- •Н.М. Тетерина Учебное пособие по неорганической химии
- •Введение
- •Глава 1. Классы неорганических соединений
- •Основания
- •Двойственность амфотерных гидроксидов
- •Номенклатура кислот
- •Взаимодействие кислот с металлами
- •Классификация и номенклатура солей
- •Номенклатура кислот и солей
- •Контрольные задания №1 Тема: «Классы неорганических соединений»
- •Глава 2. Строение атома. Периодическая система элементов д.И. Менделеева
- •Размещение электронов по энергетическим уровням
- •Электронная формула
- •Общая характеристика элементов по семействам
- •Характеристика элементов по классам, исходя из электронной конфигурации атома
- •Контрольное задание №2 Тема: «Строение атома. Периодическая система элементов д.И. Менделеева »
- •Глава 3. Химическая связь. Комплексные соединения.
- •Пример образования химической связи в соединении
- •Рекомендуемая литература: [1], с. 97-167; [2], с. 35-64.
- •Контрольное задание №3 Тема: «Химическая связь»
- •Тема: «Комплексные соединения»
- •Глава 4. Кинетика химических реакций. Химическое равновесие
- •Примеры кинетических расчетов
- •Химическое равновесие
- •Пример расчета
- •Рекомендуемая литература: [1], с.186-210; [2], с. 149-203. Контрольные задания № 4 Тема: «Кинетика химических реакций. Химическое равновесие»
- •Глава 5. Термодинамика химических процессов
- •Пример термодинамических расчетов
- •Рекомендуемая литература: [1], с.168-185; [2], с.116-148. Контрольные задания № 4 Тема :«Термодинамика химических процессов»
- •Глава 6. Способы выражения концентраций растворов
- •Рекомендуемая литература: [1], с.216-221 контрольные задания №6 Тема: «Способы выражения концентрации растворов»
- •Глава 7. Теория электролитической диссоциации. Ионные реакции
- •Характеристика электролитов
- •Диссоциация солей
- •Рекомендуемая литература: [1], с.231-246; [2], с.218-224. Контрольные задания №7 Тема «Теория электролитической диссоциации. Ионные реакции»
- •Глава 8. Водородный показатель. Гидролиз солей
- •Цвет универсального индикатора в зависимости от рН
- •Примеры расчетов рН и концентрации растворов веществ
- •Гидролиз солей
- •Рекомендуемая литература: [1], с.249-258;[2], с.224-242. Контрольное задание № 8 Тема : «Водородный показатель. Гидролиз солей»
- •Глава 9. Коллигативные свойства растворов
- •Рекомендуемая литература: [1], с.225-230; [2], с.205-208. Контрольное задание №9 Тема: «Коллигативные свойства растворов»
- •Глава 10. Окислительно-востановительные реакции
- •Окислительно-восстановительные свойства веществ
- •Составление уравнений окислительно-восстановительных реакций методом электронного баланса
- •Пример составления овр
- •Особенности взаимодействия металлов с кислотами и щелочами
- •Рекомендуемая литература: [1], с.259-267;[2], с.251-278. Контрольное задание № 10 Тема : «Окислительно-востановительные реакции»
- •Глава 11. Электрохимия. Гальванические элементы
- •Пример расчета эдс медно-цинкового гальванического элемента
- •Рекомендуемая литература: [1], с.273-280, с. 681-685;[2], с. 300-310. Контрольное задание №11 Тема: «Электрохимия. Гальванические элементы»
- •Глава 12. Электролиз
- •Приближенные значения перенапряжения водорода и кислорода на различных материалах.
- •Примеры электролиза водных растворов электролитов
- •Пример расчета количества выделившихся веществ при электролизе
- •Рекомендуемая литература:[1], с.281-288, с. 677-681; [2],с.279-299. Контрольное задание №12 Тема: «Электролиз»
- •Глава 13. Коррозия металлов
- •Механизм электрохимической коррозии
- •Пример расчета коррозии Ме в результате образования гальванического элемента.
