 |
Дисперсные системы. Понятие о дисперсной системе. Дисперсная фаза и дисперсионная среда. Классификация дисперсных систем. Понятие о коллоидных системах.
|
|
|
|
Чистое вещество - это вещество, которое состоит из одинаковых молекул или из ионных атомных или металлических кристаллов, постоянный состав которых может быть отражён с помощью единственной формулы.
Только изучение веществ в чистом виде даёт представление об их истинных физических и химических свойствах, а следовательно, позволяет правильно использовать вещества. Вместе с тем, понятие "чистое вещество" условно, так как невозможно получить абсолютно чистое вещество, оно всё равно содержит примеси других веществ. Поэтому чистым веществом считается такое вещество, в котором примеси не влияют на его физические и химические свойства.
Смеси - это системы состоящие из нескольких веществ - компонентов. Различные образцы смесей могут содержать одни и те же компоненты в любых соотношениях. Находясь в смеси с другими веществами, каждое из них сохраняет свои индивидуальные свойства, так что свойства смеси определяются суммой свойств её составных частей.
Смеси могут быть однородными и неоднородными.
Однородными называют такие смеси, в которых даже с помощью микроскопа нельзя обнаружить частицы веществ, образующих смесь. Растворы, смеси газов и некоторые твёрдые смеси являются однородными.
Неоднородные смеси - это смеси, в которых невооружённым глазом или с помощью микроскопа можно заметить частицы веществ, составляющих смесь. Это мутная вода, бетонный раствор.
| СМЕСИ | |
| Однородные (гомогенные) | Неоднородные (гетерогенные) |
| Однородными называют такие смеси, частицы в которых нельзя обнаружить ни визуально, ни с помощью оптических приборов, поскольку вещества находятся в раздробленном состоянии на микроуровне | Неоднородными называют смеси, в которых частицы можно обнаружить либо визуально, либо с помощью оптических приборов. Причём эти вещества находятся в разных агрегатных состояниях (фазах) |
| Примеры смесей | |
| Истинные растворы (поваренная соль + вода, раствор спирта в воде) | Суспензии (твёрдое+жидкость), например вода+песок |
| Твёрдые растворы, сплавы, например,латунь, бронза. | Эмульсии (жидкость+жидкость), например вода +жир |
| Газовые растворы (смеси любых количеств и любого числа газов) | Аэрозоли (газ+жидкость), например туман |
| Способы разделения смесей | |
| Дистилляция (вода-поваренная соль) | Фильтрование(вода-песок) |
| Кристаллизация (вода-сахар) | Отстаивание(вода-мел) |
| Выпаривание (вода-поваренная соль) | Центрифугирование (вода-мел) |
| Перегонка (нефть) | Магнитная сепарация (железо-медь) |
Контрольные вопросы:
|
|
|
1. Дайте определение ковалентной связи. Какие два механизма ее образования вы знаете?
2. Дайте определение ковалентной неполярной связи. Приведите примеры.
3. Дайте определение ковалентной полярной связи. Приведите примеры.
4. Можно ли рассматривать ионную связь как ковалентную? Почему?
5. Дайте определение понятия «катион». Какие группы катионов вы знаете?
6. Дайте определение понятия «анион». Какие группы анионов вы знаете?
7. Исходя из понятий «катион» и «анион» дайте еще одно определение ионной связи.
8. Дайте определение понятий «кристаллическая решетка», ионная кристаллическая решетка».
9. Какими физическими свойствами характеризуются вещества с ионными кристаллическими решетками?
10. Среди перечисленных веществ KCl, AlCl3, BaOFe2O3, Fe2(SO4)3, H2SO4, SiO2, NH3 – определите соединения с ионной кристаллической решеткой.
11. Дайте определение водородной связи.
12. Каков механизм возникновения водородной связи?
13. Какими особыми свойствами обладают вещества с межмолекулярной водородной связью?
