Растворимость веществ. Влияние природы растворяемого вещества и растворителя, температуры и давления на растворимость газов, твердых и жидких веществ.

Растворимость вещества показывает, сколько вещества в граммах может раствориться в 1 л воды или сколько вещества в граммах может раствориться в 100 г растворителя. Растворимость веществ зависит от природы растворяемого вещества и растворителя, температуры и давления. Вещества, состоящие из полярных молекул и вещества с ионным типом связи лучше растворяются в полярных растворителях, а неполярные вещества - в неполярных растворителях.

При растворении твердых и жидких веществ объем раствора обычно почти не изменяется. Следовательно, растворимость твердых и жидких веществ не зависит от давления. При растворении газов объем системы уменьшится, поэтому их растворимость существенно зависит от давления и, согласно принципу Ле Шателье, растворимость газа увеличивается.

Если растворение эндотермичено повышение температуры увеличивает растворимость. Почти всегда этот процесс экзотермичен, следовательно, повышение температуры понижает растворимость газов, поэтому при кипячении газы удаляются из раствора. Важной закономерностью, описывающей растворимость газов в жидкостях, является закон Генри: растворимость газа прямо пропорциональна его давлению над жидкостью. Эта закономерность выражается формулой х = kp, где х - молярная доля растворенного вещества, р - давление, k – константа

Концентрация растворов. Способы выражения состава растворов. Концентрация — величина, характеризующая количественный состав раствора.

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

где:

m1 — масса растворённого вещества, г (кг);

m — общая масса раствора, г (кг).

Способы выражения концентрации:

1. Массовая доля растворенного вещества.

Отношение массы растворенного вещества B к массе растворителя.

или

2. Мольная доля растворенного вещества.

Отношение количества растворенного вещества к суммарному количеству всех

веществ, составляющих раствор, включая растворитель

или

3. Объемная доля растворенного вещества:

Отношение объема растворенного вещества к сумме объемов вещества и растворителя.

или

4. Молярная концентрация (или молярность).

5. Нормальная концентрация (или нормальность).

(экв не видно)

6. Моляльная концентрация (или моляльность).

Определяется отношением числа молей растворенного вещества к массе растворителя. Физический смысл заключается в том, что она показывает, скольк омолей вещества растворено в 1 кг (1000г) растворителя.

Электролиты и неэлектролиты. Свойства растворов неэлектролитов. Диффузия и осмос. Осмотическое давление(закон Вант-Гоффа). Давление пара раствора, зависимость от молярной доли. Температура кипения и замерзания раствора. Законы Рауля.

Электроли́т — вещество, расплав или раствор, которое проводит электрический ток вследствие диссоциации на ионы.

Сильные электролиты — электролиты, степень диссоциации которых в растворах равна единице (то есть диссоциируют полностью) и не зависит от концентрации раствора. Сюда относятся подавляющее большинство солей, щелочей, а также некоторые кислоты (сильные кислоты, такие как:HCl, HBr, HI, HNO3).

Слабые электролиты — степень диссоциации меньше единицы (то есть диссоциируют не полностью) и уменьшается с ростом концентрации. К ним относят воду, ряд кислот (слабые кислоты), основания p-, d-, и f- элементов.

Вещества, которые в растворах или расплавах на ионы не распадаются и электрический ток не проводят, называются неэлектролитами.

Диффузия — это процесс, ведущий к равномерному распределению молекул растворенного вещества и растворителя. Как всякое движение, диффузия требует энергии. Диффузия всегда направлена от большей концентрации данного вещества к меньшей, от системы, обладающей большей свободной энергией, к системе с меньшей свободной энергией.

Осмос — результат неравенства химических потенциалов воды по разные стороны мембраны. Идеальная полупроницаемая мембрана пропускает молекулы воды и не пропускает молекулы растворенного вещества.

Вант-Гоффа закон осмотического давления, определяет давление молекул растворённого вещества на полупроницаемую перепонку, отделяющую раствор от чистого растворителя и непроницаемую для растворённого вещества.

Давление насыщенного пара растворителя над раствором всегда ниже, чем над чистым растворителем при той же температуре. Пар, находящийся в равновесии с жидкостью, называется насыщенным. При данной температуре давление насыщенного пара над каждой жидкостью - величина постоянная.

Относительное понижение давления насыщенного пара растворителя над раствором равно молярной доле растворëнного вещества. Математическим выражением закона Рауля является уравнение: (ρ_о – ρ) / ρ_о = χ_В, где χ_В - молярная доля растворëнного вещества.

Законы Рауля: 1) Парциальное давление насыщенного пара компонента раствора прямо пропорционально его мольной доле в растворе, причём коэффициент пропорциональности равен давлению насыщенного пара над чистым компонентом. 2) Второй закон Рауля – понижение температуры кипения и повышение температуры замерзания раствора прямо пропорционально моляльной концентрации раствора.

Электролитическая диссоциация ( ионизация). Факторы, определяющие склонность веществ к диссоциации. Механизм диссоциации веществ с различным характером химической связи . Гидратация ионов в растворе, ион гидроксония.

Электролитическая диссоциация — процесс распада электролита на ионы при растворении его в полярном растворителе или при плавлении.

Механизм:Легче всего диссоциируют вещества с ионной связью. Как известно, эти вещества состоят из ионов. При их растворении диполи воды ориентируются вокруг положительного и отрицательного ионов. Между ионами и диполями воды возникают силы взаимного притяжения. В результате связь между ионами ослабевает, происходит переход ионов из кристалла в раствор. При этом образуются гидратированные ионы, т.е. ионы, химически связанные с молекулами воды.

Аналогично диссоциируют и электролиты, молекулы которых образованы по типу полярной ковалентной связи (полярные молекулы). Вокруг каждой полярной молекулы вещества также ориентируются диполи воды, которые своими отрицательными полюсами притягиваются к положительному полюсу молекулы, а положительными полюсами - к отрицательному полюсу. В результате этого взаимодействия связующее электронное облако (электронная пара) полностью смещается к атому с большей электроотрицательностью, полярная молекула превращается в ионную и затем легко образуются гидратированные ионы . Диссоциация полярных молекул может быть полной или частичной.

Таким образом, электролитами являются соединения с ионной или полярной связью - соли, кислоты и основания. И диссоциировать на ионы они могут в полярных растворителях.

Гидроксоний Н3О+ — комплексный ион, соединение протона с молекулой воды. Водородные ионы в водных и спиртовых растворах кислот существуют в виде сольватированных ионов Гидроксония.

Гидратация— присоединение молекул воды к молекулам или ионам. Гидратация является частным случаем сольватации — присоединения к молекулам или ионам веществ молекул органического растворителя.