- •Рекомендуемая литература: [1], с.685-693; [2], с.311-340. Контрольное задание №13 Тема: «Коррозия металлов»
- •Глава 14. Свойства металлов
- •Контрольное задание №14 Тема: «Свойства металлов»
- •Глава 15. Синтетические высокомолекулярные соединения
- •III. По химическому составу:
- •IV. По структуре макромолекулы:
- •V. По пространственному строению:
- •VI. По физическим свойствам:
- •Рекомендуемая литература: [1], с.603-616; л.2, с.450-474 контрольное задание №15 Тема: «Синтетические высокомолекулярные соединения»
- •Словарь терминов и персоналий
- •Рекомендуемая литература
- •Приложения
- •Растворимость солей, кислот и оснований в воде*
- •Термодинамические константы некоторых веществ*
- •Плотность растворов кислот, щелочей, аммиака различных концентраций при 150с
- •Константы диссоциации кислот
- •Константы нестойкости комплексных ионов
- •Степени диссоциации кислот, оснований и солей в 0,1 н водных растворах (при 180с)*
- •Криоскопические константы некоторых растворителей
- •Эбуллиоскопические константы некоторых растворителей
- •Электрохимический ряд напряжений металлов
- •Стандартные окислительно-востановительные потенциалы в водных растворах по отношению к нормальному водородному электроду
- •Содержание
Глава 9. Коллигативные свойства растворов
После изучения этой темы вы должны:
иметь представления о следующих понятиях и явлениях:
осмос, осмотическое давление (закон Вант-Гоффа), его роль.
закон Рауля о давлении паров растворителя над раствором и изменении температур кипения и замерзания растворов (следствия закона Рауля).
Коллигативные свойства – это свойства, которые не зависят от природы частиц растворенного вещества, а зависят только от концентрации частиц в растворе. Коллигативными свойствами разбавленных растворов являются:
скорость диффузии
осмотическое давление (Закон Вант-Гоффа)
давление насыщенного пара растворителя над раствором (Закон Рауля)
температура кипения раствора (1следствие из закона Рауля)
температура кристаллизации раствора (2 следствие из закона Рауля)
Свойства неэлектролитов
Осмосом называется самопроизвольное перемещение молекул растворителя через полупроницаемую мембрану из раствора меньшей концентрации в раствор большей концентрации. В результате протекания осмоса возникает осмотическое давление раствора. Гипертоническим раствором называют тот раствор, у которого осмотическое давление больше. Гипотоническим раствором – раствор с меньшим осмотическим давлением. Изотоничные растворы – это растворы с одинаковой величиной осмотического давления.
Растительная
клетка (С ) (внутриклеточный
раствор) Внешняя
среда (С ) (межклеточный
раствор) Мем-брана
Н2О Н2О
Вант-Гофф, изучая зависимость осмотического давления от внешних факторов установил, что оно не зависит от природы растворенного вещества, а зависит только от числа частиц в растворе и от температуры:
Росм= СмRT, где Росм [кПа], T [K]- абсолютная температура, R=8,32 кДж/моль - универсальная газовая постоянная, См - молярная концентрация раствора [моль/л].
Осмотическое давление раствора, содержащего несколько веществ, равно сумме осмотических давлений, вызываемых каждым из них.
Давление насыщенного пара растворителя над раствором (Закон Рауля):
Относительное понижение давления насыщенного пара над раствором прямо пропорционально мольной доле растворенного вещества:где-давление насыщенного пара над чистым растворителем; РА-давление насыщенного пара растворителя над раствором; NB- мольная доля растворенного вещества: , гдеna, nb – число молей растворителя (а) и растворенного вещества (b).
Набольшее практическое значение получили I, II следствие закона Рауля.
I следствие закона Рауля: Повышение температуры кипения раствора прямо пропорционально молярной концентрации растворенного вещества: tкип = Kэб.Сm , где tкип = t кип р-ра – t кип н2o, 0С ; Kэб – эбулиоскопическая константа растворителя (Kэб н2о ); Сm- моляльная концентрация растворенного вещества, моль/1000г растворителя.
