Классификации растворов. Способы выражения концентрации

Лекция №5
КЛАССИФИКАЦИИ РАСТВОРОВ.
СПОСОБЫ ВЫРАЖЕНИЯ
КОНЦЕНТРАЦИИ
Дисциплина: «Физико- химические методы исследований и техника лабораторных работ»
1 курс 2 семестр

1. Классификации растворов
РАСТВОРЫ- гомогенные системы, содержащие не менее двух веществ.
Виды растворов:
- растворы твердых, жидких и газообразных веществ в жидких растворителях
- однородные смеси твердых, жидких и газообразных веществ.
Растворитель- это вещество, взятое в избытке и в том же агрегатном состоянии, что и сам раствор,
Растворенное вещество- компонент раствора, взятый в недостатке.

В зависимости от агрегатного состояния растворителя:
- газообразные- воздух и другие смеси газов
- жидкие- гомогенные смеси газов, жидкостей и твердых тел с жидкостями.
- твердые растворы- сплавы, например, металлов друг с другом, стёкла.
Наибольшее значение имеют жидкие смеси, в кото-рых растворитель- жидкость.
Часто применяемые растворители:
- из неорганических веществ- вода,
- из органических веществ- метанол, этанол, ацетон и др.

Способность к образованию растворов у разных веществ выражена в различной степени.
Одни вещества способны смешиваться друг с другом в любых количествах (например, вода и спирт), другие - в ограниченных (например, хлорид натрия и вода).

Принцип процесса образования раствора.
При внесении в растворитель твердого вещества (например, поваренной соли), частицы ионов (Na+ и Cl), находящиеся на поверхности, в результате колебательного движения, отрываются и переходят в растворитель.
Этот процесс распространяется на следующие слои частиц, которые обнажаются в кристалле после удаления поверхностного слоя.
Так, постепенно, частицы, образующие кристалл (ионы или молекулы), переходят в раствор.

Частицы, перешедшие в раствор, вследствие диффузии распределяются по всему объему растворителя.
По мере увеличения концентрации частицы, находящиеся в непрерывном движении, при столкновении с твердой поверхностью еще не растворившегося вещества могут задерживаться на ней, т.е. растворение всегда сопровождается обратным явлением- кристаллизацией.
Может наступить такой момент, когда одновременно выделяется из раствора столько же частиц (ионов, молекул), сколько их переходит в раствор- наступает равновесие.

По соотношению преобладания числа частиц, переходящих в раствор или удаляющихся из раствора, различают:
- насыщенные растворы- находящийся в равновесии с растворяемым веществом, т.е. данное вещество при данной температуре в них больше не растворяется и раствор содержит максимально возможное (для данных условий) количество растворенного вещества;
- ненасыщенные растворы- в которых еще можно растворить добавочное количество данного вещества

- пересыщенные растворы, содержат растворенного вещества больше, чем его должно быть в данных условиях в насыщенном растворе.
Это неустойчивые, неравновесные системы, в которых наблюдается самопроизвольный переход в равновесное состояние (выделяется избыток растворенного вещества, и раствор становится насыщенным)

В зависимости от того, электронейтральными или заряженными частицами являются компоненты раствора, их подразделяют на:
- молекулярные- растворы неэлектролитов
- ионные- растворы электролитов, проводящие электрический ток.

3. Способы выражения концентрации растворов
Каждый раствор характеризуется концентрацией, т.е. количеством (или массой) вещества, содержащегося в определенном объеме раствора.
Растворы с большой концентрацией растворенного вещества называют концентрированными, с малой– разбавленными.

Содержание растворенного вещества в растворе может быть выражено:
1. Процентная концентрация- количество граммов вещества, находящегося в 100 г раствора.
Например:
5% раствор содержит 5 г вещества в 100 г раствора (берут 5 г вещества и 100- 5= 95 г растворителя)

2. Молярная концентрация показывает число молей растворенного вещества, содержащихся в 1л раствора:
- двумолярный раствор (2М) содержит 2 моль/л,
- одномолярный (1 М)- 1 моль/л;
- децимолярный (0,1 М)- 0,1моль/л,
- сантимолярный (0,01 М)- 0,01 моль/л и т.д.

3. Нормальная (эквивалентная) концентрация- нормальность- показывает число эквивалентов растворенного вещества в 1 л раствора.
Эквивалент- количество элемента, которое соединяется с одним атомом водорода и замещает его в химических реакциях.
Так, эквивалент хлора в соединении HCI равен 1 (1моль), в соединении H2S эквивалент серы будет равен ½ моль
Эквивалент цинка для реакции:
Zn+ 2HCI= ZnCI2+H2↑, равен ½ моль

Эквивалент сложного соединения- такое его количество, которое в данной реакции соответствует (эквивалентно) одному атому водорода.
Так для реакции Zn+ H2SО4 = ZnSО4+H2↑, 1 моль H2SО4 соответствует 2 атомам водорода, следовательно её эквивалент равен ½ моль.
Масса одного эквивалента элемента или соединения называется его эквивалентной массой.