- •Руководство
- •Оглавление
- •Глава 1. Растворы……………………..………………………………………………..…...7
- •Глава 2. Элементы химической термодинамики и био-
- •Глава 1. Растворы
- •1.1. Способы выражения концентрации растворов
- •Примеры решения задач Массовая доля компонента.
- •Молярная концентрация
- •Молярная концентрация эквивалента (нормальная концентрация)
- •Моляльная концентрация
- •Лабораторная работа Приготовление растворов заданной концентрации
- •Вопросы и задачи для самоподготовки.
- •1.2. Растворы сильных и слабых электролитов
- •Примеры решения задач
- •Вопросы и задачи для самоподготовки.
- •1.3. Автопротолиз воды. Ионное произведение воды. Водородный и гидроксильный показатели. Гидролиз солей
- •Примеры решения задач
- •Гидролиз солей
- •1.4. Буферные растворы
- •Приготовление буферных растворов и определение буферной ёмкости
- •Примеры решения задач
- •Вопросы и задачи для самоподготовки.
- •1.5. Гетерогенное равновесие
- •Лабораторная работа Ислледование гетерогенных равновесий на реакциях ионного обмена
- •Примеры решения задач
- •Вопросы и задачи для самоподготовки
- •1.6. Коллигативные свойства растворов неэлектролитов
- •Примеры решения задач
- •Вопросы и задачи для самоподготовки.
- •Глава 2. Элементы химической термодинамики и биоэнергетики. Термохимия
- •Примеры решения задач
- •Вопросы и задачи для самоподготовки.
- •Глава 3. Химическая кинетика и катализ. Равновесие
- •3.1. Химическая кинетика и катализ
- •Скорость химической реакции
- •Примеры решения задач
- •Вопросы и задачи для самоподготовки.
- •3.2. Химическое равновесие
- •Химическое равновесие
- •Примеры решения задач
- •Вопросы и задачи для самоподготовки
- •Глава 4. Основы электрохимии
- •4.1. Электрическая проводимость растворов электролитов. Кондуктометрия
- •Кондуктометрические измерения
- •4.2. Потенциометрическое измерение рН растворов
- •Потенциометрическое измерение рН растворов
- •Примеры решения задач
- •Вопросы и задачи для самоподготовки
- •Глава 5. Поверхностные явления
- •5.1. Адсорбция на твердой поверхности
- •Адсорбция на твердом теле
- •Исходя из термодинамических представлений, д.Гиббс вывел зависимость между адсорбцией и поверхностным натяжением, т.Е. Уравнение изотермы адсорбции на жидкой поверхности: ,
- •Адсорбция на жидкой поверхности
- •5.3. Хроматография
- •Гель-фильтрация голубого декстрана и витамина в2 (рибофламина) на сефадексе g-25
- •Примеры решения задач
- •Вопросы и задачи для самоподготовки
- •Глава 6. Лиофобные коллоидные системы
- •6.1. Получение и очищение коллоидных растворов
- •Получение золей
- •6.2. Электрические свойства коллоидных систем
- •Определение знака заряда коллоидных частиц
- •6.3. Коагуляция в коллоидных растворах
- •Определение зависимости коагулирующей способности электролитов
- •Примеры решения задач
- •Вопросы и задачи для самоподготовки
- •Глава 7. Высокомолекулярные соединения
- •7.1. Свойства растворов высокомолекулярных соединений
- •Свойства растворов высокомолекулярных соединений
- •7.2. Вязкость растворов высокомолекулярных соединений
- •Вискозиметрическое определение молекулярной массы полиэтиленгликоля
- •Примеры решения задач
- •7.3. Углеводы
- •Определение константы скорости гидролиза сахарозы
- •Вопросы и задачи для самоподготовки
- •Глава 8. Мицеллярные поверхностно-активные вещества (системы с самопроизвольным мицеллообразованием, полуколлоиды)
- •Определение критической концентрации мицеллообразования методом измерения поверхностного натяжения
- •Вопросы и задачи для самоподготовки
- •Глава 9. Микрогетерогенные системы
- •Свойства эмульсий и пен
- •Примеры решения задач
- •Вопросы и задачи для самоподготовки
- •Образец билета модуля № 1 «Элементы общей химии. Поверхностные явления. Коллоидные системы»
- •Образец билета модуля № 2 «Микрогетерогенные системы»
Глава 1. Растворы
1.1. Способы выражения концентрации растворов
Изучение данной темы способствует формированию следующих компетенций: ОК-1, ПК-2, ПК-3.
Теоретическое пояснение: количественный состав растворов выражают концентрацией и дольными способами.Под концентрацией раствора понимают содержание растворённого вещества (в г или моль) в единице массы или объёма раствора или растворителя.
Различают приближённые и точные способы. К приближённым относятся понятия разбавленный, концентрированный, ненасыщенный, насыщенный и пересыщенный растворы. К точным способам выражения концентрации относятся:
Массовая доля растворённого вещества (Х) представляет собой отношение массы растворённого вещества m(X) к массе раствора m(p-pа): ; это безразмерная величина, выражаемая в долях единицы, в сотых долях или процентах (%), в тысячных долях или промилле (%о), в миллионных долях или в млн1. Например, (Х) = 0,005 = 0,5% = 5 %о = 5000 млн1.
В медицинской литературе массовую долю принято выражать в грамм-процентах (г%) (равнозначно процентам), миллиграмм-процентах (мг% или 103 г%) и в микрограмм-процентах (мкг%или 106 г%). Таким образом, (Х) = 0,005 = 0,5% = 0,5 г% = 500 мг% = 500000 мкг%. Например, 5%-ный растворэто пятипроцентный раствор или раствор с массовой долей растворённого вещества, равной 5% или 0,05.
