A megoldások koncentrációjának kifejeződése számos módon lehetséges
Moláris koncentráció vagy molaritás (CM) - az oldat 1 liter (dm3) tartalmú oldott anyag komponensének (957;) mennyisége:
Az ekvivalensek (Cequ) (normál koncentráció vagy normál N) moláris koncentrációja az oldat 1 literes (dm3) tartalmú oldott komponens ekvivalens anyagának (957; eq) összege:
A moláris koncentráció vagy molalitás (b) a feloldott komponens anyagának (957) az oldat 1 kg-jában:
A tömeges frakció (969;) az oldott anyag tömege (mw.v.) az oldat tömegéhez viszonyítva (mp-ra), kiszámítva, egy egység frakcióiban vagy százalékokban kifejezve. A tömeges frakciót, százalékban kifejezve, százalékos koncentrációnak nevezik:
A százalékos koncentráció a feloldott anyag tömegének 100 g-ját tartalmazza. Például, # 969; (KOH) = 3% azt jelenti, hogy 100 g ilyen oldat 3 g KOH-ot és 97 g H20-ot tartalmaz.
A moláris frakció (Ni) az oldott komponens (nv-вa) (vagy oldószer, nr-l) anyagának az oldat összes komponensének teljes mennyiségéhez viszonyított aránya. Például egy oldószerből és egy oldott anyagból álló rendszerben az oldott anyag moláris frakciója:
Az oldószer moláris frakciója:
Példák a problémamegoldásra
1. példa Meghatározzuk a NaOH-oldat moláris koncentrációját 10% -os tömegfrakcióval és r = 1,1 g / cm3 sűrűséggel.
Megjegyzés: 1) Megjegyezzük a NaOH-oldat moláris koncentrációjának kifejezését.
2) 10% -os oldat 10 g NaOH / 100 g oldat. Megtaláljuk a 10 g-os NaOH mennyiségét:
. azaz 0,25 mol NaOH-ot tartalmaz 100 g oldatban.
3) 100 g tömegű oldat térfogatát találjuk:
4) Számítsa ki a moláris koncentrációt:
Válasz: A nátrium-hidroxid-oldat moláris koncentrációja 10 tömeg% -os tömegarányban 2,74 mol / l
2. példa Az oldott anyag moláris frakciójának meghatározása a szacharózoldatban 67% -os tömegfrakcióval.
FELHASZNÁLÁS 1) Emlékezzünk vissza, hogy az oldott anyag moláris frakciója:
A 67 tömeg% -os oldat azt jelenti, hogy 100 g oldat 67 g szacharózt és 33 g vizet tartalmaz.
2) Határozza meg a szacharóz anyag mennyiségét és a víz anyag mennyiségét:
Következésképpen a szacharóz mol-frakciója:
Válasz: A szacharózoldat móltömege 67% -os tömegfrakcióval rendelkező szacharózoldatban 0,097.
3. példa Milyen mennyiségű kénsavat 96% -os sűrűséggel (sűrűség 1,84 g / cm3) és mennyi vizet kell készíteni 100 ml 15 tömeg% -os H2S04 oldat készítéséhez (r = 1,10 g cm3).
2) A tömegtörési képletből a kénsav tömegét találjuk meg ebben a megoldásban:
3) Találjuk meg a 16,5 g H2S04-et tartalmazó 96% -os oldat tömegét:
4) Keresse meg a kénsav 96% -os oldatának térfogatát:
Válasz: 9,3 ml 96% -os kénsavoldat és 110 - 16,5 = 93,5 g víz szükséges 100 ml 15% -os H2S04 oldat készítéséhez.
A diszpergáló rendszerek olyan rendszerekből állnak, amelyek legalább két anyagból állnak, amelyek közül az egyik földelt és a másikban eloszlik.
A diszpergált rendszer folyamatos fázisát képező anyagot diszperziós közegnek nevezzük, de a tápközegben eloszlott anyag diszpergált fázis. A homogén diszpergáló rendszereket valódi megoldásoknak vagy egyszerű megoldásoknak nevezik. A részecskék lineáris méretei nem haladják meg az egyes ionok és molekulák méreteit - legfeljebb 1 nm-ig. A heterogén diszpergáló rendszereket kolloid rendszerekre (szemcseméret 1-100 nm) és durvára diszpergált vagy mikroheterogén rendszerekre osztják (100 nm-nél nagyobb részecskeméret).
