МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ, МОЛОДІ ТА СПОРТУ УКРАЇНИ

Скачати 0.87 Mb.

Назва	МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ, МОЛОДІ ТА СПОРТУ УКРАЇНИ
Сторінка	6/10
Дата	05.04.2013
Розмір	0.87 Mb.
Тип	Документи

bibl.com.ua > Фізика > Документи

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Стислі теоретичні відомості

Розчинність твердих речовин в рідинах визначається природою розчинника і розчиненої речовини, а також температурою. При розчиненні твердої речовини і рідині досягається концентрація, при якій тверда речовина дальше перестає розчинятися і встановляється рівновага між розчином і твердою речовиною. Такий розчин називається насиченим. Концентрація насиченого розчину будь-якої речовини при певній температурі постійна і характеризує розчинність цієї речовини.

При певних умовах можливо отримати розчини, концентрація яких вище концентрації насиченого розчину. Такі розчини називаються перенасиченими. Вони дуже не стійкі і при перемішуванні, струшуванні або попаданні в них твердих частинок розділяються на осадок розчиненої речовини і насичений розчин.

Розчинення твердих речовин відбувається поглинанням або виділенням теплоти, які звичайно відносять до одного молю розчиненої речовини. Різність в знаках теплового ефекту розчинення можливо пояснити тим, що при розчиненні твердих речовин в рідинах одночасно відбуваються два процеси – взаємодія молекул розчинника з молекулами або іонами твердої речовини (сольватація або при розчиненні в воді – гідратація) і руйнування твердої речовини з розміщенням її по всьому об’єму розчину. При сольватації енергія виділяється (Н₁ 0), а на руйнування твердої речовини енергія затрачується (Н₂  0). Сумарний тепловий ефект залежить від абсолютних значень Н₁ і Н₂ і може бути як позитивним, так і негативним.

При розчиненні в воді, наприклад хлориду калію з дуже міцною кристалічною решіткою, іони калію і хлорид-іони гідратуються і енергія Н₁, яка виділяється при цьому, компенсує більшу частину енергії Н₂, яка необхідна для руйнування кристалічної решітки. Відповідно, по абсолютному значенню Н₂ більше, як Н₁ і при розчиненні хлориду калію в воді теплота буде поглинатися з навколишнього середовища, процес ендотермічний. Процес розчинення в воді хлориду натрію практично не має теплового ефекту, так як енергія гідратації практично дорівнює енергії руйнування кристала. Розчинення кристалічного CuCI₂2H₂O відбувається виділенням теплоти, процес екзотермічний, так як енергія гідратації значно перевищує енергію руйнування твердого тіла.

Знак теплового ефекту визначає і вплив температури на розчинність. Процес розчинення більшості твердих речовин ендотермічний і з підвищенням температури розчинність збільшується. Для деяких речовин з підвищенням температури розчинність зменшується, оскільки процес їх розчинення екзотермічний.

Завдання для виконання самостійної роботи.

1. Що називають розчином?

2. Який розчин називається насиченим?

3. Який розчин називається перенасиченим?

4. Охарактеризувати фізико-хімічний аналіз розчинів.

5. Температура кристалізації розбавлених розчинів.

6. Температура кипіння розбавлених розчинів.

7. Пояснити процес сольватації.

8. Пояснити процес гідратації.

9. Скласти схему розчинення кристалів у воді.

10. Як впливає температура на розчинність твердих тіл?

Самостійна робота № 7
Тема: Перший та другий закон Коновалова. Визначення молекулярної ваги.

Стислі теоретичні відомості

Перший та другий закон Коновалова.

Якщо два компонента розчину леткі, то пар буде містити два компонента. Оскільки відносний вміст компонентів в парах в загальному випадку буде відрізнятися від відносного вмісту їх в рідинах. Для простих систем легко встановлюють відношення між складом розчину і пару, врівноваженого з ним. Тільки в системі, компоненти якої володіють однаковим тиском пару в чистому стані, склад пару над розчином дорівнює складу розчину. В інших випадках склад пару відрізняється від складу розчину і тим в більшому ступені, чим більше розрізняються тиски пару над чистим компонентами. В простих системах відносний вміст компонента, який володіє великим тиском пару в чистому стані, завжди вище в парах, чим в рідинах.