Молярная (мольная) доля (X) представляет собой отношение количества вещества компонента раствора (Xi) к общему количеству всех компонентов (Xi), составляющих раствор: . Это безразмерная величина, выражаемая в долях единицы или процентах.
Объёмная доля (X) представляет собой отношение объёма компонента раствора (жидкости) V(X) к общему объёму раствора (смеси жидкостей) V(р-р): . И эта безразмерная величина может выражаться как в долях единицы, так и в процентах.
Молярная концентрация С(Х) представляет собой отношение количества вещества компонента раствора (X) к объёму раствора V(р-р):
; размерность моль/л. Например, 0,1 М раствор означает децимолярный раствор или раствор с молярной концентрацией растворённого вещества, равной 0,1 моль/л.
8
Молярная концентрация эквивалента(или нормальная концентра-ция) представляет собой отношение количества вещества эквивалента в растворе () к объёму раствора: ; размерностьмоль/л.
Понятие «эквивалент вещества» связано с конкретной реакцией, в которой вещество участвует. Эквивалент () это реальная или условная частица вещества Х, которая вобменной реакциивступает в реакцию с одним протоном (иономводорода) или замещает его в соединениях,или в окислительно-восста-новительной реакцииотдает или присоединяет один электрон.Одноосновныекислотыи однокислотныеоснованиявсегда имеют единичный эквивалент (это реальная частица, молекула Х). Вдругих случаях одно и тоже вещество может иметь несколько эквивалентов. Так, случае многоосновных кислот и многокислотных оснований, солей эквивалентом может быть реальная молекула Х или её какая-то часть (доля). Число, показывающее долю реальной частицы, эквивалентной одному иону водорода в реакциях кислотно-основного типа или одному электронув окислительно-восстановительных реакциях, называется фактором эквивалентности (fэкв.(Х) или ). Он определяется исходя из конкретной химической реакции.
Примеры определения эквивалентов различных веществ в различных реакциях приведены в таблицах 1 и 2.
Если кислотно-основная реакция протекает до конца, то при нахождении фактора эквивалентности кислот, оснований и солей следует учесть, что z это основность кислоты или кислотность основания, а в случае солейпроизведение числа атомов металла, образующего соль, на его валентность.
Если в химической реакции участвуют два вещества Х1и Х2, то по закону эквивалентов количество эквивалента одного вещества(1)равно количеству эквивалента второго вещества(2), т.е.:(1)= (2).
По закону эквивалентов, если взаимодействуют растворы двух веществ V(p-р X1) и V(p-p X2) с нормальной концентрацией и, cоответственно и титром t(X1) и t(X2) , то:
; .
9
Таблица 1
Определение эквивалента вещества в реакциях кислотно-основного типа.
Уравнение реакции |
Эквивалент вещества Х или |
Фактор эквива-лент-ности |
Молярная масса эквивалента М()= |
H3PO4 + 2KOH = K2HPO4 + 2H2O «Х» 2 эквивалента KOH |
½ моль Н3РО4 | ||
H3PO4 + 3KOH = K3PO4 + 3H2O «Х» 3 эквивалента KOH |
1/3 моль Н3РО4 | ||
Al2(SO4)3 + 4KOH = [Al(OH)2]2SO4 + K2SO4 «Х» 4 эквивалента KOH |
¼ моль Al2(SO4)3 | ||
Mg(OH)2+H2SO4= (MgOH)2SO4 +2H2O 2 эквивалента |
1 моль Mg(OH)2 |
1 |
M(Mg(OH)2 = 58 г/моль |
Таблица 2.
Определение фактора эквивалентности и молярной массы эквивалента в окислительно-восстановительных реакциях
Уравнение реакции |
Эквивалент вещества Х или |
Фактор эквива-лент-ности |
Молярная масса эквивалента М()= |
I2 + 5Cl2 + 12KOH= 2KIO3 +10KCl + 6H2O
I2 + 5Cl2 + 12OH = 2IO3 +10Cl+6H2O I2 + 12OH10e = 2IO3 + 6H2O 1 «Х» 10 эквивалентов e Cl2 + 2e = 2Cl 5 «Х» 2 эквивалента e |
1/10 моль I2
½ моль Cl2 |
| |
Cr2(SO4)3 + 3H2O2 + 10KOH = 2K2CrO4 + K2SO4 + 8H2O 2Cr3+ + 3H2O2 +10OH = +4H2O 2Cr3+ +8OH6e = + 4H2O 1 «Х» 6 эквивалентов e H2O2 + 2е = 2ОH 3 «Х» 2 эквивалента e |
1/6 моль Cr2(SO4)3
½ моль Н2О2 |
|
|
10
Моляльность (моляльная концентрация) растворав(Х) представляет собой отношение количества растворённого веществаv(X) к массе растворителя m(р-тель):
; размерностьмоль/кг.
Титр (или массовая концентрация) t(X) представляет собой отношение массы растворённого вещества к объёму раствора:
; размерность г/мл.
Формулы, позволяющие производить расчёт различных видов концентраций раствора приведены в таблице 3.
Таблица 3.
Таблица 3.
Связь между различными способами выражения концентрации растворов.
Способ выражения концентрации, обозначение, размерность |
Формула пересчёта |
Молярная концентрация, С(Х), моль/л | |
Молярная концентрация эквивалента (нормальная концентрация), С() или N, моль/л | |
z. C(X) | |
Титр, t(X), г/мл | |
Моляльная концентрация, в(Х) или Сm(X), моль/кг растворителя |
11