A kolloid rendszereket, amelyeknek a diszperziós közeg folyadék, kolloid oldatoknak vagy szoláknak nevezzük. Ezek a valódi megoldások különleges eseteinek tekinthetők. A diszpergált fázis egy oldott anyag, és a diszperziós közeg oldószer.
Kolloid oldatok előállításához bármilyen reakciót alkalmaznak, aminek következtében kevéssé oldódó vegyület keletkezik:
A kolloid oldat szerkezeti egysége egy micella - egy diszpergált fázis különálló részecskéje folyékony diszperziós közeggel. Tekintsük a micella kialakulását a reakció (21) példáján. Az egyik komponens feleslegének kolloid oldat stabilizátoraként működik, vagyis olyan anyagként, amely megakadályozza a kolloid részecskék nagyobb mennyiségű aggregációját és kicsapódását.
Tegyük fel, hogy van túlzottan ezüst-nitrát. Az alig oldódó AgI kristályos aggregátumot képez, amely Ag molekulákból áll. Az aggregátum adszorbeálja az Ag + ionokat a felületen. felesleges. Pozitív töltést adnak az egységnek és potenciálisan meghatározó ionoknak nevezik. Az aggregátum és a potenciálisan meghatározó ionok képezik a magot (AgA) Ag +. A feltöltött nukleáris felszínnel az ellenkező jelnek bizonyos számú ionja van - az ellen ionok (n-x) NO3 - stabilan kapcsolódnak egymáshoz. A potenciálisan meghatározó ionok és a kötött ellenionok adszorpciós réteget alkotnak. Az aggregátumot az adszorpciós réteggel együtt granulátumnak vagy kolloid részecskének nevezik. Az elektromos töltés egybeesik a potenciálisan meghatározó ion töltésével (x +). A kolloid részecskék csak az oldatban lévő ellenionok egy részét tartalmazzák. A többi xNO3 ellenion a diszperziós közegben marad és diffúziós réteget képez. A potenciálisan meghatározó ionok és ellenionok töltése teljesen kompenzálva van. Ezért a micella elektromosan semleges.
Az ezüst-jodid-só micellájának szerkezete:
adszorpciós diffúziós egység
Ha az oldatban a KI feleslege van, akkor a micella formája:
A (22) reakcióban kapott bárium-szulfát-szuszpenzió micellájának szerkezetét bárium-klorid feleslegével: 4] n Ba2 + 2 (n-x) Cl-> 2 x + 2xC1 -
A Fe (OH) 3 -szol micellájának szerkezete. 3] nFe 3 + 3 (n-x) Cl -> 3 x + 3xCI -
Stabilitás - a kolloid rendszerek képesek állapotuk és tulajdonságaik fenntartására az idő múlásával változatlanul. A stabilitás két típusa létezik: kinetikus (üledék) és aggregatív. A kinetikus stabilitás jellemzi, hogy a diszpergált fázis részecskéi intenzív Brownian mozgás miatt szuszpenzióban maradnak. Az aggregatív stabilitás jellemzi a diszpergált fázisú részecskék képességeit, hogy ellenálljanak az aggregációjuknak, azaz konszolidáció és összeolvadás. Ez annak köszönhető, hogy a diszperz fázis részecskéinek ugyanazt az elektromos töltését jeleníti meg, ami kölcsönös repulzust okoz. A szol stabilitását megzavarhatja a kolloid részecskékkel azonos töltés kiküszöbölése. Ezt elektrolit hozzáadásával lehet elvégezni. A szolga aggregált stabilitásának elvesztése a diszpergált fázis részecskéinek durvaságához vezet. ezek tapadása Ezt a folyamatot koagulációnak nevezik. A koaguláció a kinetikus stabilitás megsértését okozza, ami csapadék képződéséhez vezet (koagulátum). Ezt a folyamatot sedimentációnak nevezik.
A koaguláló hatás birtokában van az ionnak, amelyet egy részecske ellentétes töltettel tölt be. Az elektrolit koagulációs kapacitása növekszik a koaguláló ion töltésével. Például az ezüst-jodid-szol esetében a koaguláló hatásnak olyan anionja van, mint a Cl-. SO4 2-. PO4 3 -. Ezek közül a PO4 3-ion a legjobb koaguláló hatással bír. A véralvadási folyamat csak az elektrolit bizonyos minimális koncentrációja után kezdődik, amit koagulációs küszöbnek neveznek.