II следствие закона Рауля: Понижение температуры замерзания раствора прямо пропорционально молярной концентрации растворенного вещества: tзам =Kкр.Сm , где t= t зам.н2о – t зам р-ра, 0С; Kкр - криоскопическая константа растворителя (Ккр н2о =1,86); Сm- моляльная концентрация растворенного вещества, моль/1000г растворителя.
-
Росм = См R T
tкип = Кэб Cm
tзам = Ккр Cm
Коллигативные свойства
для молекулярных растворов
Примечание: см. приложение 7 – «Криоскопические константы некоторых растворителей», приложение 8 – «Эбулиоскопические константы некоторых растворителей».
Эти уравнения справедливы только для растворов, в которых отсутствует взаимодействие частиц, т.е. для идеальных растворов. В реальных растворах имеют место межмолекулярные взаимодействия между молекулами вещества и растворителя, которые могут приводить либо к процессам диссоциации, либо к процессам ассоциации молекул. Диссоциация молекул вещества в водном растворе характерна для сильных электролитов. В результате диссоциации число частиц увеличивается.
Доля (i) образовавшихся частиц определяется как отношение общего числа частиц к первоначальному числу молекул. Она зависит от степени диссоциации электролита и от числа частиц, на которые распадается молекула:
i = (n -1) + 1, i – получил название изотонический коэффициент, n – число частиц (ионов), на которые распадается молекула, – степень диссоциации (в долях).
-
Росм = iСМ R Т
t кип = i Кэб Сm
tзам = i Ккр Сm
Коллигативные свойства для растворов электролитов
Примеры расчетов температур кипения, замерзания, осмотического давления растворов различных концентраций
Пример 1. Вычислить температуру замерзания, кипения раствора этилового спирта с процентной концентрацией (), равной 40 %.
Решение: Вычислим температуру замерзания раствора исходя из II следствия закона Рауля: tзам = Kкр.Сm, однако для решения необходимо перейти от одного вида концентрации к другому:
[m в-ва, г \ 100г р-ра] Сm[ молей \ 1000 г р-ля ]
1. Перейдем от массы вещ-ва (m) к молям () через пропорцию:
1 моль С2Н5ОН содержит ------- 46 г
х моль //------//-------//-------//------40 г
или по формуле х() ==моль/100р-ра,
где m(с2н5он) = 40г, M(с2н5он) = 46г/моль
2. Перейдем от массы раствора к массе растворителя:
m р-ля = m р-ра - m в-ва = 100 – 40 = 60г р-ля
Через пропорцию выразим Сm :
0,87 молей С2Н5ОН содержит в 60 г растворителя
х (Сm) -//-----//-----//-----//------/- 1000 г
х (Сm) = = 14,5 молей/1000г р-ля
4. По формуле tзам = Kкр.Сm найдем t: t = 1,86.14,5 = 26,97 0C
5. t = tзам н2о – tзамр-ра tзам р-ра = tзам н2о – t = 0 - 26,97 = -26,97 0C- температура замерзания 40 % раствора этилового спирта.
Вычислим температуру кипения раствора исходя из I следствия закона Рауля: tкип = Kэб. Сm, Сm = 14,5 моль/1000р-ля (см. выше)
Из формулы найдем t: t = 0,516 . 14,5 = 7,48 0C
t = tкипр-ра – tкип н2о tкип р-ра = tкип н2о + tкип = 100+7,48=107,48 0C- температура кипения 40% раствора этилового спирта.
Пример 2. Вычислить концентрацию физиологического раствора (NaCl) изотоничного с осмотическим давлением крови равное 800 Кпа. Степень диссоциации NaCl принять за 90%.
Решение: Для растворов электролитов Росм(NaCl ) = i·См·R·T
См = (1)
Условие изотоничности означает, что Росм(NaCl ) = Росм крови = 800 кПа,
i = (n-1)· + 1= (2 - 1) ·0,9 = 1,9
NaCl Na++Cl-, где n = 2, = 0,9
Подставим найденные значения в формулу (1) См =0,17 моль/л – концентрация хлорида натрия, которая создает осмотическое давление 800 кПа.