Билет № 26

В 1911 г. Макс Планк предложил следующий постулат: энтропия правильно сформированного кристалла чистого вещества при абсолютном нуле равна нулю . Этот постулат может быть объяснен статистической термодинамикой , согласно которой энтропия есть мера беспорядочности системы на микроуровне.

Постулат Планка (альтернативная формулировка тепловой теоремы) устанавливает, что энтропия любого химического соединения в конденсированном состоянии при абсолютном нуле температуры является условно нулевой и может быть принята за начало отсчета при определении абсолютного значения энтропии вещества при любой температуре.

Энтропия (S) – термодинамическая функция состояния, которая служит мерой беспорядка (неупорядоченности) системы. Возможность протекания эндотермических процессов обусловлена изменением энтропии, ибо в изолированных системах энтропия самопроизвольно протекающего процесса увеличивается ΔS > 0 (второй закон термодинамики).

Л. Больцман определил энтропию как термодинамическую вероятность состояния (беспорядок) системы W. Энтропия связана с термодинамической вероятностью соотношением:

S = R · ln W

В химической термодинамике широко используют следующие понятия: стандартная энтропия S⁰, т.е. энтропия при давлении р=1,01·10⁵ Па (1 атм); стандартная энтропия химической реакции т.е. разница стандартных энтропий продуктов и реагентов;

Билет №42

Раство́р — гомогенная (однородная) смесь, состоящая из частиц растворённого вещества, растворителя и продуктов их взаимодействия.

Растворитель — компонент, агрегатное состояние которого не изменяется при образовании раствора. В случае же растворов, образующихся при смешении газа с газом, жидкости с жидкостью, твёрдого вещества с твёрдым, растворителем считается компонент, количество которого в растворе преобладает.

По сравнению с индивидуальными веществами по структуре растворы сложнее. Растворы бывают газовыми, жидкими и твёрдыми. Кроме истинных растворов, в природе существуют и другие смеси веществ - взвеси, где размеры частиц растворенного вещества гораздо крупнее.

Во взвесях (суспензиях, эмульсиях, аэрозолях) размеры частиц больше 100 нм. Самая распространенная суспензия - это уличная дорожная грязь: она содержит частицы минералов алюмосиликатов (глины) в водной среде. Суспензиями являются многие краски и эмали, пасты для чистки посуды и ванн и косметические средства.

Приводя пример эмульсии, обычно вспоминают, что молоко - мельчайшие капельки жира, распределенные в воде. Но эмульсии - это и кремы для лица, и лечебные мази, и даже майонез.

Аэрозоли - это дым, туман, смог, изморозь (капельки воды, частицы твердой сажи, мельчайшие кристаллики льда), "взвешенные" и висящие в газообразной среде.

В коллоидных растворах размеры распределенных частиц - промежуточные между истинными растворами и взвесями и находятся в интервале от 1 до 100 нм.

Коллоидные растворы - это растворы веществ с очень большими молекулами, либо такие, где растворенное вещество образует скопления молекул. Примерами здесь могут служить растворы, которые получаются в воде из яичного белка и крахмала. Кисель, который подавали "на сладкое" в детском саду - это тоже коллоидный раствор.

Коллоидный раствор можно распознать, если осветить его фонарем сбоку: он кажется мутным. Частицы, входящие в состав коллоидного раствора, достаточно велики, чтобы рассеивать свет ("эффект Тиндаля"). По этой же причине видны пылинки в солнечном луче или в луче света от кинопроектора в темном зале кинотеатра. Правда, размеры и форму каждой частички разглядеть не удастся, но все в целом они дадут возможность проследить путь света.

РАСТВОРЫ, гомогенные системы, состоящие из двух или более компонентов, состав которых в определенных пределах может непрерывно изменяться. От мех. смесей растворы отличаются своей однородностью и возрастанием энтропии системы при смешении компонентов. По агрегатному состоянию различают растворы газовые (газовые смеси), жидкие и твердые. Обычно, если особо не оговаривается, термин "растворы" относят к жидким системам.