Залежність складу пару від складу розчину і загального тиску характеризується двома законами, які відкрив Д.П. Коновалов (1881) і носять його ім’я.

Перший закон Коновалова характеризує відношення між вмістом врівноважених рідин і пару, і вплив додавання того чи іншого із компонентів на загальний тиск пару.

Перший закон Коновалова формується наступним чином:

а) підвищення відносного вмісту певного компонента в рідкій фазі завжди викликає збільшення відносного вмісту його і в парах;

б) в рухомій системі пар, порівняно з рідиною, яка знаходиться з ним врівноваженою, відносно багатий тому із компонентів, додавання якого до системи підвищує загальний тиск пару, т.е. знижує температуру кипіння суміші при певному тиску.

Другий закон Коновалова відноситься до більш конкретного випадку. Із діаграми «Залежність загального і парціального тиску пару від вмісту в системі з позитивними і негативними відхиленнями» видно, що в деяких системах криві загального тиску пару виходять за межі інтервалу, які огороджені тиском насиченого пару чистих компонентів, утворюючи відповідно максимум і мінімум. Розчини, які відповідають точкам максимуму або мінімуму, називаються азеотропними, вони відіграють велику роль в процесах перегонки.

Другий закон Коновалова: точка максимуму і мінімуму на кривої загального тиску пару відповідає розчинам, склад яких однаковий зі складом врівноваженого з ним пару.
Визначення молекулярної ваги речовини методами кріоскопії і ебуліоскопії.

1) Якщо кріоскопічна константа К даного розчинника відома, то використовуючи формулу, можна знайти дослідним шляхом молекулярну масу розчинених речовин:

2) Пристрій для кріоскопічних вимірів.

У широкий товстостінний стакан з мішалкою, оточений зверху для термоізоляції ватою, кладуть охолоджену суміш з снігу або льоду і повареної солі. У цю суміш крізь кришку склянки опускають широку пробірку, в яку на пробці встановлюють більш вузьку пробірку, яка має боковий тубус, необхідний для введення наважки досліджуваної речовини. Пробірка закривається пробкою, крізь яку проходять термометр та мішалка.

3) Можна розрахувати молекулярну вагу, використовуючи ебуліоскопічну константу К:

Використовуючи цю формулу, визначають молекулярну вагу розчинених речовин по підвищенню точки кипіння розчину:

;

.

З цих формул видно, що всі фізичні властивості речовин неелектролітів залежать від кількості молів розчиненої речовини (n), а саме від часткової концентрації розчину, так як по кількості молів розчиненої речовини можливо знайти кількість молекул або часткову концентрацію розчину, яка виражається кількістю частин розчиненої речовини у визначеному об'ємі розчинника.
Завдання для виконання самостійної роботи.

1. Температура кипіння розчинів двух рідин.

2. Перший закон Коновалова.

3. Що таке ректифікація.

4. Азеотропні суміші.

5. Другий закон Коновалова.

6. Який може бути тепловий ефект при розчинені рідини в рідині.

7. Від чого залежить осмотичний тиск розчину?

8. Як змінюється склад рідкої фази при замерзанні розчину?

9. Від яких факторів залежить ебуліоскопічна константа?

10. Як пояснити те, що море не замерзає тоді, коли річки, які впадають в нього, вже замерзли?

Самостійна робота № 8
Тема: Розчини дійсні та недійсні, електролітична дисоціація, ізотонічний коефіцієнт.
Стислі теоретичні відомості

Розчинами називають однорідну суміш, яка складається із двох або більшого числа речовин, склад яких в деяких межах може безперервно змінюватися без стрибкоподібних змін властивостей.

Рідкі розчини поділяються на дві групи: розчини електролітів і розчини неелектролітів.

Розчини неелектролітів.

Суміші, в процесі утворення якої відсутні теплові і об’ємні ефекти називаються ідеальними розчинами. Властивості ідеальних розчинів подібні властивостям суміші ідеальних газів, не залежать від природи розчиненої речовини, а визначаються тільки концентрацією. Відповідно, єдиною причиною їх утворення є зростання ентропії при перемішуванні. По деяким властивостям до ідеальних розчинів близькі розчини безкінцевого розбавлення, в них можливо знехтувати взаємодією між частинками розчиненої речовини і взаємодією між частинками розчиненої речовини і розчинника.

