04_Лекция

Учение про растворы. Коллигативные свойства
растворов.
Классификация растворов
За агрегатным
состоянием
За содержанием
растворенного
вещества
Газовые
(воздух)
Разведенные
(не больше 30%
Р.в.)
Жидкие
(р-р сахара)
Концентрированные
(больше 30%)
Твердые
(сплавы)
За способностью
веществ
расстворятся
Ненасыщенные
Насыщенные
Пересыщенные
• …у тебя нет ни вкуса, ни запаха, тебя
невозможно описать, тобою
наслаждаются, не ведая, что ты
такое. Нельзя сказать, что
необходима для жизни: ты сама
жизнь.
Антуан де Сент – Экзюпери.
Планета людей.
Свойства воды
• Вода – универсальный растворитель
По растворимости в воде
вещества:
• Растворимые
(более 1,0 г на 100 г
воды)
• Малорастворимые(0,
1 г - 1,0 г на 100 г
воды);
• Нерастворимые
(менее 0,1 г на 100 г
воды).
Процесс растворения
• Физический :
• Диффузия,
перемешивание
• Химический:
• Выделение или
поглощение тепла,
изменение цвета
Современное представление о
процессе растворения:
• Растворение - это физико-химический
процесс. При физическом явлении
разрушается кристаллическая решетка и
происходит диффузия молекул
растворенного вещества. При
химическом явлении в процессе
растворения молекулы растворенного
вещества реагируют с молекулами
растворителя.
1813 год,
Лондон, Лаборатория
Королевского института,
Гемфри Дэви и Майкл
Фарадей.
Молекула воды
диполь
Вода – смесь ассоциатов
1889 г, Лейпциг
• Иван
Алексеевич
Каблуков
• Сванте
Аррениус
Процесс электролитической
диссоциации
• Распад молекул электролита на ионы
Гидратация
• Взаимодействие молекул
электролита с молекулами воды
Водневі зв’язки. Структура води.
Подобное расстворяется
в подобном
Вещества с полярным
и ионным типом х.з.
Вещества с неполярным
типом х.з.
Расстворяются в полярных
расстворителях
Расстворяются в неполярных
расстворителях
s, г/л
50
40
1
30
20
2
10
0
3
20
40
06
80
t,°C
Массовая доля
[w] = доля от 1 або %
w
Объемная доля
m p. p
m p ну
[wV] = доля от 1 або %
wV 
Массово-объемная доля
V p. p
V p ну
100%
[w] = доля от 1 або %
w
Мольная доля
100%
m p. p
V p ну
100%
[w] = доля от 1 або %
 p. p.

100%
 p. p.   р ка
Молярность (молярная концентрация)
CM 
 p. p
V p  ну

[CM] = моль/л
m p. p
M  V р  ну
Нормальность (нормальная концентрация)
CN 
 екв
V р  ну

[CN] = моль/л.
m p. p
M E  V р  ну
CN1 V1 = CN2 V2
CN 2
C N 1  V1

V2
Моляльная концентрация (моляльность)
Cm 
 p. p.
m р  ка
Титр расствора [T]=г/мл, г/л
Т
m p. p.
V р  ну
[Cm] = моль/кг.
Формули пересчета
CM  M
w
10  
CM 
CN
10  р  ну w(%)
M р. р.
10 w

ME
w 
T
100
1000C M
Cm 
1  CM
CN  M E
w
10  
CM
CN

z
C N  CM  z
CM  M
T
1000
w
100  T

1000  T
CM 
M
CN 
1000  T
ME
CN M E
T
1000
Коллигативные
свойства
растворов
Понижение давления
пары над раствором
Повышение температуры
кипения и понижение
температуры замерзания
расствора по сравнением
с чистым расстворителем
Осмотическое давление
 осм 

Vр ну
 R T 
m
 R  T  СМ  R  T
M V р ну
Осмотическое давление организмов
Вид, физиологическое состояние
Растения
Дождевые черви
Пресноводные рыбы
Ссавцы, человек
Воспалительный процесс
π, МПа
0,1 - 1,6
0,36 - 0,48
0,6 – 0,66
0,66 – 0,8
0,97 – 1,7
раствор
изотонический
гипертонический
гипотонический
Физиологический
раствор
и плазма крови
Плазмолиз
Гемолиз
Р, МПа
0,1 МПа
 p. p.
Р0  Р