14. Какую роль играет межмолекулярная водородная связь в природе и практической деятельности человека?
|
|
|
15. Какими особенностями характеризуется строение атомов металлов? Какое положение в таблице Менделеева занимают металлы?
16. Дайте определение металлической связи. Что общего у нее с ионной и ковалентной связями?
17. Какое строение имеет металлическая кристалическая решетка?
18. Какие физические св-ва металлов определяются их кристалическим строением?
19. На какие группы делятся чистые в-ва? Существуют ли абсолютно чистые в-ва? Является ли дистилированная вода чистым веществом?
20. Дайте определение истинных растворов. Как выражают состав истинных растворов?
21. Чем отличаются дисперсные системы от истинных растворов? На какие группы их делят? Приведите примеры и покажите значение этих систем в природе и жизни человека.
22. Что такое суспензия? Эмульсия? Что между ними общего и чем они отличаются? Приведите примеры суспензий и эмульсий, с которыми вы сталкивались в жизни
23. Чем отличаются коллоидные растворы от истинных? Как их различить опытным путем?
Тема.1.4: Вода. Растворы. Электролитическая диссоциация
Перечень изучаемых вопросов:
1. Вода. Растворы. Растворение. Вода как растворитель. Растворимость веществ. Насыщенные, ненасыщенные, пересыщенные растворы. Зависимость растворимости газов, жидкостей и твердых веществ от различных факторов. Массовая доля растворенного вещества.
2.Электролитическая диссоциация. Электролиты и неэлектролиты. Электролитическая диссоциация. Механизмы электролитической диссоциации для веществ с различными типами химической связи. Степень электролитической диссоциации. Сильные и слабые электролиты. Основные положения теории электролитической диссоциации. Кислоты, основания и соли как электролиты.
Вода. Растворы. Растворение. Вода как растворитель. Растворимость веществ. Насыщенные, ненасыщенные, пересыщенные растворы. Зависимость растворимости газов, жидкостей и твердых веществ от различных факторов. Массовая доля растворенного вещества.
Растворами называются гомогенные системы, состоящие из растворителя растворенного вещества и продуктов их взаимодействия.
К растворам относятся смеси газов, растворы различных веществ в жидкостях и твердые растворы (сплавы). Наиболее распространены жидкие растворы.
|
|
|
Если раствор соприкасается с большим количеством растворенного вещества, то через некоторое время раствор становится насыщенным.
Между раствором и твердым веществом устанавливается динамическое равновесие, т.е. в насыщенном растворе одновременно идут 2 процесса: растворение и кристаллизация.
Раствор, в котором в 100 г растворителя масса растворенного вещества равно его растворимости называется насыщенным.
Раствор, в котором в 100 г растворителя находится растворенного вещества меньше, чем его растворимость называется ненасыщенным.
Раствор, в котором в 100 г растворителя находится растворенного вещества больше, чем его растворимость называется пересыщенным.
На растворимость веществ в общем случае оказывает влияние природа растворяемого вещества и природа растворителя, температура, давление. Влияние природы растворителя и растворяемого вещества Известно, например, что молекулярные кристаллы, структурными единицами которых являются молекулы с ковалентным неполярным типом связи (сера и др.), практически нерастворимы в воде, так как энергия разрушения кристаллической решетки настолько велика, что не компенсируется теплотой сольватации.