Az ezüst-jodid-jodid-szolák koagulátumának hozzávetőleges összetétele:
Példák a problémamegoldásra
1. példa. Az Agi ezüst-jodid-szolát 0,02 1 0,01 M KI-oldat 0,028 1 0,005 M AgNO3-oldat hozzáadásával nyertük. Határozzuk meg a kapott sol részecskék töltését és írjuk le a micellájának képletét.
Határozza meg a kapott szol töltését. Írja le a micella sol képletét.
Megjegyzés: Amikor az AgNO3 és KI oldatokat összekeverjük, a reakció előfordul: AgNO3 + KI = AgI + KNO3
Határozza meg az AgNO3 és KI mennyiségét. részt vesz a reakcióban:
CVAgNO3 = 0,005 × 0,028 = 1,4 x 10 -4 mol
CVKI = 0,02 × 0,01 = 2,0 x 10 -4 mol
A számítás azt mutatja, hogy az oldatban több KI van. Következésképpen az I - és a szol részecskék negatív töltést kapnak, az ezüst-jodid-szol kolloid részecskéinek magja adszorbeálódik. Az ellenionok a K + ionok. Az ezüst-jodid-szol micella formula a KI feleslege állapotában:
2. példa. Milyen mennyiségű 0,002 M BaCl2 oldatot kell hozzáadni 0,03 l 0,0006 M Al2 (S04) 3 oldathoz. hogy pozitív töltésű bárium-szulfátsót kapjunk. Írja be a BaSO4 sol micelle képletét.
Keresse meg a VBaCl2-t. Írja le a micella sol képletét.
A BaSO4-szol létrehozása a reakcióegyenlet szerint történik: 3BaCl2 + Al2 (SO4) 3 = 3BaSO4 + 2AlCl3
Ha az anyagok részt vesznek a sztöchiometrikus arányban, akkor a kapcsolat: (CV) BaCl2 = (CV) Al2 (SO4) 3 érvényes. ezért
Annak érdekében, hogy az oldatban a BaSO4-oldat pozitív részecskéit kapjunk, az alumínium-szulfáthoz viszonyítva feleslegben kell lennie a bárium-kloridnak. Ezért a reakcióhoz 0,009 L 0,002 M BaCl2-oldatot kell beadni. A bárium-szulfát-szol: 4] × nBa 2+ 2 (n-x) Cl -> 2x +
3. példa. A cink-szulfid-sót a Zn (NO3) 2 és a Na2S oldatok kölcsönhatásából nyertük ki. Határozzuk meg, hogy az elektrolitok közül melyik volt feleslegben, ha az elektromos mezőben lévő ellenionok az anódba áramlanak. Írja le a micella sol képletét.
A ZnS-szol létrehozása a reakcióegyenlet szerint történik: Zn (NO3) 2 + Na2S = ZnS + 2NaNO3
Az anód pozitív töltésű elektróda, a negatív részecskék pedig felé mozognak. Ez azt jelenti, hogy a micella ellenionja negatív töltéssel rendelkezik, és maga a micella pozitív töltésű, ami a Zn (NO3) 2 feleslege miatt lehetséges. A ZnS-aggregátum felületén a potenciálisan meghatározó Zn 2+ ionok (mivel a Zn (NO3) 2 oldat bőséges) adszorbeálódnak, ezáltal a micella pozitív töltését eredményezi. Az aggregátum és a potenciálisan meghatározó ionok alkotják azt a magot, amellyel az ellenionok kötődnek - NO3 -.
Így feleslegben Zn (N03) 2 oldatot vettünk. Az ezüst-jodid-szol micella-képlete a Zn (N03) 2:
A nemelektrolit-oldatok nem töltődött részecskékből állnak. Különböző szerves folyadékokból, például benzolból és toluolból állhatnak elő.
Megállapították, hogy az oldat illékony oldott komponensének molekulái megakadályozzák az oldószer molekuláknak az oldatból való kilépését. A törvény szerint a telített oldószergőz DP nyomásesése egy oldat felett arányos a feloldott nem illékony anyag mólarányával:
ahol P 0 az oldószer telített gőznyomása egy tiszta oldószer felett; P az oldat feletti oldószer telített gőznyomása, DP az oldószer telített gőznyomása és a P0 oldószer közötti különbség; n az oldat oldatának mennyisége (mol); N az oldószer mennyisége (mol); ni az oldott anyag mólfrakciója.
