, но часть сахара все еще заметно лежит на дне контейнера (или даже плавает, перемещаясь при движении воды), то это не часть раствора, а только растворенный «невидимый объект». сахар есть.

Вы не можете увидеть растворенное вещество внутри растворителя, и вы не можете механически извлечь одно из другого (например,извлечение растворенного сахара из воды просеивателем или другим механическим способом невозможно).

Решение стабильно

Решение стабильно в данных условиях. Например. при определенной температуре и давлении он не требует перемешивания или других методов, чтобы оставаться однородным.

Раствор в одной фазе

То, что весь раствор находится в одной фазе, означает, что его часть является газообразной, жидкой или твердой.

Что является растворенным веществом, а какое — растворителем?

Обычно легко определить, какое вещество является растворенным, а какое — растворителем.Растворенное вещество при растворении приобретает характеристики растворителя . Раствор состоит в основном из растворителя (его больше, чем растворенного вещества). Кажется, что растворенный в воде сахар приобретает свои характеристики, и в растворе больше воды, чем сахара.

Примеры растворов

Типичный пример раствора в повседневной жизни — это соль или сахар (растворенное вещество), растворенные в воде (растворителе). Ниже вы можете найти ссылки на другие примеры различных типов решений с более подробным объяснением.

Решения — определение, примеры, свойства, типы и выражения концентраций растворов

Что такое решение?

Раствор представляет собой гомогенную смесь двух или более чем двух веществ с размером частиц 0,1 нм -1 нм. Однородный означает, что компоненты смеси образуют единую фазу.

(Изображение будет добавлено в ближайшее время)

Вы, должно быть, видели много типов растворов в целом, таких как газированная вода, шарбат, солевой раствор и т. Д. Вы также видели латунную посуду, которая также представляет собой гомогенный раствор твердого вещества в твердое.Мы можем приготовить растворы твердое тело-жидкость, твердое тело, твердое тело-газ, жидкость-твердое тело, жидкость-жидкость, газ-твердое тело, газ-жидкость и газ-газ. Бензин, сплавы, воздух, раствор крахмала и т. Д. Являются примерами решений.

Растворы состоят из -соль и растворитель. Давайте подробно обсудим растворенные вещества и растворитель.

Растворенное вещество — Вещество, которое растворяется в растворителе с образованием раствора, называется растворенным веществом. Он присутствует в растворе в меньшем количестве, чем растворитель.

Растворитель — компонент раствора, в котором растворяется растворенное вещество, называется растворителем.Он присутствует в большем количестве, чем растворенное вещество в растворе.

Например — если мы возьмем раствор соленой воды. Затем в этом растворе соль является растворенным веществом, а вода является растворителем, поскольку соль растворяется в воде, и соль присутствует в меньшем количестве, чем вода в растворе.

Таким образом, можно сказать, что растворитель составляет основную часть раствора.

Примеры решений

Сахар-вода, раствор соли, латунь, сплавы, водный спирт, аэрозоль, воздух, газированные напитки, такие как Coca-Cola и т. Д.являются примерами решений. Когда мы работаем с химией, мы обычно готовим много типов растворов, таких как медь в воде, йод в спирте и т. Д.

Свойства раствора

Раствор обладает следующими свойствами —

• Раствор представляет собой однородную смесь.

• Составляющие частицы раствора меньше 10-9 метров в диаметре.

• Частицы раствора не видны невооруженным глазом.

• Растворы не рассеивают проходящий через них луч света. Таким образом, путь светового луча в растворах не виден.

• Частицы растворенного вещества нельзя отделить фильтрацией.

• Частицы растворенного вещества или растворителя не оседают, если их не трогать.

• Растворы стабильны при данной температуре.

Типы растворов

Растворы можно разделить на следующие типы в зависимости от количества растворенного вещества в растворе —

Ненасыщенный раствор — Раствор, в который мы можем добавить больше растворенного вещества при данной температуре, называется ненасыщенным раствором.

Насыщенный раствор — Раствор, в котором мы не можем растворить больше растворенного вещества в растворителе при данной температуре, называется насыщенным раствором.

Перенасыщенный раствор — насыщенный раствор, в который мы добавляем больше растворенного вещества путем повышения температуры или давления, называется перенасыщенным раствором. В этих растворах обычно начинают формироваться кристаллы.

Растворы можно разделить на следующие типы в зависимости от количества добавленного растворителя:

Концентрированный раствор — Раствор, в котором растворенное вещество присутствует в большом количестве, называется концентрированным раствором.

Разбавленный раствор — он содержит очень небольшое количество растворенного вещества в большом количестве растворителя.

