1KURS_PNP / ТЕХНІЧНА ХІМІЯ / ЛЕКЦІЇ ТЕХНІЧНА ХІМІЯ / Лекція Розчини

5

Тема: РОЗЧИНИ. ГІДРОЛІЗ СОЛЕЙ

Мета: актуалізувати знання курсантів про процеси, що протікають у розчинах; узагальнити знання курсантів про електролітичну дисоціацію речовин; удосконалювати вміння й навички складання повних і скорочених йонно-молекулярних рівнянь реакцій; розвивати вміння передбачати та визначати рН середовища розчинів солей.

Обладнання й матеріали: таблиця розчинності солей.

Базові поняття й терміни: розчин, розчинність, концентрація розчину, масова частка, полярність, нормальність, гідроліз солей, рН середовища.

Тип уроку: повторення й систематизація знань; вивчення нового.

1. ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ ЕТАП

2. ПОВТОРЕННЯ ВИВЧЕНОГО МАТЕРІАЛУ, ВИВЧЕННЯ НОВОГО

Розчини – це однорідні гомогенні системи, які складаються з молекул розчинника, розчиненої речовини і продуктів їх взаємодії.

Розчинністю називається здатність речовини розчинятися в даному розчиннику при даній температурі.

Як відбувається розчинення твердих речовин в рідинах?

Коли кристал твердої речовини вносять до рідини, від його поверхні відриваються окремі молекули. Останні завдяки дифузії рівномірно розподіляються по всьому об’єму розчинника. Ті молекули, які перейшли до розчину, ударяються о поверхню ще нерозчиненої речовини, знову притягуються до нього і входять до складу кристалу. І це виокремлення молекул з розчину буде відбуватися тим сильніше, чим більше буде концентрація розчину. А так як остання при розчиненні речовини збільшується, то накінець настане момент, коли швидкість розчинення речовини буде дорівнювати швидкості кристалізації.

Нерозчинена речовина ↔ речовина в розчині

Такий розчин, в якому розчинена речовина знаходиться в рівновазі з речовиною, яка розчиняється, називається насиченим.

Насиченими розчинами користуються досить рідко. В більшості випадків використовують ненасичені розчини.

Важливою характеристикою будь-якого розчину є відносний вміст у ньому розчиненої речовини і розчинника, що називається концентрацією. На практиці використовують такі способи вираження концентрації:

1. Масова (об’ємна) частка – відношення маси (об’єму) розчиненої речовини до загальної маси (об’єму) розчину:

Частки виражають у частинах від одиниці або у відсотках.

2. Молярна концентрація – відношення кількості розчиненої речовини до об’єму розчину:

. [моль/л].

3. Молярна концентрація еквівалентів (нормальна концентрація) – відношення кількості еквівалентів розчиненої речовини до об’єму розчину: (моль/л, або н),

де M_E – молярна маса еквівалентів розчиненої речовини, m₁ (m₂) – маса розчиненої речовини (розчинника), г; M₁ – молярна маса розчиненої речовини, г/моль; V – об'єм розчину, л; ν₁ – кількість молів розчиненої речовини (розчинника).

Стадії процесу розчинення:

1. стадія дифузії (рівномірне розподілення молекул розчинника і розчиненої речовини);

2. стадія орієнтації молекул розчинника і розчиненої речовини – молекули води орієнтуються навколо молекул натрій хлориду;

3. стадія розриву кристалічної гратки –

Діелектрична стала (ε) – показує, в скільки разів сила взаємодії зарядів в вакуумі більше, ніж в іншому середовищі. Наприклад,

ε(Н₂О)=81

ε(ацетону)=20.

Це означає, що в воді сила взаємодії зарядів у 81 раз слабішає і молекули води розривають молекулу натрій хлориду.

4. Катіони і аніони оточуються молекулами розчинника (води) – стадія гідратації, якщо розчинником виступає вода, або стадія сольватації – якщо розчинник – інша речовина.