Raoul törvényéből két következmény van.
1. Az oldat forráspontja magasabb, mint az oldószer forráspontja. A forráspont növelése A DTkip arányos az oldat moláris koncentrációjával cm:
ahol Ke az oldószer ebullioszkópos állandója.
ahol g az oldott anyag tömege, g; G az oldószer tömege, g;
Mr az oldott anyag moláris tömege.
2. Az oldat fagyáspontja a tiszta oldószer fagyáspontja alatt van. A DTmax fagyási hőmérséklet csökkenése arányos az oldat cm-es mólkoncentrációjával:
ahol Kk a krioszkopikus konstans.
Az R és R értékei az oldószer jellegétől függenek. Az egyenletek használata
(23 ± 25), meghatározhatjuk az anyag moláris tömegét Mr:
ahol a DT az oldat forráspontjának vagy fagyáspontjának változása;
ºCe vagy ºKc értékre
Az oldószer spontán átalakulása az oldatot és az oldatot vagy két oldatot különféle koncentrációjú oldatokkal elválasztó féligáteresztő membránon keresztül, az ozmózisnak nevezzük. Az ozmózis az oldószer molekulák diffúziójának köszönhető, melyet félig áteresztő membránon (membránon) keresztül viszünk fel, amely csak oldószer molekulákat továbbít. Mennyiségi szempontból az ozmózist az ozmotikus nyomás jellemzi. egyenlő az egy egységnyi felületre kifejtett erővel, és az oldószer molekulák a féligáteresztő válaszfalon áthatolnak.
Az ozmotikus nyomás növekszik az oldott anyag és a hőmérséklet emelkedésével. Van't Hoff azt javasolta, hogy egy ozmotikus nyomás esetén az ideális gáz állapotának egyenlete alkalmazható:
ahol p az ozmotikus nyomás (Pa); n az anyag mennyisége (mol); V az oldat térfogata (m 3); C az oldat moláris koncentrációja, R az univerzális gázállandó, 8,3144 J / (mól × K).
Példák a problémamegoldásra.
1. példa. Számítsuk ki az 1,4 literes oldat ozmotikus nyomását
63 g glükóz C6H12O6-ot 0 ° C-on.
Dano: m = 63 g, V = 1,4 l, T = 0 ° C.
Megoldás: Az oldat ozmotikus nyomását a Van't Hoff-törvény szerint határoztuk meg. A glükóz tömegének ismeretében megtalálja az anyag mennyiségét. a glükóz móltömege 180,16 g / mol. ezért 1,4 liter oldat 0,35 mól glükózt tartalmaz. Az oldat ozmotikus nyomása:
2. példa. Határozzuk meg az 1 g nitro-benzol C6H5N02-ot tartalmazó oldat forráspontját és fagyáspontját 10 g benzolban. Az ebullioszkópos és krioszkopikus állandók 2,57 és 5,1 ° C. A tiszta benzol forráspontja 80,2 ° C, a fagyáspont -5,4 ° C.
Megoldás 1) A Raoult-törvényből következik
2) Számítsuk ki a nitrobenzol móltömegét:
3) Benzolban oldott nitrobenzol oldat forráspontjának növelése:
4) Az oldat forráspontja: Tc = 80,2 + 2,09 = 82,29 ° C
5) Benzolban oldott nitrobenzol oldat fagyasztási hőmérsékletének csökkentése:
6) Az oldat fagyáspontja: T3 = 5,4-4,14 = 1,26 ° C
3. példa. 0,552 g tömegű kámfor oldatát 17 g éterben forraljuk 0,461 0 C hőmérsékleten, mint a tiszta éter. A 2,16 ° C-os éteres fénysugár konstans. Határozza meg a kámfor molekulatömegét.
A kámfor molekulatömegét a reláció felhasználásával határozhatjuk meg
Így a kámfor molekulatömege 155,14 g / mol.
4. példa. Számítsuk ki a gőznyomást 34,23 g C12H22O11 cukrot tartalmazó oldaton. 45,05 g vízben 65 ° C-on, ha a vízgőznyomás ezen a hőmérsékleten 2,5 × 10 4 Pa.
1) Az oldószer gőznyomásának Raoult-törvény szerinti relatív csökkenése a megoldás szerint a reláció
2) Számítsa ki a cukor és víz móltömegét:
3) Lássuk az oldott anyag és az oldószer mennyiségét:
4) Gőznyomás az oldat felett: