Растворы

Кристалл
Жидкость
Газ
В температурной последовательности жидкое состояние - промежуточное между кристаллическим и газообразным

Классификация растворов
Истинные растворы
Дисперсные системы

Растворы – это гомогенные (однофазные) системы, состоящие из
двух и более компонентов, состав которых можно изменять в опре-
деленных пределах, не нарушая их однородности.

Истинный (молекулярный) раствор
Истинный (молекулярный) раствор - это разновидность растворов в котором размеры частиц растворенного вещества предельно малы и сопоставимы с размером частиц растворителя

Растворитель
Растворителем считают тот компонент, который в чистом виде существует в таком же агрегатном состоянии, что и полученный раствор.
Например, в случае водного раствора соли растворителем является вода.
Если же оба компонента до растворения находились в одинаковом агрегатном состоянии (например, спирт и вода), то растворителем считается компонент, находящийся в большем количестве.

Растворение
Растворение сложный физико-химический процесс.
Разрушение структуры растворяемого вещества и распределение его частиц между молекулами растворителя – ФИЗИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС.
Взаимодействие молекул растворителя с частицами растворенного вещества – ХИМИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС

Сольваты
Сольваты – продукты переменного состава, которые образуются при химическом взаимодействии частиц растворенного вещества с молекулами растворителя.
Если растворитель – ВОДА, то образующиеся продукты называются ГИДРАТАМИ.
ГИДРАТАЦИЯ – процесс образования гидратов

Основные положения химической теории растворов
Д.И. Менделеева
Растворение является сложным физико-химическим процессом, включающим разрушение структуры растворяемого вещества (ΔH1>0) и взаимодействие молекул растворителя с молекулами растворенного вещества (ΔH2<0)

2.продолжение
2. Процесс растворения может быть экзотермическим (ΔH<0), например растворение H2SO4, NaOH,
или эндотермическим (ΔH>0), например растворение NH4NO3
Теплота растворения – теплота выделяющаяся или поглощающаяся при растворении вещества

3 продолжение
3. В результате химического взаимодействия растворителя и растворенного вещества образуются сольваты (неводный растворитель) или гидраты (растворитель вода).
Кристаллогидраты – гидраты выделенные из водного раствора.
CuSO4×5H2O; FeSO4 ×7H2O
CaSO4×2H2O - гипс
Na2SO4 ×10H2O – глауберова соль;

Образование гидратов иногда изменяет свойства веществ. Так безводный сульфат меди белого цвета, а кристаллогидрат – синий. Растворимость кристаллогидратов лучше, чем безводных солей.
Чаще всего реакции протекают в водных растворах. Процессы в живых клетках, именно в водной среде развиваются все клеточные процессы. Питательные вещества (азот, фосфор, калий, микроэлементы) поступают из растворов).

Процесс растворения определяется:
- природой растворителя и растворенного вещества;
- агрегатным состоянием растворяемого вещества;
- температурой.

Термодинамические факторы процесса растворения
Процесс растворения связан с самопроизвольным распределением частиц одного вещества между частицами другого.
Он происходит благодаря действию сил межмолекулярного взаимодействия.

Термодинамические факторы процесса растворения
Основные стадии: 1) сольватация,
2) фазовый переход,
3) диффузия сольватированных частиц
NaCl
H20
NaCl
раствор

Растворение – самопроизвольный процесс: ΔG<0
ΔG=ΔH-TΔS
ΔHр. = ΔHсольв.+ ΔHф.п.+ Δhдиф
ΔHсольв<0 независимо от фазового состояния растворяемого вещества. Связана с нейтрализацией зарядов →с понижением энергетического уровня системы;
ΔHф.п>0 при растворении твердого вещества. Для разрушения кристаллической решетки необходимо затратить энергию.

ΔHдиф>0 независимо от фазового состояния растворяемого вещества .
Диффундируя, сольватированные частицы должны преодолевать силы межмолекулярного взаимодействия растворителя.
Если | ΔHф.п+ ΔHдиф| >| ΔHсольв|, процесс растворения – эндотермический.
Если | ΔHф.п+ ΔHдиф| <| ΔHсольв|, процесс растворения – экзотермический.

