Лекция 9

Лекция 9. Классификация химических реакций. Растворы

Хотя сегодня и не День влюбленных, в начале нашей лекции мы все же поговорим о любви. Химия – она же девушка, а значит, как любая девушка требует постоянного внимания.

Как Вы знаете, девушки бывают разные. Так вот, химические реакции тоже бывают разные, а какие они бывают, мы сейчас и запишем.

Начнем с того, что на вкус и цвет товарища нет, т.е. не существует единой классификации химических реакций. Поэтому в зависимости от наших задач мы рассматриваем химическую реакцию с разных сторон.

Итак, химические реакции классифицируются по разным признакам:

2. по тепловому эффекту: экзотермические и эндотермические

3.по фазовому составу: гомогенные и гетерогенные

4.по обратимости: обратимые и необратимые

обратимые реакции протекают одновременно в двух направлениях

2SO2 + O2 2SO3

необратимые реакции происходят до полного превращения исходных веществ в продукты

2Na + 2H2O 2NaOH + H2

Лекция 9. Классификация химических реакций. Растворы

5.по изменению степеней окисления

-без изменения степеней окисления (реакции ионного обмена)

-окислительно-восстановительные

Растворы

Определим понятие «раствор», как гомогенную систему, которая состоит из двух или более компонентов и продуктов их взаимодействия.

Вообще говоря, растворы бывают в любом агрегатном состоянии:

газообразном (газовые смеси, например, воздух), жидком и твердом (твердые растворы, например, сплавы). Отличительной чертой раствора является то,

что компоненты раствора равномерно распределены по его объему, т.е.

перемешаны так сильно, как это только возможно, на молекулярном уровне.

Растворителем называют компонент раствора, который сохраняет свое агрегатное состояние при образовании раствора. Если таких компонентов несколько, что растворителем считается компонент, количество которого больше.

В основном, речь пойдет о наиболее привычных нам жидких растворах.

Концентрация растворов

Как Вы, скорее всего, не помните из Летней школы, важнейшая характеристика раствора – его концентрация, т.е. содержание растворенного вещества.

Для характеристики растворов чаще всего используют: массовую долю,

молярную концентрацию и мольную долю.

Массовая доля вещества – это отношение массы растворенного вещества m(X) к общей массе раствора m(X) + m(Y) в долях или %.

Лекция 9. Классификация химических реакций. Растворы

Молярная концентрация (молярность) раствора – это количество вещества, содержащееся в 1 литре раствора (обычно в моль/л, М).

С = ν / V

Например, 0,1М HCl, 10М HCl, 1М Na2CO3 и т.д.

Мольная доля растворенного вещества – это отношение количества вещества к общему количеству веществ в растворе.

Считайте, что мольная доля – это вероятность встретить молекулу растворенного вещества, путешествуя по раствору и встречаясь как с молекулами вещества, так и с молекулами растворителя. Очевидно, что сумма мольных долей растворенного вещества и растворителя всегда равна единице.

Если мы будем добавлять к воде некоторое растворимое в воде вещество, то вначале будет происходить его растворение, затем настанет момент, когда вещество перестанет растворяться.

Масса вещества, которая может раствориться в некотором веществе-

растворителе при определенных условиях (температуре), называется

растворимостью вещества (S) в данном растворителе и выражается количеством грамм вещества на 100 г растворителя.

Все растворы можно разделить на

-ненасыщенные растворы – те, в которых масса растворенного вещества меньше его растворимости при данной температуре. В таком растворе можно растворить еще некоторое количество вещества.

-насыщенные растворы – те, в которых масса растворенного вещества равна его растворимости при данной температуре. В таком растворе следующие порции вещества не растворяются.

-пересыщенные растворы – неустойчивое состояние раствора, при котором масса растворенного вещества больше, чем его растворимость. Как

Лекция 9. Классификация химических реакций. Растворы правило, спонтанно происходит кристаллизация вещества из раствора с выделением твердой фазы до тех пор, пока раствор не станет насыщенным.

Например,

По растворимости вещества делят на а) растворимые вещества, масса которых в насыщенном растворе

соизмерима с массой растворителя;

б) малорастворимые вещества, масса которых в насыщенном растворе значительно меньше, чем масса растворителя;

в) практически нерастворимые вещества – вещества, масса которых в насыщенном растворе пренебрежимо мала по сравнению с массой растворителя.

Качественные данные по растворимости веществ – известная Вам таблица растворимости, количественные данные можно найти в справочной литературе – справочниках по растворимости.

Очень часто в химии используют понятия концентрированный раствор и разбавленный раствор. Единых критериев их употребления нет – поскольку каждое вещество имеет индивидуальные характеристики растворимости.

Например,

Лекция 9. Классификация химических реакций. Растворы

Примеры (задачи 5.1 и 5.2)

Пример 1. Опишите последовательность действий при приготовлении 100 г 1 % раствора бромида калия.

Итак, по условию ω (KBr) = 1% = 0,01, следовательно по формуле ω (KBr) = mв-ва/mр-ра

Вычисляем массу KBr, необходимую для приготовления раствора m(KBr) = 0,01 · 100 г = 1 г

Остальная масса раствора – масса воды, поэтому к 1 г бромида калия необходимо прибавить mH2O = mр-ра – m в-ва = 100 г – 1 г = 99 г воды

Таким образом, чтобы приготовить 100 г 1% раствора бромида калия,

необходимо растворить 1 г твердого KBr в 99 г воды. Поскольку количества жидкости обычно характеризуют её объемом, а плотность чистой воды

1 г/мл, то необходимо растворить 1 г бромида калия в 99 мл воды.

Пример 2. Опишите последовательность действий при приготовлении 1л 1М

раствора бромида калия.

По определению C = νв-ва / Vр-ра, т.е. в 1 л раствора содержится 1моль KBr.

Для приготовления такого раствора берут навеску 1 моль вещества (т.е. 119 г,

масса 1 моль KBr), переносят её в мерную колбу объемом 1л, растворяют в некотором количестве воды, например в 0,5 л и затем доводят объем полученного раствора до 1 литра.

Важной характеристикой растворов является их плотность. Плотность раствора ρр-ра равна отношению массы раствора mр-ра к его объему Vр-ра при данной температуре.

Плотность растворов измеряют специальными градуированными приборами – ареометрами (денсиметрами) при определенной температуре.

Затем по таблице плотности определяют концентрацию раствора.