- •Ведение
- •1. Строение атома
- •Квантовые числа
- •Принципы распределения электронов в атоме
- •2. Периодический закон д.И. Менделеева
- •Периодические свойства элементов
- •3. Энергетика химических процессов
- •Внутренняя энергия
- •Первое начало термодинамики. Энтальпия
- •Второе начало термодинамики. Энтропия
- •Энергия Гиббса
- •4. Скорость химической реакции
- •5. Химическое равновесие
- •Факторы, влияющие на смещение равновесия
- •6. Растворы
- •Энергетика процесса растворения
- •Растворимость
- •Способы выражения концентрации растворов
- •7. Растворы неэлектролитов
- •Давление пара растворов. Закон Рауля
- •Замерзание и кипение растворов
- •8. Растворы электролитов
- •Степень диссоциации
- •Слабые электролиты. Константа диссоциации
- •Кислоты, основания, соли с точки зрения теории электролитической диссоциации
- •Реакции обмена в растворах электролитов
- •Диссоциация воды. Водородный показатель
- •9. Гидролиз солей
- •10. Окислительно-восстановительные реакции
- •Процесс окисления
- •11. Электродные потенциалы
- •Ряд напряжений металлов
- •Гальванические элементы
- •12. Магний, кальций, жесткость воды
- •Физические и химические свойства
- •Жесткость воды
- •13. Кремний
- •Физические свойства
- •Химические свойства
- •14. Основы химии вяжущих материалов
- •Воздушные вяжущие
- •Гидравлические вяжущие
- •Коррозия цементного камня и бетона
- •Библиографический список
6. Растворы
Раствор – это гомогенная система, состоящая из двух и более компонентов, относительные количества которых могут изменяться в широких пределах. Вещество, взятое в избытке и служащее средой, в которой идет растворение, называется растворителем. Вещество, которое растворяется, называется растворяемым веществом.
Процесс растворения – физико-химический и складывается из следующих стадий: 1. Разрушение структуры растворяемого вещества. 2. Химическое взаимодействие частиц растворителя и растворенного вещества. Процесс взаимодействия частиц растворителя и растворённого вещества называется сольватацией (если растворителем является вода – гидратацией), продукты взаимодействия называются сольватами или гидратами. 3. Распределение сольватированных (гидратированных) частиц в объеме растворителя.
Энергетика процесса растворения
Количество теплоты, которое выделяется или поглощается при растворении 1 моль вещества, называется энтальпией растворения. Энтальпия растворения твердого вещества складывается из энтальпии разрушения кристаллической решетки растворяемого вещества (эндотермический процесс) и энтальпии гидратации (экзотермический процесс).
∆Нрастворения = ∆Нразруш. + ∆Нгидрат.
Если ∆Нразруш > ∆Нгидрат, то ∆Нрастворения > 0.
Если ∆Нгидрат > ∆Нразруш , то ∆Нрастворения < 0.
∆Gрастворения = ∆Нрастворения − T∆Sрастворения
При растворении твердых веществ в воде ∆Нрастворения может быть > 0 и < 0. ∆Sрастворения всегда > 0. При растворении твердых веществ в воде определяющую роль играет энтропийный фактор, поэтому независимо от знака ∆Нрасв.,
∆Gрастворения всегда < 0, и процесс растворения твердых веществ в воде протекает самопроизвольно.
При растворении газов в воде ∆Нрастворения < 0, ∆Sрастворения < 0. В данном случае определяющую роль играет энтальпийный фактор, поэтому независимо от знака ∆Sраств, ∆Gраств. < 0, и растворение газа в жидкости идет самопроизвольно.
Растворимость
Процесс растворения обратимый. Наряду с ним идет выделение растворенного вещества из раствора. Когда скорости этих процессов сравняются, растворение прекратится и раствор станет насыщенным. Раствор, в котором данное вещество при данной температуре больше не растворяется, называется насыщенным. Для него ∆G = 0. Если концентрация раствора меньше той, которая требуется для насыщения, раствор называется ненасыщенным. Для ненасыщенного раствора ∆G< 0. Если концентрация раствора больше той, которая требуется для насыщения, раствор называется пересыщенным. Для пересыщенного раствора ∆G > 0.
Способность одного вещества растворяться в другом называется растворимостью. Количественной характеристикой растворимости является коэффициент растворимости, который выражается массой безводного вещества, растворяющегося при данных условиях в 100 г растворителя с образованием насыщенного раствора. Растворимость газа определяется объемом газа, растворяющегося при постоянной температуре в одном объеме растворителя с образованием насыщенного раствора.
Растворимость зависит от природы растворяемого вещества и растворителя, температуры и давления (для газов).
1. Природа растворяемого вещества.
Кристаллические вещества подразделяются на:
P – хорошо растворимые (более 1,0 г на 100 г воды);
M – малорастворимые (0,1 г - 1,0 г на 100 г воды);
Н – практически нерастворимые (менее 0,1 г на 100 г воды).
Если газ химически взаимодействуют с водой, его растворимость велика (HCl, NH3, CO2, SO2), если не взаимодействует – растворимость незначительна (O2, H2).
2. Природа растворителя
При образовании раствора связи между частицами каждого из компонентов заменяются связями между частицами разных компонентов. Чтобы новые связи могли образоваться, компоненты раствора должны иметь однотипные связи, т.е. быть одной природы. Поэтому ионные вещества хорошо растворяются в полярных растворителях и плохо в неполярных, а молекулярные вещества – наоборот.
3.Температура
Применим принцип Ле Шателье к обратимой системе
Кристалл + вода ↔ насыщенный раствор, ∆Нраств
Если ∆Нрастворения < 0, то при увеличении температуры равновесие смещается влево и растворимость твердого вещества в воде уменьшается. Если ∆Нраств > 0, то при увеличении температуры равновесие смещается вправо и растворимость увеличивается.
Растворимость газов в воде – процесс экзотермический, поэтому с повышением температуры растворимость газов уменьшается, а с понижением - увеличивается.
4. Давление
С повышением давления растворимость газов в жидкостях увеличивается, а с понижением уменьшается.