Ерітінділер. Ерітінділердің Қасиеттері. Заттардың ерігіштігі
жүктеу/скачать 295.93 Kb.
|
|
ЕРІТІНДІЛЕР. ЕРІТІНДІЛЕРДІҢ ҚАСИЕТТЕРІ. ЗАТТАРДЫҢ ЕРІГІШТІГІ Ерітінділер дегеніміз – екі немесе одан да көп компоненттерден тұратын, олардың әрекеттесу өнімдерінен құралған бір текті жүйе. Ерітінді – еріген заттан және еріткіштен тұрады. Еріткіш деп жеке күйінде де, ерітіндіде де бірдей агрегаттық күйде болатын және еріген затқа қарағанда көп мөлшерде болатын ерітіндінің құрам бөлігін айтады. Заттар еріткіште ерігенде жылу құбылыстары байқалады. Зат ерігенде не жылу бөлінеді, не жылу сіңіріледі. Бөлінетін немесе сіңірілетін жылуды заттық еру жылуы деп атайды. Еру дегеніміз – физикалық және химиялық процесс. Еру кезінде еритін зат пен еріткіштің молекулалары бір – біріне диффузияланып қоймай, өзара әрекеттесіп молекулалық қосылыстар түзеді. Сусыз ерітінділерде бұл қосылыстарды сольваттар, ал судағы ерітінділерді – гидраттар дейді. Құрамында суы бар кристалдарды кристаллогидраттар деп атайды, құрамындағы суды кристалды деп атайды. Еру кезінде байқалатын жалпы жылу эффектісі қатты зат ерігенде болатын әр түрлі процестердің жылу эффектілерінің алгебралық қосындысына тең. Сусыз тұз бен кристаллогидраттың еру жылуын біле отырып, гидраттану жылуын (энергиясын) анықтауға болады. Мысалы, ВаСl2 еру жылуы 8,80 кДж/моль. Кристаллогидраттың ВаСl2*2H2O еру жылуын 20,53 кДж/моль. Сусыз тұздың кристаллогидратқа өткендегі гидраттану жылуын анықта. Шығарылуы: ВаСl2 – ның еруін бірінен кейін бірі жүретін екі процесс ретінде қарастырамыз. Қатты зат ВаСl2 бөлшектерінің екі молекула сумен әрекеттесіп, гидратациялануы нәтижесінде жылу бөлінеді. Түзілген кристалдардың жеке бөлшектерге ыдырау процесі, жылу сіңіре жүреді. Сондықтан жылу эффектісі: Q = Q1 + Q2 тең болады, осыдан Q1 = Q – Q2 = 8,80 – (-20,53) = 29,33 кДж/моль Q1 – гидраттану жылуы Q2 – кристаллогидраттың еру жылуы Ерітінділер қаныққан, аса қанық, қанықпаған ерітінділер деп бөлінеді. Қанық ерітінді дегеніміз – белгілі бір температурада зат ары қарай ери алмайтын ерітінді. Концентрациясы қанық ерітіндінің концентрациясынан аз ерітіндіні қанықпаған ерітінді дейді. Белгілі бір температурада заттың біраз мөлшері әлі де ери алатын ерітіндіні қанықпаған ерітінді дейді. Белгілі бір температурада заттың еру мүмкіндігі болмайтын, концентрациясы қанық ерітіндінің концентрациясынан жоғары ерітіндіні аса қанық ерітінді деп атайды. Еріген заты көп ерітіндіні концентрлі деп, ал еріген заты аз ерітіндіні сұйытылған деп атайды. Заттардың ерігіштігіне қысым және температура әсер етеді. Көптеген қатты және сұйық заттардың ерігіштігі температураның өсуіне байланысты артады. Температураның ерігіштікке әсері зат еріген кездегі жылу мөлшеріне