Растворы

Эбуллиоскопические и криоскопические свойства растворов. i (степеней свободы ТД системы) = число независимых компонентов системы – число фаз + 2. Смотрится по фазовой диаграмме воды. В тройной точке число фаз = 3. Закон Вант-Гоффа. Осмотическое давление P — давление, которое необходимо приложить к раствору с большей концентрацией, чтобы преодолеть транспортировку растворителя. Численно равно давлению, которое создало бы растворённое вещество, находясь в объёме раствора в газообразном состоянии при данной температуре. P = [ i ]CRT. Закон Рауля показывает зависимость давление пара растворителя от C: Для идеального раствора: P^{над раствором} = p₁⁰ * x₁. p₁⁰ — давление пара чистого растворителя; x₁ — концентрация растворённого вещества. Для реального раствора: P^{над раствором} = p₁⁰a₁⁰, а₁ — активность растворённого вещества. Для неэлектролитов: T_кип = К_эбС_m; T_зам = К_крС_m. С_m [моль/кг] — моляльная концентрация. Для реальных растворов: T_кип = iК_эбС_m; T_зам = iК_крС_m. Изотонический коэффициент i = T_{зам / кип}(теор) / T_{зам / кип}(эксп) = P(теор) / P(эксп). i > 1: электролит; i = 1: неэлектролит; i < 1: ассоциат. C_m(эксп) = Т_кип (эксп) / К_эб (в табл). С_m(эксп) > С_m(теор): электролит; С_m(эксп) = С_m(теор): неэлектролит; иначе ассоциат. Короче, для задач формула: i = T_{замерзания} / (К_кр * С_m), где К_кр = 1,86. Среднеионный коэффициент активности _± = (₊^+ * _-^-)^{(+ * -)}. Активность электролита a = _^·_^·C_m^ ·_±^. Для задач активность электролита a = _±^ *  * C_m. Ионная сила раствора I = Ѕ C_m(i)z_i². В задачах по I дают _±. ln _± = -A|z₊ * z_-|*I^Ѕ . Константа А определяется свойствами растворителя. Закон Оствальда: Константа диссоциации К_Д = C·² / (1 – ). Для слабых электролитов  = (К_д/C)^Ѕ. Также К_Д рассчитывается через активности по закону действия масс. Закон Оствальда: h = (K_г / C₀)^Ѕ, h — степень гидролиза, К_Г — константа гидролиза.

Дисперсные системы и коллоидные растворы

Дисперсная система — гетерогенная система из двух и более фаз с сильно развитой поверхностью раздела. Дисперсионная среда (ДС) — вещество, образующее в дисперсной системе сплошную фазу. Фаза, распределённая в среде, называется дисперсной фазой (ДФ) (дисперсоидом). Коллоидные системы — системы с размером ДФ порядка 10^-7 — 10^-9 м. Классифицируются по агрегатному состоянию ДФ и ДС: Лиофильные коллоиды — коллоиды с высоким сродством ДФ и ДС. Нет чёткой границы фаз. Наиболее термодинамически устойчивы. Лиофобные коллоиды — с малым сродством ДФ и ДС. Резкая граница раздела фаз. Менее устойчивы. Адсорбция — процесс поглощения одного вещества поверхностью другого. Правило Пескова-Фаянса: ядро мицеллы адсорбирует из раствора преимущественно те ионы, которые входят в кристаллическую решётку ядра (или изоморфные им) и в растворе находятся в избытке. Заряд гранулы определяется как сумма зарядов потенциалообразующих ионов. Знак заряда гранулы равен знаку заряда потенциалообразующих ионов. Метод получения: 1) измельчение ДФ в ДС, 2) осаждение (конденсация) в результате обменных реакций, где выделяются труднорастворимые продукты. Пример образования мицеллы: 1) AgNO₃ + KI  AgI + KNO₃ (получение частиц ДФ размером 10^-7 — 10^-9 м) 2) mAgI (ДФ) + nAgNO₃ (ДС)  {m[AgI]nAg⁺xNO₃^–}^(n-x)+ (n-x)NO₃^–. Всё — мицелла, m[AgI] — ядро; nAg⁺xNO₃^– — адсорбционный слой, {m[AgI]nAg⁺xNO₃^–}^(n-x)+ — гранула,

(n-x)NO₃^– — диффузионный слой. Устойчивость коллоидных систем — способность сохранять присущую им степень дисперсности. Агрегативная связана с наличием заряда одного знака у гранулы, что приводит к отталкиванию частиц и предотвращает их слипание. Кинетическая связана с постоянным броуновским движением частиц. Коагуляция — процесс слипания частиц. После коагуляции снижается устойчивость. Можно устроить коагуляцию, подействовав электролитом. Седиментация (осаждение) — выделение ДФ в виде осадка. Порог коагуляции (С_пор) — наименьшая концентрация электролита, вызывающая коагуляцию. C_пор  (C_эл * V_эл)/(V_золя + V_эл); C_пор  1/z⁶, z — заряд коагулирующего иона. При коагуляции мицелл лиофильного коллоида происходит образование геля. Пример коагуляции:

.

Оптические свойства коллоидов: Эффект Тиндаля (конус) позволяет доказать наличие коллоида. Электрические свойства коллоидов обусловлены наличием заряда у гранулы. Электрофорез — направленное перемещение частиц в постоянном электрическом поле. Электроосмос — перемещение ДС через полупроницаемую перегородку в постоянном электрическом поле.