Выражение концентраций растворов

Концентрация раствора может быть выражена количественно и качественно. Качественно это может быть выражено как разбавленный раствор или концентрирующий раствор. Количественно это может быть выражено в массовых процентах, объемных процентах, частях на миллион и т. Д.

Массовый процент (мас. / Мас.) —

Массовый процент компонента = \ [\ frac {Mass \; из \; \; Составная часть \; в \; \; Решение} {Total \; Масса \; из \; \; Решение} \] x 100

Объемный процент (V / V) —

Объемный процент компонента = \ [\ frac {Volume \; из \; \; Компонент} {Итого \; Объем\; из \; \; Решение} \] x 100

Массовый объем в процентах (мас. / Об.) — масса растворенного вещества, растворенного в 100 мл раствора.

частей на миллион (ppm) —

частей на миллион = \ [\ frac {Number \; из \; Запчасти \; из \; \; Компонент} {Итого \; Количество \; Запчасти \; из \; все \; Компоненты \; из \; \; Решение} \] x 106

Молярная доля (x) —

Молярная доля компонента = \ [\ frac {Number \; из \; Родинки \; из \; \; Компонент} {Итого \; Количество \; Родинки \; из \; все \; Компоненты \; из \; \; Решение} \]

Молярность (M) — количество молей растворенного вещества, растворенного в одном литре раствора.

Молярность = \ [\ frac {Moles \; из \; Solute} {Объем \; из \; Решение \; в \; Литр} \]

Моляльность (м) — количество молей растворенного вещества в одном кг растворителя.

Моляльность = \ [\ frac {Родинки \; из \; Solute} {Масса \; из \; Растворитель \; в \; Кг} \]

Растворимость

Растворимость вещества — это его максимальное количество, которое может быть растворено в указанном количестве растворителя при определенной температуре.

Следующие факторы влияют на растворимость вещества —

• Природа растворенного вещества

• Природа растворителя

• Температура

• Давление

Растворимость твердого вещества в жидкости — Полярный растворяется в полярных растворителях, в то время как неполярные растворенные вещества растворяются в неполярных растворителях.Это означает, что не все твердые вещества растворяются во всех типах жидкостей. Полярные твердые соединения растворяются в полярных жидких растворителях, в то время как неполярные твердые соединения растворяются в неполярных жидких растворителях.

Растворимость твердого вещества в подходящей жидкости зависит от изменений температуры. Динамическое равновесие в решениях этого типа должно соответствовать принципу Ле Шателье.

• Для почти насыщенного раствора процесс растворения эндотермический (∆H> 0). В этом состоянии растворимость увеличивается с повышением температуры.

• Для экзотермического процесса (∆H <0) растворимость уменьшается с повышением температуры.

Твердые и жидкие вещества несжимаемы или очень слабо сжимаемы, поэтому на них почти не влияет изменение давления. Вот почему растворимость твердого вещества в жидкости не зависит от давления.

Растворимость газа в жидкости — Растворимость газа в жидкости сильно зависит от давления и температуры.

Закон Генри — Закон Генри был дан английским химиком Уильямом Генри, который первым сформулировал количественное соотношение между давлением и растворимостью газа в растворителе.

Закон гласит, что «при постоянной температуре растворимость газа в жидкости прямо пропорциональна парциальному давлению газа, присутствующего над поверхностью жидкости или раствора».

Дальтон доказал, что растворимость газа в жидком растворе является функцией парциального давления газа.

Мольная доля газа в растворе пропорциональна парциальному давлению газа над раствором.

Другая форма закона Генри гласит, что «парциальное давление газа в паровой фазе (p) пропорционально мольной доле газа (x) в растворе.’Его также можно выразить как —

p = KH x

, где p = парциальное давление газа

KH = постоянная Генри

x = мольная доля газа

При заданном давлении, если значение KH увеличивается для различных газов, тогда их растворимость соответственно уменьшается.

Применение закона Генри — Он применяется в производстве газированных напитков для увеличения растворимости углекислого газа в напитках.

Люди, живущие на больших высотах, имеют низкую концентрацию кислорода в крови и чувствуют слабость.Это состояние называется гипоксией. Это наблюдается и у альпинистов, поднимающихся на большие высоты.

Когда аквалангисты погружаются под воду, они дышат воздухом под высоким давлением. Повышенное давление увеличивает растворимость газов в крови. Высокая концентрация азота и других газов может быть смертельной.

Растворение — экзотермический процесс, поэтому растворимость уменьшается с повышением температуры.