Влияние температуры на процесс растворения
С повышением температуры
- растворимость твердых веществ в жидкостях повышается, т.к. величина ΔHф.п – велика (высокая энергия связи в кристаллической решетке.
- растворимость жидкостей в жидкостях как правило понижается, поскольку, например, у серной кислоты высокая энергия сольватации

- растворимость газов в жидкостях понижается: с повышением температуры кинетическая энергия газа в газовой фазе увеличивается значительно сильнее, чем кинетическая энергия газа в жидкости. Поэтому молекулам газа с повышением температуры гораздо легче покинуть жидкость, чем перейти из газового состояние в жидкое.
Влияние температуры на процесс растворения

Классификация растворов (по агрегатному состоянию)
Растворы
Газообразные
Воздух, природный газ
Жидкие
Растворы NaCl, H2S04
Твердые
Стали и сплавы
Раствор состоит из растворителя и растворенного вещества
(веществ).
Растворенное вещество – компонент раствора, определяющий
его химические свойства.
Если один из компонентов – вода, она всегда считается
растворителем.

Раствор состоит по крайней мере из 2-х компонентов:
РАСТВОРИТЕЛЬ+РАСТВОРЕННОЕ ВЕЩЕСТВО
Состав раствора

Концентрация
Содержание определенной порции вещества в растворе называется концентрацией.

Способы количественного выражения состава растворов.
Массовая доля (процентная концентрация)

продолжение
mр= mв+m(Н2О)
m(Н2О)= mр- mв
При комнатной температуре принимаем плотность воды равной 1 г/мл.

10% раствор карбоната натрия
– 10 г вещества карбоната натрия содержится в 100 г раствора карбоната натрия.
m(Н2О) =100-10=90 г
V(Н2О) =m/ρ=90/1=90 мл

Массовая концентрация
Смасс.=mв/Vр
Размерность - г/л

пример
С(NaCl)=54 г/л
54 грамма вещества хлорида натрия содержится в 1 литре раствора

Молярная концентрация
С=n/V
n- количество вещества в моль
V – объем раствора в литрах
Размерность – моль/л

продолжение

продолжение

С(NaCl)=4М
четырехмолярный раствор хлорида натрия
4 моль вещества хлорида натрия содержится в 1 литре раствора хлорида натрия

Переход от объма раствора
к массе
Объем и масса раствора связаны через плотность.

продолжение

Вещества
Электролиты
Неэлектролиты
Вещества, водные растворы которых или расплавы проводят электрический ток. Химическая связь ионная или сильнополярная.
Вещества, непроводящие электрический ток в растворах или расплавах.
Химическая связь КНП или слабополярная
электролиты

Теория электролитической диссоциации
Электролитическая диссоциации – процесс распада электролита на ионы в растворе или в расплаве.
Теория электролитической диссоциации (ТЭД) обоснована в 1887 г шведским ученым С. Арениусом.

Основные положения ТЭД
Электролиты при растворении в воде или в расплаве распадаются на ионы. Ионы – это атом или группа атомов, имеющие положительный заряд (КАТИОН) или
отрицательный заряд (АНИОН)
2. Ионы отличаются от нейтральных атомов электронным строением и свойствами.

продолжение
3. В растворе и расплаве ионы движутся хаотически.
При пропускании электрического тока катионы движутся к катоду,
а анионы к аноду
(катод заряжен отрицательно, анод положительно в отличии от гальванического элемента)
+

продолжение
4. Диссоциация процесс обратимый. Одновременно протекают распад молекул на ионы (диссоциация) и соединение ионов в молекулы (ассоциация или моляризация).
Mg(NO3)2
диссоциация
ассоциация
Mg2+ +2NO3-

Ghjljk;tybt
5. Общая сумма зарядов катионов равна общей сумме зарядов анионов и противоположна по знаку.

Механизм диссоциации

Анимация 6.1
Диссоциация ионных соединений

Количественные характеристики процесса диссоциации
Степень диссоциации, α – доля молекул, распавшихся на ионы
Константа диссоциации Кд – константа равновесия процесса диссоциации

Степень электролитической диссоициации
α=(Nдисс/Nобщ.)×100
α>30% - сильные электролиты
3%<α<30% - электролиты средней силы
α<3% - слабые электролиты

Константа диссоциации
Обозначение Кд
Кд-константа равновесия процесса диссоциации.
Чем больше Кд, тем глубже протекает диссоциация

Равновесные концентрации в растворе слабого электролита
AB ⮀ A+ + B–
С – молярная концентрации электролита АВ
α − степень диссоциации