Перші три стадії – фізичний процес, раніше вважали, що розчинення – це фізичний процес. Лише четверта стадія є хімічним процесом. Д.І. Мендєлєєв захистив докторську дисертацію на тему: «Розчинення етилового спирту у воді». Він відкрив четверту стадію дисоціації.

Теплові явища процесу розчинення:

Ви знаєте, що при гасінні вапна виділяється велика кількість тепла. При розчиненні сульфатної кислоти також виділяється тепло.

В процесі розчинення інших речовин теплота поглинається (NH₄NO₃, NH₄Cl).

Перші три стадії (дифузії, орієнтації молекул розчинника навколо розчиненої речовини, руйнування кристалічної гратки) – це фізичні процеси, які протікають з поглинанням теплоти.

Стадія гідратації – це хімічний процес – тепло виділяється.

В залежності від того, яка стадія переважає, такий і буде ефект хімічної реакції.

Вплив температури та тиску на процес розчинення

Розчинність солей збільшується із збільшенням температури (цукор в холодній чи гарячій воді, сіль).

Залежність муж розчинністю та температурою позначають графічно – у вигляді кривих розчинності.

Тиск на розчинність твердих речовин не впливає.

Для газів: при кип’ятінні води виділяються бульбашки кисню. Тобто при збільшенні температури розчинність газів зменшується.

При зменшенні тиску розчинність газів збільшується (кесонова хвороба).

Гідроліз солей

Гідроліз – взаємодія іонів солі з іонами води, що приводить до утворення слабкого електроліту.

Досвід показує, що розчини середніх солей мають лужну, кислу або нейтральну реакцію, хоча вони і не містять ні водневих, ні гідроксильних іонів.

Це явище пояснюється тим, що сіль можна представити як результат взаємодії кислоти та основи.

Класифікація електролітів

Слабкі електроліти	Середньої сили електроліти	Сильні електроліти
Дисоціюють на іони частково. Кислоти H2CO3; H2S; HNO2; HClO; HCN; H2SiO3. Основи нерозчинні у воді, а також NH4OH.	H2SO3; H3PO4	Дисоціюють на іони повністю. H2SO4; HNO3; HCl; HI; HBr; HClO4; HMnO4. Луги – гідроксиди лужних і лужно-земельних металів. Розчини майже усіх розчинних солей.

Розглянемо процес гідролізу:

Чи всі солі гідролізують?

1. Сіль утворена сильною основою та слабкою кислотою (Na₂CO₃)

Na₂CO₃ + HOH= NaOH + NaHCO₃

CO₃^2– + H₂O = HCO₃^– + OH^–

pH > 7 реакція лужна

При розчиненні солей у воді може утворюватися кисле, лужне або нейтральне середовище. Показником реакції середовища є величина, яку позначають як рН розчину.

рН =–lgC(H⁺).

Концентрація Гідроген-іонів може змінюватися від 1 до 14.

Якщо рН < 7, це кисле середовище

pH > 7, це лужне середовище

рН = 7, це нейтральне середовище

Висновок: 1) натрій карбонат гідролізує.

2) гідроліз відбувається по аніонному механізму.

3) pH > 7, це лужне середовище

2. Сіль утворена слабкою основою та сильною кислотою (CuCl₂)

CuCl₂ + HOH= HCl + CuOHCl

Cu²⁺ + H₂O = CuOH⁺ + H⁺

рН < 7 реакція кисла

Висновок: 1) купрум хлорид гідролізує.

2) гідроліз відбувається по катіонному механізму.

3) рН < 7, це кисле середовище

3. Сіль утворена слабкою основою та слабкою кислотою (MgS)

MgS + 2HOH = Mg (OH)₂ + H₂S

Mg²⁺ + S^2- + H₂O = Mg(OH)₂ + H₂S

рН=7 реакція нейтральна

Висновок: 1) ферум сульфід гідролізує.

2) рН = 7, це нейтральне середовище

Солі утворені сильною основою та сильною кислотою не гідролізують: KCl, NaNO₃, NaCl, Na₂SO₄, K₂SO_4.