Утворення реальних розчинів відбувається з тепловим і об’ємним ефектом. Ці ефекти можуть бути значними; наприклад, при розчиненні спирту в воді відбувається помітне збільшення температури і зменшення об’єму на 3,5%. Розчинність при заданій температурі залежить від природи розчиненої речовини і розчинника, їх агрегатних станів і зовнішніх умов.

Розчини електролітів.

Електролітами називаються сполуки, які існують в розчині в вигляді іонів і проводять через розчин електричний струм.

По властивості утворення іонів в розчині електроліти поділяють на дві групи: слабі і сильні.

До сильних електролітів належать сильні кислоти, сильні основи і найбільша частина солей. Багато сильних електролітів кристалізуються в кристалах з іонною решіткою; часто сильними електролітами називають тільки такі речовини.

До слабих електролітів відносяться ковалентні сполуки, які підвергаються в воді частковій дисоціації. До них належать більшість органічних кислот, феноли, аміни.

У теорію розчинів Вант - Гофф вводить поняття ізотонічного коефіцієнту і, який показує, у скільки разів часткова концентрація електроліту більша, ніж часткова концентрація еквімолекулярного розчину неелектроліту.

де, n- чаткова концентрація електроліту

n- часткова концентрація неелектроліту;

Ізотонічний коефіцієнт показує, у скільки разів усі фізичні властивості розчинів електролітів яскравіше виражені, ніж фізичні властивості неелектролітів.
і= n/n; і= П/П; і= Р/Р; і= t_к/t_k; і= t_з/t_з.
Ізотонічний коефіцієнт знаходиться у такій залежності із ступенем електролітичної дисоціації.

∙ 100%

k – величина, яка показує на скільки іонів дисоціює молекула.
Електролітична дисоціація.

Процес розщеплення електролітів на іони у водних розчинах і розплавах називається електролітичною дисоціацією.

Теорія електролітичної дисоціації для водних розчинів була сформульована шведським вченим С. Арреніусом у 1887 р.

Основні положення цієї теорії:

1. При розчиненні у воді молекули електролітів дисоціюють (розщеплюються) на позитивно і негативно заряджені іони. Іони можуть бути утворені з одного атома - прості іони і кількох атомів – складні іони. Наприклад прості іони: натрій-іони Na⁺, мідь (ІІ)-іони Cu²⁺, хлорид-іони СІ^-, сульфід-іони S^2-; складні іони: сульфат-іони O₄^2-, перманганат-іони MnO₄^2-, амоній-іони NН₄⁺.

2. Дисоціація – це зворотній процес. Як правило, він не відбувається до кінця, а в системі встановлюється динамічна рівновага, тобто такий стан, при якому швидкість дисоціації дорівнює швидкості зворотного процесу – утворення вихідних молекул. Тому у рівняннях дисоціації замість знака “дорівнює” ставлять знак зворотності (). Наприклад: НСІ  Н⁺ + СІ^-.

3. Іони у водному розчині перебувають в хаотичному русі. Якщо в розчин електроліту занурити електроди і прикласти до них електричну напругу, то іони набувають напрямленого руху; позитивно заряджені іони переміщуються до катоду (негативно зарядженого електроду), а негативно заряджені іони – до анода (позитивно зарядженого електроду).

Завдання для виконання самостійної роботи.

1. Що таке електроліз?

2. Гіпотеза електролітичної дисоціації.

3. Причини електролітичної дисоціації.

4. Основні положення електролітичної дисоціації.

5. Характеристика сильних і слабких електролітів.

6. Закон Вант-Гоффа.

7. Які розчини називаються ідеальними?

8. Які розчини назваються реальними?

9. Що таке ізотонічний коефіцієнт?

10. Для яких розчинів вводять ізотонічний коефіцієнт?

Самостійна робота № 9
Тема: Радіаційно-хімічні реакції.
Стислі теоретичні відомості

Радіаційно-хімічні реакції.

Розділ фізичної хімії, в якому вивчають хімічні процеси, які відбуваються під дією випромінювання високої енергії – радіаційно-хімічних реакцій, називається радіаційною хімією.

До випромінювання високих енергій відносяться рентгенівські проміні і -проміні. Радіаційно-хімічні реакції визивають також нейтрони, електрони, позитивно і негативно заряджені іони. При взаємодії випромінювання великої енергії з речовиною відбувається утворення іонів і вільних радикалів. Це первинні продукти взаємодії. В подальшому вони підлягають наступним перетворенням.

