МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

Растворы

по дисциплине "Химия»

для бакалавров 1-го курса по направлениям:

"Строительство", "Стандартизация и метрология", "Товароведение", "Технология художественной обработки материалов", "Техносферная безопасность", "Эксплуатация транспортно-технических машин и комплексов", "Технология транспортных процессов" всех профилей дневного и заочного обучения

Ростов-на-Дону

УДК 541.2

Растворы: методические указания по дисциплине «Химия» для бакалавров 1-го курса.– Ростов н/Д: Рост. гос. строит. ун-т, 2011. – 8 с.

Изложена информация по классификации, номенклатуре, химическим свойствам и получению основных классов неорганических соединений.

Предназначены для бакалавров 1-го курса, обучающихся по направлениям "Строительство", "Стандартизация и метрология", "Товароведение", "Технология художественной обработки материалов", "Техносферная безопасность", "Эксплуатация транспортно-технических машин и комплексов", "Технология транспортных процессов" всех профилей дневного и заочного отделений.

Электронная версия находится в библиотеке, ауд. 224.

УДК 541.2

Составитель: канд. хим. наук, доц. Л.М. Астахова

Редактор Т.М. Климчук

Доп. план 2011 г., поз. 112

__________________________________________________________________

Подписано в печать 14.07.11. Формат 60x84/16. Бумага белая. Ризограф.

Уч.-изд.л. 0,5. Тираж 100 экз. Заказ 316

__________________________________________________________________

Редакционно-издательский центр

Ростовского государственного строительного университета

344022, Ростов-на-Дону, ул. Социалистическая, 162

строительный университет, 2011

Растворы имеют огромное значение в минеральной и органической жизни Земли, в науке, технике, строительстве.

Р а с т в о р - однородная в фазовом отношении сложная система переменного состава.

	Т в е р д ы е (минералы, сплавы)
Растворы

Ж и д к и е (раствор NaCl в воде)
	Г а з о о б р а з н ы е (воздух – 21 % О₂ + 78 % N₂ + 1 % др. газов)

Наиболее распространены жидкие растворы. Они состоят из р а с т в о р и т е л я (жидкость) и растворенного вещества. Например: раствор газа в жидкости – кислород

в воде; раствор твердого вещества в жидкости – сахар в воде; раствор жидкости в жидкости – серная кислота в воде. В случае смеси жидкостей растворителем является жидкость, которая содержится в большем количестве. Кроме того, жидкими растворами являются и те, в которых растворитель не вода, а другая жидкость (спирт, ацетон, толуол, керосин и др.).

Способность вещества растворяться всегда ограничена, исключение составляют жидкости, смешивающиеся друг с другом в разных соотношениях, например вода и этиловый спирт. Количество вещества, которое может раствориться при данной температуре в определенном количестве растворителя, называется р а с т в о р и м о с-

т ь ю (S). Единицы измерения растворимости г или моль растворенного вещества в 1 дм³ растворителя; г растворенного вещества в 100 г растворителя. Растворимость разных веществ в воде при постоянной температуре различается весьма сильно. Хорошо растворимыми считаются вещества, которые растворяются в воде более 10 г/л. Слабо растворимые – растворяются в воде в диапазоне от 0,01 до 10 г/л. Практически нерастворимые – растворяются в воде менее 0,01 г/л. Раствор, в котором при данной температуре вещество больше растворяться не может, называется н а с ы щ е н н ы м

(С= S, здесь С – концентрация растворенного вещества). Н е н а с ы щ е н н ы й раствор содержит меньшерастворенного вещества, чем насыщенный (С< S) при данной температуре; п е р е с ы щ е н н ы й раствор содержит растворенного вещества больше, чем насыщенный (С > S). Растворимость веществ обычно зависит от температуры. Растворимость большинства твердых и жидких веществ с повышением температуры увеличивается, газообразных - уменьшается.

Растворение - сложный физико-химическийц процесс. С одной стороны, растворяющееся вещество удаляется с поверхности кристалла и равномерно распреде- ляется по объему растворителя - физический процесс (диффузия). Скорость диффузии оказывает значительное влияние на скорость растворения. С другой - частицы растворенного вещества и растворителя взаимодействуют друг с другом - химический процесс (с о л ь в а т а ц и я). Если растворителем является вода, то говорят о г и д р а- т а ц и и растворенного вещества. Гидратная оболочка довольно прочно связана с частицами растворенного вещества и при его выделении из раствора входит в состав кристаллов.

CuSO₄ + H₂O ¾¾¾¾¾® синий р-р ¾¾¾¾¾® CuSO₄ 5H₂O

растворение выпаривание

CuSO₄- вещество белого цвета; CuSO₄ 5H₂O – кристаллогидрат меди - вещество синего цвета. Вода, входящая в состав кристаллогидрата, называется кристаллизационной.

Помимо наличия кристаллогидратов, доказательством того, что растворение хими- ческий процесс, является тепловой эффект при растворении. Например, если поместить в стакан с водой твердую соль NH₄NO_3,то в результате растворения последней темпе- ратура раствора понижается так сильно, что стакан примерзает к поверхности,на которой стоит, если она смочена водой; при добавлении H₂ SO₄в стакан с водой последний заметно нагревается.

Установлено, что тепло поглощенное при растворении (отрицательный тепловойэффект ) затрачивается на разрушение кристаллической решетки и диффузия раство- ряющегося вещества на весь объем раствора (физический

процесс). Причиной положительного теплового эффектаслужит образование сольватов (химический процесс).

Общий тепловой эффект растворения - алгебраическая сумма положительного и отрицательного тепловых эффектов. В зависимости от природы растворяемого вещества соотношение положительного и отрицательного эффектов при растворении меняется и, следовательно, меняются величина и знак суммарного теплового эффекта.

Любой растворитель характеризуется параметрами: давление насыщенного пара, осмотическое давление, температуры кипения и замерзания. Для разбавленных растворов неэлектролитов аналогичные свойства изменяются пропорционально концентрации растворенного вещества и описываются законами Ф. Рауля и Я. Вант-Гоффа.

I закон Рауля

Давление насыщенного пара растворителя над раствором всегда меньше, чем над чистым растворителем. При этом чем больше концентрация растворенного вещества, тем больше понижается давление пара над раствором.

P = P^o× c^o,

где c^o – молярная доля растворителя в растворе; Р и Р^о - соответственно давление пара растворителя над раствором и растворителем.

II закон Рауля

Температура кипения раствора Т₂ выше температуры кипения чистого растворителя Т₁( DТ_кип = Т₂- Т₁). При этом чем выше концентрация раствора, тем выше температура кипения.

DТ_кип= Е×С .

Растворы замерзают при более низкой температуре, чем чистый растворитель. При этом, чем выше концентрация растворённого вещества, тем ниже температура замерзания

DТ_зам = К×С ,

где С – концентрация раствора; Е – эбулиоскопическая постоянная, которая равна повышению температуры кипения при растворении 1 моля вещества в 1 кг растворителя; К – криоскопическая постоянная, которая численно равна понижению температуры замерзания при растворении 1 моль вещества в 1 кг растворителя.

Закон Вант-Гоффа

Осмотическое давление равно такому давлению, которое нужно приложить к раствору для предотвращения проникновения в него растворителя

p = С× R×T ,

где p - осмотическое давление; R – газовая постоянная, равная 8,314 Дж/К×моль;

Т – температура, К.