Закон Рауля — его дал французский химик Франсуа Марте Рауль в 1886 году.Закон Рауля гласит, что для раствора летучих жидкостей парциальное давление пара каждого компонента раствора прямо пропорционально его мольной доле, присутствующей в растворе.

Если мы возьмем бинарный раствор двух летучих жидкостей и эти два компонента обозначены компонентами A и B. Тогда для компонента A —

PA xA

PA = pA ° xA

Где PA = частичный пар давление компонента A

xA = мольная доля компонента A

pA ° = давление паров чистого компонента A при той же температуре.

Для компонента B —

PB = pB ° xB

Где PB = парциальное давление пара компонента B

xB = мольная доля компонента B

PB ° = давление пара чистого компонента B при такая же температура.

Согласно закону парциальных давлений Дальтона, полное давление (ptotal) в фазе раствора в контейнере будет суммой парциальных давлений компонентов раствора. Таким образом, его можно записать как —

Ptotal = pA + pB

При подстановке значений pA и pB —

Ptotal = pA ° xA + pB ° xB

Ptotal = (1 — xB) pA ° + pB ° xB

Ptotal = pA ° + (pB ° — pA °) xB

Из приведенного выше уравнения можно сделать следующие выводы

1. Общее давление пара над раствором может быть связано с мольной долей любого одного компонента решение.

2. Общее давление пара над раствором изменяется линейно с мольной долей компонента B.

3. В зависимости от давления пара чистых компонентов A и B общее давление пара над раствором уменьшается или увеличивается с увеличением мольная доля компонента A.

Закон Рауля также может быть сформулирован следующим образом:

Парциальное давление каждого летучего компонента (или газа) в растворе прямо пропорционально его мольной доле.

На основе закона Рауля жидкость — жидкий раствор можно разделить на следующие два типа —

Идеальные растворы — Те растворы, которые подчиняются закону Рауля во всем диапазоне концентраций, известны как идеальные растворы. Для идеальных растворов —

∆mixH = 0

∆mixV = 0

Неидеальное решение — Те растворы, которые не подчиняются закону Рауля во всем диапазоне концентраций, известны как неидеальные растворы. Давление пара неидеального раствора либо выше, либо ниже, чем предсказывается законом Рауля.Если оно выше, чем предсказано законом Рауля, тогда решение демонстрирует положительное отклонение. Если оно ниже, то решение демонстрирует отрицательное отклонение от закона Рауля.

Раствор показывает положительное отклонение из-за более слабых межмолекулярных взаимодействий или сил между молекулами растворенного вещества и растворителя, чем молекулы растворенное вещество-растворенное вещество и растворитель-растворитель. Это более слабое взаимодействие увеличивает давление пара и приводит к положительному отклонению, чем закон Рауля.

Раствор показывает отрицательное отклонение из-за более слабых межмолекулярных взаимодействий или сил между растворенным веществом — растворенным веществом и растворителем — растворителем, чем молекулы растворенного вещества – растворителя.Это более слабое взаимодействие снижает давление пара и приводит к положительному отклонению, чем закон Рауля.

• Когда только молекулы растворителя являются летучими и присутствуют в паровой фазе (молекулы растворенных веществ нелетучие), тогда только молекулы растворителя влияют на давление пара. Если p1 — давление пара растворителя, x1 — его мольная доля, а p1 ° — давление пара в чистом состоянии, то согласно закону Рауля —

P1 ∝ x1

Поскольку константа пропорциональности равна давление паров растворителя в чистом виде.Итак, мы можем написать —

P1 = x1 p1 °

Коллигативные свойства — те свойства, которые зависят от количества растворенных частиц независимо от их природы по отношению к общему количеству частиц, присутствующих в растворе, называются коллигативными свойствами.

Относительное снижение давления пара — Рауль установил, что снижение давления пара не зависит от идентичности частиц растворенного вещества, а зависит только от концентрации частиц растворенного вещества. Мы можем записать —

P1 = x1 p1 °

Давление паров чистого растворителя будет больше, чем у растворителя.Итак, мы можем записать изменение давления пара следующим образом —

∆p1 = p1 ° — p1

= p1 ° — p1 ° x1

= p1 ° (1 — x1)

Как мы знаем, x2 = 1 — x1 Итак, мы можем написать —

∆p1 = x2 p1 °

Если раствор содержит много нелетучих растворенных веществ, то снижение давления пара зависит от суммы мольных долей различных растворенных веществ. Таким образом, приведенное выше уравнение можно записать как —

∆p1 / p1 ° = (p1 ° — p1) / p1 ° = x2 ——— (1)

В приведенном выше уравнении слева — Уравнение с другой стороны называется относительным понижением давления пара, которое равно мольной доле растворенного вещества.