Однією із самих простих радіаційно-хімічних реакцій являється радіоліз води. Радіоліз - це хімічний розпад речовини під дією іонізуючого випромінювання. Під дією іонізуючого випромінювання молекула води підвергається наступним первинним перетворенням:
Н₂О  Н₂О⁺ + е^-

Н₂О⁺  Н⁺ + ОН

Н₂О + е^-  ОН^- + Н

Н⁺ + ОН^-  Н₂О

Н₂О  ОН + Н

Радикали взаємодіють друг з другом з утворенням водню, пероксиду водню і води:

Н + Н  Н₂

ОН + ОН  Н₂О₂

Н + ОН  Н₂О
В біологічних об’єктах виникають при опроміненні радикали Н і ОН можуть реагувати з ферментами і білками. Ці процеси приводять до змін багатьох функцій організму.

В теперішній час радіаційно-хімічні реакції використовуються в хімічній промисловості в виробництві різноманітних полімерів і деяких інших хімічних продуктів, в медицині при лікуванні ряду захворювань. В харчовій промисловості перспективним являється використання радіоактивного випромінювання, головним чином - і - промінів, для стерилізації, пастеризації і дезинсекції харчових продуктів, для затримки проростання картоплі при її зберіганні.
Завдання для виконання самостійної роботи.

1. Класифікація хімічних реакцій.

2. Енергія активації.

3. Складні реакції, їх характеристика.

4. Фотохімічні реакція, їх характеристика.

5. Ланцюгові реакції.

6. Радіаційно-хімічні реакції.

7. Використання радіаційно-хімічних реакцій в хімічній промисловості.

8. Що таке радіоліз?

9. Який розділ фізичної хімії вивчає радіаційно-хімічні реакції?

10. Використання рентгенівських промінів.

11. В якому методі аналізу використовують ядерні промені?

Самостійна робота №10

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Схожі:

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ, МОЛОДІ ТА СПОРТУ УКРАЇНИ Міністерству освіти і науки, молоді та спорту Автономної Республіки Крим, департаментам (управлінням) освіти і науки обласних, Київської...	МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ, МОЛОДІ ТА СПОРТУ УКРАЇНИ Міністерства освіти і науки, молоді та спорту України від 10. 06. 2011 №572 "Про Типові навчальні плани початкової школи", рішення...
Міністерство освіти і науки, молоді та спорту України Представництво ООН в Україні за підтримки Міністерства освіти і науки, молоді та спорту України проводить конкурс, присвячений важливій...	МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ, МОЛОДІ ТА СПОРТУ УКРАЇНИ Всеукраїнська акція "Моральний вчинок", ініційована Національною експертною комісією України з питань захисту суспільної моралі за...
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ, МОЛОДІ ТА СПОРТУ УКРАЇНИ Севастопольської міських державних адміністрацій на виконання листа Міністерства освіти і науки, молоді та спорту України від 16....	УКАЗ Президента України Про затвердження Положення про Міністерство... Затвердити Положення про Міністерство освіти і науки, молоді та спорту України (додається)
Відповідно до протоколу засідання журі конкурсу від 06. 04. 2013 року МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ, МОЛОДІ ТА СПОРТУ УКРАЇНИ ДЕПАРТАМЕНТ З ПИТАНЬ ОСВІТИ, НАУКИ, СІМ’Ї ТА МОЛОДІ ЛЬВІВСЬКОЇ ОБЛАСНОЇ ДЕРЖАВНОЇ...	МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ, МОЛОДІ ТА СПОРТУ УКРАЇНИ ГОЛОВНЕ УПРАВЛІННЯ... Міністерства освіти і науки проводиться Всеукраїнський конкурс юних зоологів і тваринників, метою якого є створення умов для творчого...
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ, МОЛОДІ ТА СПОРТУ УКРАЇНИ ДЕПАРТАМЕНТ... Львівський обласний дитячий еколого-натуралістичний центр в березні-травні 2013 року проводить природоохоронну акцію «Первоцвіти...	«Загальні і спеціальні здібності» Міністерство освіти і науки, молоді та спорту України Донецька обласна державна адміністрація Управління освіти і науки

Додайте кнопку на своєму сайті:
Портал навчання