AB ⮀ A+ + B–
α×С –
количество электролита АВ распавшегося на ионы в моль/л
[A+]=[B-]=[AB]= α×С
(C - α×С)
количество электролита АВ, оставшегося к моменту равновесия недиссоциированным

AB ⮀ A+ + B–
c – αc
αc
αc

Закон разбавления Оствальда

Для слабых электролитов α << 1

Факторы, влияющие на процесс диссоциации
1. Влияние концентрации электролита
;
- закон разбавления Освальда

2. Влияние температуры на процесс диссоциации
Процесс диссоциации – эндотермический. Поэтому с повышением температуры степень диссоциации возрастает
3. Влияние природы растворителя на процесс диссоциации
Чем выше дипольный момент у молекул растворителя, тем легче идет в нем процесс диссоциации растворенного вещества.

4. Влияние природы вещества на процесс его диссоциации
Чем выше полярность связи, тем легче вещество диссоциирует по этой связи.
По Аррениусу природа химического вещества определяется характером его диссоциации.

Кислоты, основания, соли с позиций ТЭД
Кислоты – это электролиты, которые при диссоциации образуют один вид катионов –катионы водорода Н+.

Условная запись уравнений диссоциации кислот
Диссоциация сильных кислот
HCl → H++Cl-
1. H2SO4 → H+ +HSO4-
2. HSO4- ⇔ H+ + SO42-
Ступенчатая диссоциация

Диссоциация слабых кислот и кислот средней силы
HNO2⇔ H++NO2-
Кд=[H+]×[NO2-]/[HNO2]
Средние и слабые кислоты

1. H2S ⇔ H++ HS-
2. HS- ⇔ H+ + S 2-
Суммарное уравнение диссоциации
H2S ⇔ 2H++ S2-
Суммарная Кд
Кд=Кд1×Кд2
Ступенчатая диссоциация слабой кислоты

Основания – это электролиты, которые при диссоциации образуют один вид анионов – гидроксид-ионы ОН-
Диссоциация сильного основания KOH→ K++OH-
Основания

Диссоциация слабых оснований и оснований средней силы
NH4OH ⇔NH4++OH-
Кд=[NH4+]×[OH-]/[NH4OH]

1. Fe(OH)2 ⇔FeOH++OH-
Кд1=[FeOH+] ×[OH-]/[Fe(OH)2]
2. FeOH+⇔ Fe2++OH-
Кд2=[Fe2+] ×[OH-]/[Fe(OH)+]
Ступенчатая диссоциация слабого основания

Амфотерные гидроксиды
это слабые электролиты, которые при диссоциации образуют одновременно катионы водорода Н+ и гидроксид—анионы ОН-, т.е. диссоциируют по типу кислоты и по типу основания
2H++ZnO22-⇔H2ZnO2≡Zn(OH)2⇔Zn2++2OH-
(в растворе)
Zn(OH)2
осадок
По типу кислоты
По типу основания

Нормальные соли – электролиты, образующие при диссоциации катионы металла и анионы кислотного остатка
К2СО3→ 2К++СО32-
Нормальные соли

Кислые соли – электролиты, которые диссоциируют на катионы металла и сложный анион в состав которого входят катионы водорода и кислотный остаток
КНСО3→К++НСО3-
Кислые соли

Основные соли – электролиты, которые диссоциируют на анионы кислотного остатка и сложные катионы, состоящие из атома металла и гидроксогрупп
СаОНСl→CaOH++Cl-
Основные соли

Представление о теории кислот и оснований Бренстеда-Лоури
Кислота – это вещество, стремящееся отдать протоны (донор протонов), а основание – это вещество, стремящееся присоединить протоны (акцептор протонов)
HCl ⇄ Cl- + H+ HCN ⇄ CN- + H+
HCl и HCN – кислоты
Сl- и CN- - сопряженные им основания

Представление о теории кислот и оснований Льюиса
Кислота – это акцептор пары электронов, имеющий подходящую свободную орбиталь, а основание – это донор электронов, имеющий неподеленную пару электронов
H+ - кислота
NH3 - основание
+H+→

Реакции обмена между растворами сильных электролитов необратимы,
если в результате образуются
а) осадок
б) выделяется газ
д) образуется слабый электролит

Реакции в растворах электролитов
Записать молекулярное уравнение.
2.Проверить по таблице растворимости образование осадка, отметить
3. Если образуется газ, отметить
4. Подчеркнуть слабые электролиты.
5. Записать полное ионное уравнение. Сильные электролиты записать в ионном виде, слабые в молекулярном.