Так как x2 = n2 \ (n1 + n2), уравнение (1) можно записать следующим образом —

(p1 ° — p1) / p1 ° = n2 \ (n1 + n2)

n1 = количество моль растворителя в растворе

n2 = количество молей растворенного вещества в растворе

Для сильно разбавленного раствора n1>> n2, поэтому n2 можно не учитывать, поскольку это очень маленькое значение. Таким образом, мы можем написать —

(p1 ° — p1) / p1 ° = n2 / n1

Поскольку мы знаем количество молей = масса / молярная масса, мы можем написать —

(p1 ° — p1) / p1 ° = (w2 / M2) / (w1 / M1)

(p1 ° — p1) / p1 ° = (w2 / M2) x (M1 / w1)

Где w1 и M1 — масса и молярная масса растворитель, а w2 и M2 — масса и молярная масса растворенного вещества.

Повышение точки кипения — Повышение температуры кипения также зависит только от количества частиц растворенного вещества, а не от природы частиц растворенного вещества.

Если точка кипения чистого растворителя равна Tb °, а точка кипения раствора равна Tb. Повышение температуры кипения будет —

∆Tb = Tb — Tb °

(Изображение будет добавлено в ближайшее время)

Согласно результатам экспериментов, для разбавленных растворов повышение температуры кипения прямо пропорционально моляльному концентрация растворенного вещества в растворе.Таким образом, мы можем записать —

∆Tb ∝ м

При удалении пропорциональности —

∆Tb = Kb m

Где m = моляльность

Kb = константа точки кипения, или константа молярного подъема, или константа Эбулиоскопа. Его единица измерения — К кг / моль.

Если w2 и M2 — масса и молярная масса растворенного вещества, растворенного в w1 грамме растворителя.

m = (w2 / M2) / (w1 / 1000) = (1000 x w2) / (M2 x w1)

∆Tb = (Kb x 1000 x w2) / (M2 x w1)

M2 = ( Kb x 1000 x w2) / (∆Tbx w1)

Понижение точки замерзания — раствор показывает снижение температуры замерзания по сравнению с чистым растворителем.

Точка замерзания — Точка замерзания может быть определена как температура, при которой давление пара вещества в жидкой фазе равно давлению пара в твердой фазе.

Когда мы добавляем в растворитель нелетучее твердое вещество, давление его паров уменьшается (закон Рауля). Из-за снижения давления пара он становится твердым при более низкой температуре. Следовательно, температура замерзания растворителя снижается.

Понижение точки замерзания может быть выражено как —

∆Tf = Tf * — Tf

Где Tf * = точка замерзания чистого растворителя

Tf = точка замерзания растворителя при растворении в нем нелетучих веществ.

∆Tf ∝ м

∆Tf = Kf m

Где ∆Tf = депрессия точки замерзания

m = моляльность

Kf = постоянная депрессии точки замерзания или молярная депрессия или криоскопическая константа

Если w2 и M2 — масса и молярная масса растворенного вещества, растворенного в 1 грамме растворителя.

m = (w2 / M2) / (w1 / 1000) = (1000 x w2) / (M2 x w1)

∆Tf = (Kf x 1000 x w2) / (M2 x w1)

M2 = ( Kf x 1000 x w2) / (∆Tfx w1)

Осмос и осмотическое давление — Процесс движения растворителя через полупроницаемую мембрану к более высокой концентрации растворенного вещества называется осмосом.Осмотическое давление — это минимальное давление, необходимое или приложенное к раствору, чтобы остановить поток его чистого растворителя через полупроницаемую мембрану. Осмотическое давление также является коллигативным свойством. Это зависит от концентрации растворенного вещества в растворе. Это выражается следующим образом —

π = iCRT

Где π = осмотическое давление

i = коэффициент Вант-Гоффа

C = молярная концентрация растворенного вещества в растворе

R = универсальная газовая постоянная

T = температура

Когда давление превышает осмотическое давление, чистый растворитель начинает вытекать из раствора через полупроницаемую мембрану.Это явление называется обратным осмосом.

Экспериментальные значения молярных масс иногда отличаются от теоретических значений молекулярных масс (рассчитанных по коллигативным свойствам растворов). Эти значения известны как аномальные молярные массы.

На этом мы завершаем обзор раздела «Решения». Мы надеемся, что вам понравилось учиться и вы смогли понять концепции. Вы также можете получить отдельные статьи по различным подтемам этого раздела, таким как характеристики типов решений, закон Рауля и т.