Михаил Бармин - Общая и Неорганическая химия с примерами решения задач

3) В частности, в случае изменения концентрации для процессов, протекающих в газах, значимым является изменение давления

3H2 + N2 < === > 2NH3

Для этих процессов при увеличении давления равновесие смещается в сторону меньшего числа молекул (когда объем ре-агируюших веществ превышает объем образующихся продуктов реакции). В том случае, когда в процессе реакции не происходит изменения объемов, изменение давления не приводит к смещению химического равновесия.

Общий ответ о возможном смещении химического равновесия заключен в эмпирическом принципе Ле Шателье:

Если на систему, находящуюся в равновесии оказать какое-либо внешнее воздействие, то в результате процессов происходящих в ней, химическое равновесие будет смещаться в сторону того процесса, который это воздействие будет уменьшать.

Однако известно, что в тех случаях, когда в процессе реакция образуется легколетучее, малодиссоциируемое или труд-норастворимое вещество, реакции практически происходят до конца.

Впервые данное положение было сформулировано Бертол-

ле:

Если в обратимой реакции образуются легко летучие, мало растворимые или мало диссоциирующие химические соединения, то равновесие смещается в сторону их образования.

Для равновесных процессов ΔG = 0

Из термодинамики известно, что ΔG = – RT • lnK, где К – константа химического равновесия.

Данное уравнение устанавливает связь между изменением свободной энергии Гибса и константой химического равнове-сия. При расчетах используется следующее уравнение:

ΔG = ΔH – TΔS = 0

ΔH = TΔS

TРАВН = ΔH/ΔS

Девиз: РАСТВОР – ХИМИЧЕСКАЯ СИСТЕМА

ЛЕКЦИЯ 8

ОБЩИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ И СВОЙСТВА

РАСТВОРОВ НЕЭЛЕКТРОЛИТОВ

План лекции:

Теории растворов.

Свойства растворов неэлектролитов.

Способы выражения концентрации растворов.

В зависимости от агрегатного состояния вещества различают так называемые 9 дисперсных систем. Если в каком-нибудь веществе (среде) распределяется другое вещество, то такая сис

тема называется дисперсной.

I.

1) Т-Т

2) Т-Ж

3) Т-Г

II.

4)

Ж-Г

5)

Ж-Т

6)

Ж-Ж

III. 7)

Г-Т

8)

Г-Г

9)

Г-Ж

Наиболее важное значение в химии приобретают системы I и II группы т.е. твердые и жидкие растворы. Условно жидкие растворы разделяют на:

1) взвеси (Ø частиц > ммк) : а) суспензия, 6) эмульсия; 2) одно-родные (Ø частиц < 1 мм) (истинные, молекулярные растворы); 3) промежуток между 1) и 2) занимают коллоидные растворы.

Таким образом, растворы представляют собой гомогенную систему переменного состава, находящегося в состоянии подвижного динамического равновесия.

1.Теории растворов

Растворы представляют собой сложную систему, образовавшуюся в результате распределения между молекулами растворителя молекул растворенного вещества.

К концу XIX века при объяснении строения растворов существовали 2 теории:

1) физическая (Аррениуса), 2) химическая (Менделеева).

В соответствии с физической теорией предположим, что молекулы растворяемого вещества и растворителя представляют собой однородную механическую смесь; предполагается что между молекулами растворителя и растворяемого вещества отсутствуют какие-либо взаимодействия.

Однако, многочисленные эксперименты противоречили основным положениям этой теории. Как известно, процесс растворения жидкости, твердого и газообразного вещества сопровождается тепловыми эффектами (H2SO4 + Н2О, KOH+H2O + Q

и др.), а также изменением их общего объема (C2H5OH + H2O). Кроме того, при растворении веществ изменяются физические и химические свойства молекул и ионов растворимого вещества (CuSO4 + H2O). Происходит изменение окраски и для многих соединений известны кристаллические вещества, содержащие в своем составе молекулы растворителя. Для воды – кристаллогидраты, причем многие кристаллогидраты являются устойчивыми соединениями. Поэтому важнейшим в химической теории является то положение, что молекулы растворимого вещества и растворителя взаимодействуют между собой с образованием ассоциатов, представляя собой соединения

переменного состава.

Этот процесс взаимодействия между молекулами раство-римого вещества и растворителя носит название сольвата-ции и если растворитель – это вода, то гидратации, т.е каж-дая молекула или ион окружены сольватной или гидратной оболочкой.

В дальнейшем, химическая теория растворов была усовершенствована в работах Каблукова и Кистяковского.

2. Способы выражения концентрации растворов

Важной характеристикой любого раствора является его состав раствора, который выражается в его концентрации. Количество растворенного вещества, содержащегося в определенном количестве растворителя или раствора, называется концентрацией. В химии условно считают, что концентрированным является такой раствор, когда концентрация растворенного вещества примерного одного порядка с концентрацией растворителя. Разбавленный раствор – когда концентрация растворимого вещества значительно меньше концентрации растворителя.

Кроме того, в химии различаются насыщенные, ненасыщенные и пересыщенные растворы. Насыщенным раствором называется такой раствор, в котором между твердым компонентом и раствором соблюдается состояние динамического равновесия, т.е. число молекул, перешедших из кристаллического состояния в раствор (процесс растворения) равно числу молекул, перешедших из раствора в кристаллы (процесс кристаллизации). Ненасыщенный – раствор, для которого концентрация растворимого вещества меньше концентрации насыщенного раствора при данном значении температуры. Пересыщенный – раствор, для которого концентрация выше концентрации растворимого вещества насыщенного раствора. Состояние пересыщения является неустойчивым.

Массовая доля (процентная концентрация) показывает сколь

ко граммов вещества растворено в 100 граммах раствора. Пример: 100г. 5%-ного раствора = 5 г вещества + 95 г воды. Моляльная концентрация – показывает количество молей

растворенного вещества в 1 кг растворителя.

Эквивалентная концентрация показывает – сколько экви

валент растворимого вещества, находится в 1 литре раствора.

Мольная доля – отношение числа молей растворимого ве

щества к общему числу молей в растворе: N1

= n1 /(n1

+ n2), где

n1

– число молей растворенного вещества; n2 – число молей

растворителя.

Титр – показывает, сколько миллиграммов вещества, со

держится в 1 мл раствора

N•Э

Т = –, где N – нормальность раствора,

1000

Э – эквивалент вещества.

3. СВОЙСТВА РАСТВОРОВ НЕЭЛЕКТРОЛИТОВ

3.1 ОСМОС. ОСМОТИЧЕСКОЕ ДАВЛЕНИЕ

В том случае, когда при смешении растворов отсутствует полупроницаемая мембрана (перегородка) наблюдается явление двусторонней диффузии, т.е. молекулы растворителя проникают в раствор, а