Р0
 p. p.   р  ка
вода
А
В
0
розчин
0°С
 p. p.
 p. p.  р  ка
 p. p.
P  Po 
 р  ка
Δtкип°
Δtкрист°
100°С
Криві тиску пари чистої
води і розчину
P0  m
M
P  р ка
t,°C
tкип = tкип - tкип;
tзам = tзам - tзам.
tкип = Е  Cm,
tзам = K  Cm.
t,°C
t,°C
Кипение раствора
100
Замерзание воды
Кипение воды
0
τ,хв
Замерзание расствора
τ,хв
t зам  К  Cm  K 
Эбулиоскопия
m p. p. 1000
M  E
m р  ка  М
m p. p. 1000
t кип  m р  ка
Криоскопия
t зам  К  Cm  K 
m p. p. 1000
m р  ка  М
M К
m p. p. 1000
t зам  m р  ка
рексп tкип.експ t зам.експ росм.експ
i



ртеор tкип.теор t зам.теор Росм.теор
Классификация
По агрегатному состоянию дисперсионной
среды и дисперсной фазы
Газ
Жидкость
Твёрдое вещество
Дисперсная среда:
ГАЗ
Дисперсная фаза: ГАЗ
Всегда гомогенная смесь
(воздух, природный газ)
Дисперсная фаза: Жидкость
Туман, попутный газ с капельками нефти,
карбюраторная смесь в двигателях
автомобилей, аэрозоли
Дисперсная фаза:
Твёрдое вещ-во
Пыли в воздухе, дымы, смог,
пыльные и песчаные бури
Дисперсная среда:
Жидкость
Дисперсная фаза: ГАЗ
Шипучие напитки, пены
Дисперсная фаза: Жидкость
Эмульсии. Жидкие среды организма
(плазма крови, лимфа, пищеварительные
соки), жидкое содержимое клеток
(цитоплазма, кариоплазма)
Дисперсная фаза:
Твёрдое вещ-во
Золи, гели, пасты (кисели, студни, клеи)
Речной и морской ил, взвешенные в воде;
Строительные растворы
Дисперсная среда: Твёрдое вещество
Дисперсная фаза: ГАЗ
Снежный наст с пузырьками воздуха
в нём, почва, кирпич и керамика,
пористый шоколад, порошок
Дисперсная фаза: Жидкость
Влажная почва, медицинские и
косметические средства
(мази, тушь, помада и т.д.)
Дисперсная фаза: Твёрдое вещ-во
Горные породы, цветные стёкла,
некоторые сплавы
Классификация дисперсных систем и
растворов
Растворы
Дисперсные системы
Взвеси
Эмульсии
Коллоидные
системы
Гели
Золи
Молекулярные
Молекулярноионные
Ионные
Супензии
Аэрозоли
Дисперсные системы, в которых размер частицы
фазы более 100 нм. Такие системы разделяют на:
Взвеси
(и среда, и фаза - не растворимые
в друг друге жидкости)
(среда – жидкость, а фаза –
не растворимое в ней вещество)
Эмульсии
(взвеси в газе мелких частиц жидкостей
или твёрдых веществ)
Супензии
Аэрозоли
Коллоидные
системы
-это большинство жидкостей живой клетки
(цитоплазма, ядерный сок) и живого организма
(кровь, лимфа, тканевая жидкость)
Гели
Золи
Студенистые осадки, образующиеся
при коагуляции золей
Коагуляция -
явление слипания коллоидных
частиц и выпадения их в осадок
Эффект Тиндаля
рассеяние света при прохождении светового пучка через
оптически неоднородную среду. Обычно наблюдается в виде
светящегося конуса (конус Тиндаля), видимого на тёмном фоне.
Характерен для растворов коллоидных систем (например,
золей металлов, разбавленных латексов, табачного дыма), в
которых частицы и окружающая их среда различаются по
преломления показателю. На Т. э. основан ряд оптических
методов определения размеров, формы и концентрации
коллоидных частиц и макромолекул. Назван по имени
открывшего его Дж. Тиндаля.
Слева – раствор крахмала,
справа - вода
Роль дисперсных систем
Для химии наибольшее значение имеют дисперсные системы,
в которых средой является вода и жидкие растворы.
Природная вода всегда содержит растворённые вещества.
Природные водные растворы участвуют в процессах
почвообразования и снабжают растения питательными
веществами. Сложные процессы жизнедеятельности,
происходящие в организмах человека и животных, также
протекают в растворах. Многие технологические процессы в
химической и других отраслях промышленности, например
получение кислот, металлов, бумаги, соды, удобрений
протекают в растворах.