6. Подчеркнуть одноименные ионы и составить краткое ионное уравнение реакции.
Ионные реакции реакции протекающие между ионами.

К сильным электролитам относятся
Кислоты:
HCl, HBr, HI,
HNO3, H2SO4

Основания:
гидроксиды щелочных
Li, Na, K, Rb, Cs
щелочноземельных
Ca, Sr, Ba
металлов

Соли
все растворимые
(таблица растворимости)

Пример
Запишите молекулярные и ионные уравнения реакций, протекающих между растворами:
а) сульфидом натрия и соляной кислотой

Na2S+2HCl
H2S +2NaCl
2Na+
+ S2-
H2S
+2Na+
+2Cl-
+2H+ +2Cl-
S2- +2H+→H2S

б) гидрокарбоната натрия и гидроксида натрия
NaHCO3+NaOH →
Na2CO3+H2O
Na+ + (HCO3)-+Na+ +OH-
→2Na+ + CO32- +H2O
(HCO3)- + OH- →
CO32- + H2O

Диссоциация воды.
Вода слабый электролит.
Уравнение диссоциации воды:
НОН⇔Н++ОН- (1)

Диссоциация воды.
Вода слабый электролит.
Уравнение диссоциации воды:
НОН⇔Н++ОН- (1)

продолжение

Ионное произведение воды
Величина Кд и концентрация воды являются постоянными
Следовательно
Кд×[HOH] =Кв.

Ионное произведение воды
Кв = [ Н+]×[ОН-] (3)

Кв величина постоянная при данной температуре и не зависит от изменения концентраций ионов водорода и ионов гидроксила.

При 250С Кв=10-14
[ Н+]×[ОН-]=10-14 (4)

Характер среды в водных растворах
В чистой воде
[ Н+]=[ОН-]=10-7 моль/л.
Растворы в которых
[ Н+]=[ОН-] называются нейтральными,

[ Н+]>[ОН-] кислая среда;
[ Н+]<[ОН-] – щелочная среда.

Расчет [ Н+] и [ОН-]
[ Н+]=10-14/[ОН-]
[ОН-]=10-14/ [ Н+]

Водородный показатель
во избежании неудобств, связанных с применением чисел в отрицательной степени концентрацию ионов водорода принято выражать через водородный показатель и обозначать рН.

рН= -lg[H+]
[H+]=10-pH
Водородным показателем
называется отрицательный логарифм концентрации ионов водорода

Понятие введено датским химиком С Серенсеном в 1909 году.
p (от датского potenz) – математическая степень
Н –символ водорода

Значения рН некоторых растворов

Способы измерения значения рН раствора
При помощи индикаторов, веществ, изменяющих цвет в присутствии ионов Н+ и/или ОН-: индивидуальных
При помощи рН-метра
или универсальных

Гидролиз
Буквально означает разложение соли водой («гидро» –вода, «лизис» - разложение)

Гидролизом соли называется взаимодействие ионов соли с водой, в результате которого образуются слабые электролиты.

НОН⇔Н++ОН-
[Н+]=[ОН-]=10-7 моль/л
Среда нейтральная
В реакции гидролиза участвуют 1 моль воды и 1 «слабый ион»

продолжение
Соль рассматривается как продукт взаимодействия основания и кислоты.

продолжение
Реакция гидролиза – реакция обратная реакции нейтрализации.
Протекает с поглощением теплоты

Типы гидролиза
Гидролиз соли образованной слабой кислотой и сильным основанием (гидролиз по аниону). рН>7
При обычных условиях протекает по первой ступени ( не до конца)
1

Продукты
сильное основание и слабая кислота
(однозарядный анион)
или кислая соль (многозарядный анион)

Соль образована сильной кислотой и слабым основанием (гидролиз по катиону) рН<7.
При обычных условиях протекает по первой ступени (не до конца)
2

Продукты
сильная кислота и слабое основание
(катион однозарядный)
или основная соль
(катион многозарядный)

Гидролиз соли образованной слабой кислотой и слабым основанием (гидролиз по аниону и по катиону)
рН≈7 (слабокислая или слабощелочная).
3

Гидролиз таких солей во многих случаях протекает до конца до образования слабой кислоты и слабого основания.