Относит. содержание компонента в растворе характеризуется его концентрацией. При этом преобладающий компонент обычно называют растворителем, остальные компоненты-растворенными веществами; такое деление, однако, является условным. При определенных температуре и давлении растворение одного компонента в другом происходит в некоторых пределах изменения концентрации, т.е. смешение является ограниченным.

Равновесный раствор, в котором при ограниченной растворимости компонентов и заданных внеш. условиях концентрация одного из компонентов максимальна, называется насыщенным, а его концентрация называется растворимостью компонента. Зависимость растворимости от температуры и давления обычно изображают графически в виде диаграмм растворимости. При концентрациях растворенного вещества, меньших его растворимости, растворы называются ненасыщенным. Раствор, переохлажденный таким образом, что концентрация растворенного вещества превышает его растворимость, называется пересыщенным.

РАСТВОРИМОСТЬ, способность вещества образовывать с др. веществом (или веществами) гомогенные смеси с дисперсным распределением компонентов. Обычно растворителем считают в-во, которое в чистом виде существует в том же агрегатном состоянии, что и образовавшийся раствор. Если до растворения оба вещества находились в одном и том же агрегатном состоянии, растворителем считается вещество, присутствующее в смеси в существенно большем кол-ве.

Растворимость определяется физ. и хим. сродством молекул растворителя и растворяемого вещества, соотношением энергий взаимодействия однородных и разнородных компонентов раствора. Как правило, хорошо растворяется друг в друге подобные по физ. и хим. свойствам вещества (эмпирическое правило "подобное растворяется в подобном"). В частности, вещества, состоящие из полярных молекул, и вещества с ионным типом связи хорошо растворятся в полярных растворителях (воде, этаноле, жидком аммиаке), а неполярные вещества хорошо раств. в неполярных р-рителях (бензоле, сероуглероде).

Кристаллические вещества подразделяются на:

P - хорошо растворимые (более 1,0 г на 100 г воды);

M - малорастворимые (0,1 г - 1,0 г на 100 г воды); Н - нерастворимые (менее 0,1 г на 100 г воды).

Способы выражения концентрация раствора

Массовая доля

Массовая доля — отношение массы растворённого вещества к массе раствора. Массовая доля измеряется в долях единицы или в процентах.

,

где:

• m₁ — масса растворённого вещества, г ;

• m — общая масса раствора, г .

Массовое процентное содержание компонента, m%

m_%=(m_i/Σm_i)*100

Объёмная доля

Объёмная доля — отношение объёма растворённого вещества к объёму раствора. Объёмная доля измеряется в долях единицы или в процентах.

,

где:

• V₁ — объём растворённого вещества, л;

• V — общий объём раствора, л.

Молярность (молярная объёмная концентрация)

Молярная концентрация — количество растворённого вещества (число молей) в единице объёма раствора.

,

где:

• ν — количество растворённого вещества, моль;

• V — общий объём раствора, л.

Нормальная концентрация (мольная концентрация эквивалента, или просто «нормальность»)

Нормальная концентрация — количество эквивалентов данного вещества в 1 литре раствора.

,

где:

• ν — количество растворённого вещества, моль;

• V — общий объём раствора, л;

• z — число эквивалентности (фактор эквивалентности ).

Мольная (молярная) доля

Мольная доля — отношение количества молей данного компонента к общему количеству молей всех компонентов. Мольную долю выражают в долях единицы.

,

где:

• ν_i — количество i-го компонента, моль;

• n — число компонентов;

Моляльность (молярная весовая концентрация, моляльная концентрация)

Моляльность — количество растворённого вещества (число молей) в 1000 г растворителя. Измеряется в молях на кг, также распространено выражение в «моляльности». Так, раствор с концентрацией 0,5 моль/кг называют 0,5-мольным.

,

где:

• ν — количество растворённого вещества, моль;

• m₂ — масса растворителя, кг.

Титр раствора

Титр раствора — масса растворённого вещества в 1 мл раствора.

,

где:

• m₁ — масса растворённого вещества, г;

• V — общий объём раствора, мл;