В настоящее время еще нет полной теории растворов, разработанной в кой степени, чтобы можно было в любом случае определить свойства створа по свойствам его компонентов и составу. Очень давно опытным путем установлено правило, согласно которому Подобное растворяется в подобном. Так, вещества с ионным (соли, щелочи) или полярным (спирты, альдегиды) типом связи хорошо растворимы в полярных растворителях, например, в воде. И наоборот, растворимость кислорода в бензоле, например, на порядок выше, чем в воде, так как молекулы С6Н6 неполярны. Растворимость газов в жидкостях может меняться в очень широких пределах. Так, например, в 100 объемах воды при 20°С растворяется 1,54 объема азота, 2 объема водорода, 2,3 объема оксида углерода (II), 3 объема кислорода, 88 объемов оксида углерода (IV). В этих же условиях в 1 объеме воды растворяется свыше 400 объемов хлороводорода и 700 объемов аммиака. Большую растворимость аммиака объясняют химическим взаимодействием с водой, а хлороводорода — его диссоциацией на ионы под действием диполей воды. Влияние природы растворителя можно проиллюстрировать следующим примером: при 0 °С и давлении 1 атм в 100 г воды растворяется 89,5 г NH3, в метиловом спирте он растворяется в количестве 42 г, а в этиловом — только 25 г.,
|
|
|
Растворимость жидкостей в жидкостях очень сложным образом зависит от их природы. Можно выделить три класса жидкостей, различающихся способностью к взаимному растворению. 1. Жидкости, практически не растворяющиеся друг в друге (например,,H20-Hg,H20-CeHe). 2. Жидкости, неограниченно растворяющиеся друг в друге (например, •Н20 - С2Н5ОН, Н20 - СНзСООН). 3. Жидкости, ограниченно растворяющиеся друг в друге (Н20 - С2Н5ОС2Н5, Н20 - CeH5NH2). Например, эфир растворяется в воде в небольшом количестве. При добавлении к воде больших количеств эфира образуются два слоя (две фазы): верхний — эфирный и нижний — водный. Верхний слой представляет собой насыщенный раствор;воды в эфире и содержит 1,2% воды и 98,8% эфира, нижний слой — насыщенный раствор эфира (6,5%) в воде (93,5%). Растворимость твердых веществ в жидкостях в первую очередь Определяется характером химических связей в их кристаллических решетках. Выше уже было отмечено, что молекулярные (или атомные) кристаллы, структурными единицами которых являются атомы или молекулы с ковалентным неполярным типом связи, практически не раствори- мы в воде (например, графит, алмаз, сера, кристаллический иод и др..
Влияние характера химических связей можно проиллюстрировать на ряде известных веществ. Так, натриевые соли муравьиной и уксусной кислот очень хорошо растворимы в воде, а мыла — соли стеариновой, пальмитиновой и олеиновой кислот — растворимы в воде в очень незначительной степени. Растворимость фенола в воде мала (С6Н5ОН — полярные молекулы, но большой углеводородный радикал). Фенолят натрия C6H5ONa — ионное соединение, и, хотя радикал в анионе СвН50~ тот же, что и в феноле, растворимость фенолята много выше растворимости фенола. Очень характерна растворимость кристаллического хлорида фенил аммония CeH5NH3CI (органическая соль с полярным характером связи) в полярной воде и неполярном бензоле. В первом случае соль хорошо растворима, щ бензоле — практически не растворима. Неорганические соли имеют различную растворимость в воде. Так, все соли азотистой и азотной кислот хорошо растворимы в воде. Подавляющее большинство фторидов, бромидов и иодидов также хорошо растворимы в воде. Средние соли угольной кислоты, за исключением солей аммония и щелочных металлов, нерастворимы в воде, а все гидрокарбонаты растворимы. Из сульфатов нерастворимыми или малорастворимыми являются соли щелочноземельных металлов, серебра и свинца. Среди фосфатов растворимыми являются соли аммония, натрия и калия. Большинство солей аммония и щелочных металлов являются растворимыми.
