Учение о растворах. Коллигативные свойства растворов.

Дата: 2025-06-15; Просмотры: 1

Оценка:

0.00 из 5.00 — оценок

Скачиваний: 0

Скачать

18. Роль воды и растворов в жизнедеятельности. Физико-химические свойства воды, обусловливающие ее уникальную роль как единственного биорастворителя. Автопротолиз воды. Константа автопротолиза воды.

Организм человека на 60% состоит из воды, из них 42 приходится на внутриклеточную жидкость, а остальная часть на внеклеточную.

Вода – компонент высокоорганизованных процессов, универсальный растворитель.

Свойства воды:

1) высокое поверхностное натяжение(σ = 7,6 10^-3Н \ м)

2) низкая вязкость

3) обладает большой теплотой испарения

4) высокая теплоемкость

5) высокий дипольный момент, связан со строением воды.

На двух гибридных орбиталях находятся по 2 неподеленных пары электронов, что обуславливает сильный отрицательный заряд, электронная плотность водорода смещается к кислороду, что обеспечивает положительный заряд на атоме водорода.

6)имеет аномально высокие температуры кипения и плавления – способность образовывать водородные связи.

7)Высокая диэлектрическая проницаемость (ξ = 78,8)

2.3. Автопротолиз воды

Н₂0 - основной растворитель в биологических системах, является амфолитом, способным самопроизвольно подвергаться слабой электролитической дис­социации или реакции автопротолиза:

2H₂O ← → H₃O⁺ + OH^- ИЛИ H₂O ← → H⁺ + OH^-

Константа этого протолитического равновесия в соответствии с законом действующих масс равна:

К_с = [ОН-][Н₃0⁺]/[Н₂0]² ИЛИ [OH^-][H⁺]/[H₂ O]. Равновесная концентрация растворителя [Н₂0] практически является вели­чиной постоянной, т. к. концентрация молекул Н₂0, распавшихся на ионы, по сравнению с концентрацией недиссоциированных молекул, как правило, очень мала. Поэтому две константы К_с и [Н₂0] объединяют в одну константу K_s = К_с • [Н₂0]², отсюда K_s = [ОН" ] • [Н₃0⁺]. Индекс "s" - первая буква английского слова solvent - растворитель, для воды принят индекс "в" - вода.

Величину K_sназывают ионным произведением растворителя или кон­стантой автопротолиза растворителя.

Для воды = K_s = [ОН-] • [Н₃0⁺] = 1 • 10-¹⁴ при t = 25°С.

Автопротолиз воды процесс эндотермический.

Также легко проходит и обратный процесс:

Н3О⁺+ОН^-₌2 Н2О или упрощенно

Н2О = Н⁺+ОН^-

Константа данного равновесия при 22 градусах равна:

Ка = [H+] [OH-] / [H2O] = 1.82 *10 ^-16

19.Зависимость растворимости веществ в воде от соотношения гидрофильных и гидрофобных свойств; влияние внешних условий, на растворимость. Термодинамика растворения. Понятие об идеальном растворе.

При растворении дифильных веществ происходит изменение структуры воды как результат взаимодействия с гидрофобными группами сводится к минимуму. Гидрофобные группы, ассоциируясь, выталкивают молекулы воды из области своего расположения.

Термодинамика процесса растворения ΔG = (ΔH – TΔS) < 0.

ΔH – энтальпийный фактор, TΔS – энтропийный фактор. При растворении жидких и твёрдых веществ энтропия системы обычно возрастает (ΔS>0), т. к. растворяемые вещества из более упорядоченного переходят в менее упорядоченное.

При растворении газов ΔS<0, т. к. вещество из менее упорядоченного переходит в более упорядоченное, а снижение T способствует растворению газов.

Идеальными называются растворы, образование которых не сопровожда­ется ни тепловыми, ни объемными изменениями системы (dH = 0, dV = 0). Свой­ства идеальных растворов не зависят от природы растворителя и растворенного вещества, а зависят только от количества частиц. При этом не имеют места какие-либо взаимодействия между частицами растворенного вещества и растворителя.

20. Элементы теории растворов электролитов. Сильные и слабые электролиты. Константы ионизации слабого электролита. Закон разбавления Оствальда.

Электролиты– это вещества с ионными или сильнополярными ковалентными связями в водных растворах, подвергающиеся электролитической диссоциации.

Сильные электролиты– вещества, способные диссоциировать нацело. К ним относится большинство солей, а так же некоторые вещества молекулярного строения (HCl).

Слабые электролиты- диссоциируют в незначительно степени, и преобладающей формой их является молекулярная (H2S, органические кислоты).

Степенью электролитической диссоциации называется отношение количества электролита, распавшегося на ионы, к общему количеству растворенного электролита.

Количественно способность молекулярного электролита к диссоциации определяется степенью ионизации(она зависит от концентрации электролита):

α= ,

где Nобщ – общее число молекул в растворе;Nиониз – число молекул, распавшихся на ионы.

Константа ионизации:

K_d= ,

Где [A],[B] – распавшиеся ионы

[AB] – не распавшееся на ионы вещество.

Закон разбавления Оствальда:

K= α²c/1- α ,

Где α – степень ионизации

С – молярная концентрация

При малых значениях α : K= α²c

Общая характеристика растворов как гомогенных систем. Виды растворов. Растворимость. Ненасыщенные, насыщенные и пересыщенные растворы. Растворимость газов. Законы Генри, Дальтона, Сеченова. Растворимость жидких и твердых веществ. Тепловые эффекты и термодинамика растворения веществ. Сольватная теория растворов.

Раствором называется гомогенная система, состоящая из двух и более компонентов, один из которых является растворителем, а остальные — растворенными веществами. Схематично состав раствора можно представить так:

Растворы бывают не только жидкими, но твердыми(сплавы) и газообразными(смеси газов). Отличительной особенностью растворов является то, что они состоят из двух и более веществ, причем эти вещества настолько перемешаны, что составляют гомогенные системы.

Растворителем является то вещество, которое находится в избытке и в таком же агрегатном состоянии, что и раствор.

Раствори́мость — способность вещества образовывать с другими веществами однородные системы — растворы, в которых вещество находится в виде отдельных атомов, ионов, молекул или частиц.

Раствор, в котором данное вещество при данной температуре больше не растворяется, т.е. раствор, находящийся в равновесии с растворяемым веществом, называют насыщенным, а раствор, в котором еще можно растворить добавочное количество данного вещества, — ненасыщенным.

Насыщенный раствор содержит максимально возможное (для данных условий) количество растворенного вещества. Следова­тельно, насыщенным раствором является такой раствор, который находится в равновесии с избытком растворенного вещества. Концентрация насыщенного раствора (растворимость) для данно­го вещества при строго определенных условиях (температура, растворитель) — величина постоянная.

Раствор, содержащий растворенного вещества больше, чем его должно быть в данных условиях в насыщенном растворе, на­зывается пересыщенным. Пересыщенные растворы представляют собой неустойчивые, неравновесные системы, в которых наблю­дается самопроизвольный переход в равновесное состояние. При этом выделяется избыток растворенного вещества, и раствор ста­новится насыщенным.