Гидролиз солей образованных сильной кислотой и сильным основанием не протекает, т.к. невозможно образование какого-либо слабого электролита кроме воды .
рН=7 среда нейтральная.
4

Правила составления уравнений гидролиза
Определить какой кислотой и каким основанием образована соль.
2. Предварительно оценить характер среды. Характер среды в растворе соли определяет «сильный ион»

продолжение
3. Подчеркнуть слабый ион
4. Составить краткое ионное уравнение гидролиза. Записать уравнение реакции 1 моль воды и одного «слабого иона»

5. Закончить молекулярное уравнение гидролиза. Для этого полученные в результате гидролиза ионы дополнить ионами не участвовавшими в реакции гидролиза.
6. Проверить количество всех ионов слева и справа. При необходимости расставить коэффициенты

Гидролиз – процесс обратимый (равновесный). Такое равновесное состояние характеризуется константой гидролиза.
Равновесие гидролиза можно смещать. Гидролиз процесс эндотермический. Поэтому при нагревании усиливается
Можно также добавлять кислоту или щелочь.

Примеры
Определите характер среды в растворе нитрита калия.
Запишите уравнение гидролиза. Укажите значение рН.
Запишите выражение константы гидролиза.
4. Определите как повлияет на протекание гидролиза нагревание, добавление щелочи, кислоты

1. Формула соли . KNO2 Соль образована сильным основанием КОН и слабой кислотой HCN. Реакция среды - щелочная
2. KNO2+Н2О ⇔
НNO2+КОН
3. NO2- + Н+ОН- ⇔
НNO2+ОН-
рН>7
4. +NaOH
+HCl
t0C

Na3PO4+H2O⇔Na2HPO4+NaOH
Соль образована сильным основанием и слабой кислотой. Среда щелочная. Гидролиз по аниону.
PO43-+НОН ⇔(НPO4)2-+ОН- pH>7

NH4Cl+H2O ⇔NH4OH+HCl
Соль образована слабым основанием и сильной кислотой. Гидролиз по катиону. Среда кислая.
NH4+ + НОН ⇔ NH4OH+Н+ рН<7

Полный гидролиз
Al2S3+6H2O →
2Al(OH)3↓ + 3H2S↑
pH ≈ 7

Na2SO4+H2O →
pH=7
Гидролиз не идет

Степень гидролиза
Количественная характеристика степень гидролиза – h.

n – число молекул соли подвергшихся гидролизу
N – общее число растворенных молекул
h(NH4Cl)=0,01%;
h(KCN)=3,7%
h(NH4)2S=99%

Константа гидролиза
Постоянная величина, характеризующая глубину протекания гидролиза.
Обозначение Кг.
Чем больше величина Кг, тем глубже протекает процесс гидролиза

Константа гидролиза и степень гидролиза
Кг=h2c
h=√Кг/с

Гидролиз KCN.
KCN+Н2О ⇔
НCN+КОН
CN -+ Н+ОН- ⇔
НCN+ОН-
рН>7

Константа гидролиза равна отношению произведения концентрация ионов, образовавшихся в результате гидролиза к концентрации «слабого иона».
Вода в выражение константы гидролиза не входит.

Кг не приводится в таблицах
Для расчета Кг домножим числитель и знаменатель дроби на одну и ту же величину [H+]

Расчет Кг
Кг=Кв/Кд
Кв=10-14 – ионное произведение воды
Кд – константа диссоциации слабого электролита (кислоты или основания, образующих соль) по последней ступени

Кг(KCN)
Кг=10-14/Кд(HCN)
Кд(НCN)=7,9x10-10
Кг=10-14/7,9x10-10=
10x10-15/7,9x10-10=1,27x10-5

В ряде технологических процессов и лабораторной практике необходимо поддерживать рН постоянным. При этом рН не должен изменяться значительно при разбавлении растворов, добавления (в определенных пределах) сильных кислот или оснований.
Буферные растворы

Буферным раствором (буфером)
называют раствор рН которого не претеревает значительных изменений при добавлении небольших количеств кислоты или основания

Слабая кислота +
соль этой кислоты и сильного основания
Примеры буферных растворов

ацетатная буферная смесь
СН3СООН+ NaСН3СОО ,
Как правило в этих буферных растворах устойчивое значение рН в пределах 4 - 7 .