байланысты. Егер қатты зат еріген кезде жылу бөлінетін болса, онда бұл заттың ерігіштігі температура жоғарылаған сайын кемиді, ал егер зат ерігенде жылу сіңірілетін болса, температураның жоғарылауына байланысты заттың ерігіштігі артады. Заттардың ерігіштігі сан жағынан 100г еріткіштегі еріген заттың мөлшерімен өлшенеді. Еріген заттың бұл мөлшері оның ерігіштік Сурет 46 Тұздардың суда ерігіштік қисығы коэффициенті немесе ерігіштігі деп аталады. Қатты заттардың ерігіштігінің температурадағы тәуелділігін ерігіштік қисығынан көруге болады, ерігіштік қисығын пайдаланып кез – келген температурада заттың ерігіштігін анықтауға болады (абсцисса осінде температура, ордината осінде заттың ерігіштігі). Мысалы, КСl тұзы үшін. Газдардың ерігіштігі температураның өсуіне байланысты төмендейді. Тұрақты температурада газдардың ерігіштігі қысымның артуына байланысты өседі. Сұйықтың белгілі көлеміндегі еріген газдың салмақ мөлшері қысымға тура пропорционал болады. Бұл Генри заңына аз еріткіш және иондарға ыдырамайтын газдар бағынады. Газдардың ерігіштігі қалыпты атмосфералық қысымдағы 00С температурада, көлем бірлігіндегі газдың абсорбциялану коэффициентімен анықталады. Бір литр ерітіндіде еріген газдың парциалды қысымы 1,013*105Па-ға тең. Мысалы, абсорбциялану коэффициенті О2 – 0,049, N2 – 0,024, 1-литр газдың 1 литр судағы қысымы 1,013*105Па, қалыпты қысымда 00С суда еріген ауаның құрамын анықта. Шешуі: Ауада О2-21%, N2 – 78%, олай болса О2 мен N2 пропорциолды қысымы 0,213*105 Па және 0,790*105 Па, сондықтан 1 литр суды қалыпты атмосфералық қысымда ауаның құрамындағы О2 мынаған тең: ал азот N2: Ауаның құрамындағы О2 мен N2 еріген көлемдік мөлшері сәйкесінше 35,5% оттегі және 64,5% азот. Ерітінді әзірлеу Химияда ерітінді әзірлеу құрамын сандық белгілеу үшін төмендегідей физикалық мәндер қолданылады: массалық үлес, ерітіндідегі еріген заттың мольдік үлесі N, мольдік концентрациясы См, нормальді концентрациясы Сн, титр Т, молельді концентрация Смл. а) Ерітіндідегі еріген заттың мольдік үлесі w(%) еріген зат массасының ерітінді массасына қатынасымен анықталады: w(%) = Массалық үлес бірдің үлесімен немесе процентпен белгіленеді. 200г ерітіндіде 40г еріген зат болса, ерітіндідегі еріген заттың массалық үлесі қандай? W(%) = б) Мольдік үлес N – еріген зат мөлшерінің n, ерітіндідегі барлық заттардың мөлшеріне (n2) қатынасымен анықталады. Егер бір зат екінші затта ерісе, еріген заттың мольдік үлесі: N1 = ал еріткіштің мольдік үлесі: N2 = Натрий сульфатының 15%-тік ерітіндісіндегі еріген заттың мольдік үлесін анықта. Шығарылуы: Әрбір 100г ерітіндіде 15г Na2SO4, 85г Н2О М(Na2SO4) = 23*2 + 32 + 64=142 г/моль. М(Н2О) = 18 г/моль n1(Na2SO4)=15 : 142 = 0,105моль; n2(H2O) = 85 : 18 = 4,722 моль; N(Na2SO4) = = N(H2O) = = в) Ерітіндінің құрамын оның тығыздығын арқылы белгілеу. Берілген масса мен көлемдегі еріген заттың өзгеруіне байланысты тығыздық өзгеретініне негізделеді. Сұйықтықтың тығыздығын тез жуық мөлшермен анықтау үшін ареометр қолданылады. Ареометр бытрасы мен қалқымасы бар шыны түтіктен тұрады. Шыны түтіктің бөліктерге бөлінген шкаласы бар. Ареометр әртүрлі ерітінділерде әр қалай тереңдікке батады. Нәтижесінде ареометр массасына тең сұйық массасын ығыстырады немесе тығыздығына кері пропорционал. Ареометр шкаласы көрсеткіші ерітінді тығыздығын көрсетеді. Тығыздығы судан ауыр ерітінділер үшін ареометр нөлі шкала үстінде, судан жеңіл сұйықтықтар үшін нөлі шкала астында орналасқан. Ерітінді тығыздығымен оның құрамын арнайы таблицаларды қолданып анықтауға болады. Егер таблицада ареометр көрсеткішіндегі мән болмаса оны интерполяция әдісімен анықтайды. (ортаңғы мәнді екі шеткі белгілі мән арқылы). Мысалы күкірт қышқылының эксперимент жолымен анықталған тығыздығы 1,200г/см3. Таблица бойынша осыған жақын мәнді тығыздықтар 1,174г/см3 және 1,205 г/см3; 24% және 28% ерітіндіге сәйкес келеді. Тығыздықтың өсу мәні (1,205-1,174) = 0,031 г/см3 массалық үлес 28-24 = 4% өсу мәніне сәйкес келеді. Берілген ерітіндінің тығыздығы мен таблицаның кіші мәнінің айырымы 1,200-1,174 = 0,026г/см3. Пропорция құрылады: ; Х = 3,35% Ендеше ерітіндінің w(%) мәні 24+3,35 = 27,35%. Тығыздық үнемі ерітінді құрамына пропорционал өзгермейді. Сондықтан келтірілген есептеу жуық мән береді, бірақ сарамандық маңызы үшін дәлдігі жеткілікті. г) Берілген массалық үлес бойынша қатты зат пен судан ерітінді әзірлеу. Берілген массалық үлес бойынша ерітінді әзірлеу үшін еритін зат массасы мен судың массасын есептейді. Соңынан затты өлшеп, суды өлшегіш цилиндрмен өлшейді де, стақанға затты салып, суды құйып шыны таяқшамен араластырады. 1) Ас тұзының 300г 20%-тік ерітіндісін әзірлеу. Берілгені: Шешуі: m(ер-ді) = 300г w(NaCl)= w(NaCl) = 20% m(NaCl) = m(NaCl)-? M(H2O)=m(еріт) – m(NaCl)=300-60=240г m(H2O) - ? V(H2O) = Егер қатты зат кристаллогидрат түрінде болса, алдымен сусыз тұз массасы есептеліп, соңынан кристаллогидрат массасына шағылып есептеледі. 40г 10%-тік натрий сульфатының ерітіндісін глаубер тұзынан және судан әзірлеу. (Na2SO4*10H2O). Берілгені: Шешуі: m(ер-ді)=40г m(Na2SO4) = w(Na2SO4) = 10% Енді формула бойынша 4г Na2SO4 қанша Na2SO4*10H2O сәйкес келетінін анықтаймыз. m(Na2SO4*10H2O)-? М(Na2SO4) = 23*2+32+64 = 142г/моль. m(H2O) - ? М(Na2SO4*10H2O) = 23*2+32+64+180 = 322 г/моль 322г (Na2SO4*10H2O) 142г (Na2SO4) Х г(Na2SO4*10H2O) 4г (Na2SO4) Х= m(Na2SO4*10H2O) = 9,07г m(H2O) = 40-9,07 = 30,93≈31г V(H2O) = д) Концентрлі ерітінді мен судан массалық үлесі белгілі ерітінді әзірлеу. 1) 40г 12%-тік азот қышқылы ерітіндісін әзірлеу үшін 68%-тік (ρ=1,41г/см3) азот қышқылы ерітіндісінен қанша көлем және қанша су керек? Берілгені: шешуі: m(ер-ді)=40г w(HNO3) = w/(HNO3) = 68% m/( HNO3) = w//(HNO3) = 12% ρ=1,41г/см3 Енді 4,8г HNO3 ерітіндісіне сәйкес келетін 68%- V/(HNO3) -? тік азот қышқылының массасын анықтаймыз. V(H2O) -? Х//= ; 68%-тік ерітінді. Енді ерітінді массасын анықтаймыз. m(H2O) = 40г-7,06г = 32,94г. Ерітінді мен судың көлемін анықтаймыз. V = ; V(HNO3) = мл; V(H2O) = мл Өлшегіш цилиндрмен су және ерітінді өлшеніп алынады. Стаканға алдымен су соңынан концентрлі ерітінді араластыра отырып құйылады. к) Концентрлі ерітінді мен судан белгілі массалық үлесті ерітінді әзірлеу үшін есептеуді крест ережесімен есептеуге болады. 1) 100мл 40%-тік (ρ = 1,41г/см3) NaOH ерітіндісінен 15%-тік ерітінді әзірлеу үшін қанша су қосу керек? Берілгені: Шешуі: ρ = 1,437 г/см3 Крест ережесімен шығарғанда сол жақ жоғарғы w/(NaOH) = 40% жағына үлкен концентрация мәні, оның астына ρ// = 1,159 г/см3 кіші концентрация мәні, егер су болса, онда мольді w//(NaOH) = 15% жазамыз, ортаға алуға тиіс концентрация мәні, ал V(ер-ді)=150мл оң жаққа концентрациялар айырымы жазылады. V/(NaOH) -? Алынған айырма мәндері қысқартуға келсе V(H2O) -? қысқартып жазылады. 40% 15% 3 15% 0% 25% 5 Яғни, 40%-тік NaOH ерітіндісі мен су 3:5 қатынасындай мөлшерде араластырылады. Әрі қарай есептеу жүргізу үшін былай пайымдаймыз. 3+5=8 салмақ бөлік, 8 салмақ бөлік 15%-тік NaOH ерітінді әзірлеу үшін қанша 40% NaOH ерітіндісі қажет екенін пропорция құрып анықтаймыз. m//(NaOH ер-сі) = 150см3*1,159г/см3 = 173,85г 8г, 15% (NaOH) 3г, 40%(NaOH) 173,85г, 15%(NaOH) Хг, 40% (NaOH) X = V(NaOH ер-сі) = V(H2O) = 150-45,36 = 104,64 мл. 2)20%-тік және 50%-тік ерітіндіден 30%-тік ерітінді әзірлеу үшін, ерітінділер қандай қатынаста араластыру керек? Берілгені: Шешуі: w1 = 20% 100г екінші ерітіндіде алуға қажеттіден еріген заттың w2 = 50% артық мөлшері: 50г – 30г = 20г w3 = 30% ал 100г бірінші ерітіндіден алуға тиістімен салыстырғанда m1:m2 - ? жетіспейтін еріген зат массасы 30г – 20г = 10г. Белгілі массасылқ үлес бойынша ерітінді әзірлеу үшін бірініші ерітіндіден Х, екінші ерітіндіден У г керек болса, Хг бірінші ерітіндідегі еріген заттың жетіспейтін мөлшері 10Х, ал Уг екінші ерітіндідегі еріген заттың артық мөлшері 20Уг. Жаңа ерітінді алу үшін бірінші ерітіндідегі жетіспеген зат мөлшері екінші ерітіндідегі еріген заттың артық мөлшерін компенсациялау керек. ; 2У = X У : Х = 2 : 1 Немесе осы есепті крест ережесімен қолданып шығарсақ: 50% 10% 1 30% 20% 20% 2 50%-тік ерітіндіден 1салмақ бөлік, 20%-тік ерітіндіден 2 салмақ бөлік алу керек. жүктеу/скачать 295.93 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
|