Дисциплина: Химия. Лекция 1. Растворы

более компонентов.

Компоненты раствора

Растворитель

Растворенное вещество

Компонент, агрегатное состояние которого не изменяется при образовании раствора, а при одинаковом агрегатном состоянии компонентов находится в избытке.

вещество, равномерно распределенное в растворителе в виде молекул или ионов

состоянию

Идеальные растворы, между компонентами которого отсутствуют силы взаимодействия.
Истинные растворы - существуют взаимодействия.

системы с размером частиц 10-10 – 10-9 м
растворы электролитов (ионные)
растворы неэлектролитов (молекулярные)
коллоидные растворы – неоднородные (гетерогенные) системы с размером частиц 10-9 – 10-6 м (мицеллярные).

4. По типу растворителя:
водные растворы (растворитель – вода) и
неводные растворы (растворители – спирт, эфир, бензол, толуол и т.д.).

По количеству растворенного вещества:

насыщенные (в которых данное вещество при данной температуре больше не растворяется, т.е. такой раствор находится в равновесии с растворяемым веществом), ненасыщенные и пересыщенные.

6. По состоянию равновесия:

познакомитесь на лабораторных занятиях

Способы выражения состава растворов

характеризующийся переходом твердого вещества в раствор.

При растворении образуются соединения, называемые сольватами, если растворителем является вода, то полученные соединения называются гидратами. Процесс образования сольватов называется сольватацией, процесс образования гидратов – гидратацией.

Стадии растворения кристаллических веществ в воде:

Разрушение кристаллической решетки (физическая сторона процесса). Происходит с поглощением теплоты, т.е. ΔН1>0;
Взаимодействие частиц вещества с молекулами воды (химическая сторона процесса). Происходит с выделением теплоты, т.е. ΔН2<0.
Суммарный тепловой эффект: ΔН = ΔН1 + ΔН2

ионы

(α – греческая буква альфа) - это отношение числа молекул, распавшихся на ионы (n), к общему числу растворенных молекул (N):

Основные характеристики электролитов

связь в молекуле электролита и растворителя, тем выше значение α.
- концентрации электролита: с уменьшением концентрации электролита (разбавление), α увеличивается.
- температуры: α возрастает при повышении температуры

обратимой реакцией, например:
KA ↔ K+ + A−
Константу равновесия такой реакции можно выразить уравнением:
Константу равновесия применительно к реакции диссоциации называют константой диссоциации (Кд).
.

На практике для характеристики слабого электролита часто используют показатель константы диссоциации (рК): рК = -lgКд . Чем больше рК, тем слабее электролит.

электролитов при α << 1 это уравнение упрощается:

сильных электролитов больше, чем в растворе слабых той же концентрации.
При увеличении концентрации число ионов в растворе увеличивается, сила взаимодействия их между собой и с растворителем возрастает, что приводит к снижению подвижности ионов и создает эффект уменьшения их концентрации.
Количественно влияние межионного взаимодействия характеризуют:
Активность иона (а) – эффективная концентрация иона;
Коэффициент активности (γ) мера отклонения активности иона от его истинной концентрации.

иона (γ) зависит от температуры; общей концентрации всех ионов в растворе (Г.Льюис ввел понятие ионной силы раствора)

в растворе, которая равна полусумме произведений молярных концентраций всех ионов на квадрат их заряда:
I = ½ ∑Cizi2
Ионная сила плазмы равна 0,167; все кровезаменители готовят с I равной плазме.

1

Х(Н2О) + Х(в-ва) = 1

Закон Рауля: давление пара растворителя над раствором (р) прямо пропорционально давлению пара над чистым растворителем (p0) и его мольную долю: р = р0 · Х(Н2О)

над раствором (p) нелетучего неэлектролита пропорционально мольной доле (Х) растворенного вещества:

давлению.

Замерзает раствор, когда давление водяного пара над раствором становится равным давлению пара над твердым растворителем – льдом.

Растворы кипят при более высоких температурах
ΔТкип = Ткип(р-ра) - Ткип(р-ля), а
замерзают при более низких
ΔТзам = Тзам(р-ля) - Тзам(р-ра)

= К• mс,

где
ΔТ – понижение температуры замерзания и повышения температуры кипения раствора;
К – криоскопическая или эбулиоскопическая константа растворителя,
mс - моляльная концентрация раствора (моль/кг).

= ΔТзам; Кэб = ΔТкип.

изотонический коэффициент i,
который учитывает диссоциацию электролитов.
i = 1+ α (n – 1)
/ \
степень число частиц
диссоциации из 1 молекулы
Изменение температуры кипения и замерзания для растворов электролитов рассчитывается с учетом изотонического коэффициента (i) по уравнениям:
ΔТкип = i · Кэб· mс
ΔТзам = i · Ккр· mс

полупроницаемою мембрану из раствора с меньшей концентрацией в раствор с большей концентрацией.

Осмотическое давление π – это минимальное гидростатическое давление, которое надо приложить к раствору, чтобы предотвратить осмос.

– для растворов неэлектролитов
= СМ· R·T, [кПа]
– для растворов электролитов
= i · СМ· R·T, [кПа]
где СМ- молярная концентрация (моль/л), R - универсальная газовая постоянная (8,31 Дж/моль·К), T – температура (К), i-изотонический коэффициент.

Закон Вант-Гоффа:

атм= 740-780 кПа = 280-310 мОсм/л
Сосм = СM · i, [Осм/л]
В медицинской практике применяют изотонические растворы. Это растворы, осмотическое давление которых равно π (плазмы) (0,9 % NaCl – физраствор,
5 % раствор глюкозы).

π1 = π2

называются гипертоническими.
В медицине они применяются для очистки ран от гноя (10 % NaCl), для удаления аллергических оттенков (10 % CaCl2, 20 % – глюкоза), в качестве слабительных лекарств (Na2SO4∙10H2O, MgSO4∙7H2O).

Экзоосмос (движение воды из клетки в плазму) приводит к сморщиванию оболочки клетки вызывая плазмолиз

π1 < π2

называются гипотоническими. В медицине они практически не применяются.

Эндоосмос (движение воды в клетку из плазмы) приводит к набуханию оболочки клетки с появлением напряженного состояния – тургора. Однако при большой разнице концентраций происходит разрушение клеточной мембраны и лизис клетки, что является причиной гемолиза.

π1 < π2

органов
⮚ усвоение пищи, образование лимфы, мочи, кала
⮚действие лекарств
⮚За счет осмоса вода в организме распределяется между кровью, тканями, клетками.

– измерение ΔТзам (р-ра),
эбулиоскопия – измерение ΔТкип (р-ра).

биополимеров (белков);
суммарной концентрации всех
растворенных частиц;
изотонического коэффициента, степени и
константы диссоциации.

большой точностью и при низких температурах не происходит изменений в структуре растворенных веществ и растворителя.
При выборе растворителя предпочтение следует отдавать растворителю с большей криоскопической константой.