Например аммиачный буфер – NH3×H2O+NH4Cl.
Для буферных растворов этого типа устойчивое значение рН в интервале 7 –10
Слабое основание +соль этого основания и сильной кислоты

Применение буферных растворов
При электрохимическом нанесении защитных покрытий.
2. Призводство красителей, фотоматериалов, кожи.
3. Медицина, сельское хозяйство и т.д.

Биологические и биохимические процессы и скорости их протекания, направление протекания зависят от поддержания постоянного рН.

нормальный рН
крови 7,4,
слюны 6,9,
желудочного сока – 1,7,
слез 7,4.
Содержащийся в крови буфер – смесь фосфата, гидрокарбоната и белков.

Классификация растворов
По содержанию растворенного вещества
насыщенные
ненасыщенные
пересыщенные.

Способность вещества растворяться при данной температуре в определенной порции растворителя называется растворимостью.
Коэффициент растворимости - максимальная масса вещества, которая может растворяться в 100 граммах воды при данной температуре
Растворимость

продолжение
Растворимость вещества в воде при 200С
Р (>1 г вещества в 100 г Н2О)
Сахар 200г/100 г Н2О
М (10-3-1г вещества в 100 г Н2О)
Гипс 0,2 г/100 г Н2О
Н (<10-3 г в 100 г Н2О )
AgCl - 1,5×10-4 г /100 г Н2О

Обозначение – Р.
Р=mв/100 г Н2О
Размерность – г/100г воды.
Растворимость зависит от природы растворяемого вещества, растворителя, температуры.
Подобное растворяется в подобном.
продолжение

продолжение
В полярных растворителях лучше растворяются вещества с ионным типом связи и ковалентной полярной связью.
В неполярных растворителях лучше растворяются вещества с неполярной или слабополярной ковалентной связью.
С повышением температуры чаще всего растворимость кристаллического вещества повышается, а газов понижается.

Насыщенный раствор — раствор в котором растворённое вещество при данных условиях достигло максимальной концентрации и больше не растворяется.
Осадок данного вещества находится в равновесном состоянии с веществом в растворе
Насыщенный раствор

В насыщенном растворе:
BaSO4 кр ⇄ Ba2++SO42-
Kp = [Ba2+]p[SO42- ]p = ПР
Произведение растворимости - это константа равновесия процесса
растворения малорастворимого электролита.
Равновесие в насыщенном растворе
сульфата бария

Ненасыщенный раствор
Ненасыщенный раствор — раствор, в котором концентрация растворенного вещества меньше, чем в насыщенном растворе.
При данных условиях можно растворить еще некоторое его количество.
.

Пересыщенный раствор
Пересыщенный раствор —раствор, содержащий при данных условиях больше растворённого вещества, чем в насыщенном растворе, избыток вещества легко выпадает в осадок.
Обычно пересыщенный раствор получают охлаждением раствора, насыщенного при более высокой температуре (пересыщение)

Пересыщенный раствор нестабилен и может легко переходить в насыщенный. Если резко охладить насыщенный раствор получим пересыщенный.

t
t
t
t
Пересыщенный
Насыщенный
Ненасыщенный

Жесткость природных вод
Природные воды, содержащие в растворе большое количество солей кальция и магния называются жесткими.
Суммарное содержание этих солей в воде называется ее общей жесткостью.
Количественно жесткость выражают в миллимоль эквивалентов ионов кальция или магния на литр природной воды.
Ж – жесткость природной воды, ммоль экв/л;
m – масса ионов кальция и магния в пробе природной воды, г;
V – объем пробы природной воды, л

Система водоподготовки
1. Освобождение от грубодисперсных примесей (отстой, фильтрация)
2. Защелачивание (до рН 6,5-7,5). Цель – снижение коррозионной агрессивности.
3. Обработка сульфатом алюминия с последующим отстоем и фильтрацией. Цель – удаление мелкодисперсных примесей.
Al2(SO4)3 +6NaOH → 2Al(OH)3 + 3Na2SO4
Al(OH)3 - творожистый осадок с большой адсорбционной способностью.
4. Водоумягчение
а) для воды с временной жесткостью – кипячение:
Mg(HCO3)2 → Mg(OH)2+2CO2
Ca(HCO3)2 → CaCO3+CO2+H2O
ПРCaCO3 = 3,8·10-9
ПРCa(OH)2= 5,5·10-6
ПРMgCO3=2,1·10-5
ПРMg(OH)2=6·10-10

б) для воды с постоянной жесткостью – химическая обработка воды
CaCl2+Na2CO3 → CaCO3↓+NaCl
MgCl2+Na2CO3 +H2O→ Mg(OH)2 + CO2 + NaCl
в) ионный обмен
При ионном обмене ионы кальция или магния из воды обмениваются на ионы натрия из цеолита или ионообменной смолы.
Вода, прошедшая систему водоумягчения, называется химически обессоленной (ХОВ)

Размер частиц более 10-5 м. Такие системы являются гетерогенными и относятся к дисперсным системам.
Гетерогенные системы
Кроме истинных растворов в природе существуют и другие смеси веществ, в которых размеры частиц не видимы невооруженным глазом, но их размеры больше, чем в истинных растворах

Диспе́рсная систе́ма — это образования — это образования из двух или более числа фаз (тел), которые совершенно или практически не смешиваются и не реагируют друг с другом химически. Первое из веществ (дисперсная фаза) мелко распределено во втором (дисперсионная среда). Если фаз несколько, их можно отделить друг от друга физическим способом (центрифугировать, сепарировать и т. д.).

10-5 м
10-7 м
10-9 м
Взвеси
Коллоидные растворы
Истин-ные растворы
Растворы и дисперсные системы
Грубодисперсные системы

Дисперсные системы
Все дисперсные системы состоят из сплошной фазы (дисперсионная среда) и прерывистой (раздробленной) фазы (дисперсная фаза). В зависимости от размера частиц они делятся на
взвеси (грубодисперсные системы )
коллоидные системы (высокодисперсные системы)

Рисунок
2
1
1- дисперсионная среда
2 – дисперсная фаза

Взвеси
(размер частиц 10-5 – 10-7 м)
суспензия
эмульсия
аэрозоль
Взвеси

Суспензии
Дорожная грязь - частицы минералов алюмосиликатов (глина) в водной среде.
Краски, эмали, чистящие пасты, косметические средства

Эмульсии
Эмульсии представляют собой смеси состоящие из взаимно нерастворимых жидкостей. Дисперсионная среда и дисперсная фаза – жидкости. Чаще всего это системы вода/масло (масло – жидкий жир, минеральные масла).
Прямая эмульсия – масло в воде М/В (раздробленная фаза – масло)
Обратная эмульсия – В/М (раздробленная фаза – вода)

продолжение
Специфическое свойство эмульсий – образовывать системы со сферическими частицами дисперсной фазы.
Прямая эмульсия – молоко
Обратная эмульсия – нефть, маргарин

рисунок
Прямая М/В
Обратная В/М

Аэрозоли
это дисперсные системы – в которых частицы дисперсной фазы находятся во взвешенном состоянии (аэро – газовая дисперсионная среда, золь – «раздробленность вешества» или дисперсная фаза).

Классификация аэрозолей

Пены
Это дисперсные системы типа Г/Ж – дисперсная фаза пузырьки газа, дисперсионная среда слои жидкости.
Примеры – взбитые сливки, мыльная пена

Коллоидные растворы.
Это растворы с размером частиц 10-7-10-9м.
Такой размер частиц является промежуточным между частицами в истинном растворе и взвесях. Размеры частиц в коллоидных растворах достаточно велики, либо растворенное вещество образует скопление молекул. Примеры яичный белок или крахмал в воде.

продолжение
Твердые коллоидные растворы – природные минералы и драгоценные камни.
Коллоидные частицы имеют сложное строение. Состоит из ядра, адсорбированных ионов, противоионов и растворителя.

Адсорбция
Это поглощение вещества поверхностным слоем другого вещества в результате его самопроизвольного перехода из объема дисперсионной среды

Лиофильные (гидрофильные) коллоиды – растворитель взаимодействует с ядром частиц
Лиофобные (гидрофобные) коллоиды растворитель не взаимодействуе с ядром частиц.
продолжение

AgI
I–
I–
I–
I–
I–
I–
I–
I–
I–
I–
I–
I–
I–
I–
I–
I–
I–
K+
K+
K+
K+
K+
K+
K+
K+
K+
K+
K+
K+
K+
K+
K+
K+
Избыток KI
Коллоидная частица

Удаление загрязнений с помощью детергентов (моющих средств)
Модель 13.2