|
|
|
Все сказанное выше наглядно иллюстрируется таблицей растворимости кислот, оснований и солей в воде, приведенной в конце книги — обязательно проанализируйте эту таблицу после прочтения настоящего раздела. Влияние температуры на растворимость газов, жидкостей в твердых веществ. С повышением температуры растворимость почти всех твердых веществ увеличивается. Изменение растворим при этом происходит неравномерно и у каждого вещества по-разному. Растворимость же поваренной соли лишь незначительно изменяется по мере повышения температуры, о чем свидетельствует почти горизонтальная кривая ее растворимости. Так же, как и для твердых веществ, в большинстве случаев взаимная растворимость жидкостей увеличивается с увеличением температуры. Очень сложный характер носит температурная зависимость растворимости ограниченно смешивающихся жидкостей. С изменением температуры ограниченная растворимость может перейти в неограниченную и наоборот. Температура, выше или ниже который жидкости смешиваются мел собой в неограниченных количествах, получила название критическо" температуры растворения. В отличие от большинства твердых веществ и жидкостей раствори мость газов в жидкостях с повышением температуры уменьшается, вестно, что если оставить в теплом помещении стакан с холодной водо* то через некоторое время внутренние стенки стакана покрываются пузырьками воздуха. Объясняется это тем, что скорость отрыва молекул растворенного газа от жидкости увеличивается с повышением температуры в большей степени, чем скорость, с которой молекулы газа ударяю' о поверхность жидкости и растворяются в ней. Таким образом, с повышением температуры растворимость газов жидкостях уменьшается.
Влияние давления. В отличие от твердых веществ и жидкостей, на растворимость газов очень сильно влияет давление, под которым находит-газ. Действительно, при данной температуре и давлении газ растворяется жидкости до тех пор, пока скорость отрыва молекул газа от поверхности станет равной скорости, с которой молекулы газа проникают в жидкость, тогда устанавливается состояние равновесия, жидкость становится нашейной газом. Если же давление газа увеличить, например, в два раза, то " столько же раз увеличится и концентрация его молекул над жидкостью, а следовательно, и скорость растворения газа. Равновесие нарушится. Чтобы этом новом давлении снова установилось равновесие, концентрация эренньгх молекул газа, очевидно, тоже должна увеличиться в два раза. В общем виде зависимость растворимости газов от давления выражена-законом Генри: при постоянной температуре растворимость газа в жидкости прямо пропорциональна его давлению над жидкостью: C(X) = KtP(X), (6.3) С(Х) — концентрация газа в насыщенном растворе, моль/л; КТ — постоянная Генри для газа X, моль-л"1-Па"1; Р(Х) — давление газа X над вором, Па. ' Закону Генри строго подчиняются только такие газы, растворимость которых сравнительно невелика и которые не вступают в химическое взаимодействие с растворителем. Для таких газов зависимость (6.3) справедлива вплоть до давления 1 атм с точностью 1 - 3%. В свое время Дальтон показал, что растворимость индивидуальных га-находящихся в смеси с другими, прямо пропорциональна их парци-4м давлениям, а не общему давлению смеси.
Молярная концентрация См показывает число моль растворённого вещества в 1 литре раствора.
См = · 1000, где: m х - масса вещества, г.
Mх - молярная масса вещества, г/моль.
V - объём вещества, мл или см3.
Моляльная концентрация Сm число моль растворённого вещества в 1 кг растворителя.
Сm = · 1000, где: m х - масса вещества, г.
Mх - молярная масса вещества, г/моль.
L - масса растворителя, г.
Концентрация в массовых долях (или %) показывает число грамм
растворённого вещества в 100 г раствора.
C (%)= · 100, где: m х - масса вещества, г.
m - масса раствора, г.
Молярная концентрация эквивалентов показывает число эквивалентов вещества, содержащихся в 1 л раствора.
C х = · 1000
C х 1 · V1 = C х 2 · V2 - закон эквивалентов
Все вещества взаимодействуют в равных эквивалентных количествах - закон эквивалентов.
Электролитическая диссоциация. Электролиты и неэлектролиты. Электролитическая диссоциация. Механизмы электролитической диссоциации для веществ с различными типами химической связи. Гидратированные и негидратированные ионы. Степень электролитической диссоциации.
|
|
|
