Ответы по химии

,ν — количество растворённого вещества, моль; m₂ — масса растворителя, кг.

Молярная концентрация — количество растворённого вещества в единице объёма раствора. Измеряется в моль/л.

,ν — количество растворённого вещества, моль;V — общий объём раствора, л.

Раствор может иметь любое агрегатное состояние; соответственно их разделяют  на твердые, жидкие и газообразные. Обычно компоненты раствора разделяют на растворитель и растворенное вещество. С термодинамической точки зрения это деление компонентов раствора не имеет смысла и носит поэтому условный характер.

13. Растворы неэлектролитов. Давление пара над растворов. Тонометрический закон Рауля. Явление криоскопии и эбуллиоскопии. Осмотическое давление. Закон Вант-Гоффа? РАСТВОРЫ НЕЭЛЕКТРОЛИТОВ -  бинарные или многокомпонентные мол. системы, состав которых может изменяться непрерывным образом. В них заряженные частицы в заметных концентрациях отсутствуют. Закон Рауля связывает давление насыщенного пара над раствором с его составом; он формулируется следующим образом: Парциальное давление насыщенного пара компонента раствора прямо пропорционально его мольной доле в растворе, причём коэффициент пропорциональности равен давлению насыщенного пара над чистым компонентом. Криоскопия и эбуллиоскопия. Повышение температуры кипения и понижение температуры закипания прямо пропорционально молярной концентрации неэлектролитов.

∆T кип=Em,                      Em – эбуллиоскопическая постоянная

∆T закип=Km,                   Km – криоскопическая постоянная

Криоскопия— измерение понижения температуры замерзания раствора по сравнению с чистым растворителем. Эбулиоскопия— измерение повышения температуры кипения раствора по сравнению с чистым растворителем для определения молекулярной массы растворенного вещества.Осмотическое давление— избыточное гидростатическое давление на раствор, отделённый от чистого растворителя полупроницаемой мембраной, при котором прекращается диффузия растворителя через мембрану.  Вант-Гоффа закон осмотического давления, определяет давление молекул растворённого вещества на полупроницаемую перепонку, отделяющую раствор от чистого растворителя и непроницаемую для растворённого вещества. По Вант-Гоффу осмотическое давление раствора численно равно тому газовому давлению, которое имело бы растворенное вещество, будучи переведенным в газообразное состояние в том же объеме и при той же температуре.  

• = C ∙ R ∙ T, C — молярная концентрация раствора в моль/м³; R — универсальная газовая постоянная; T — термодинамическая температура раствора.

14. Растворы неэлектролитов. Изотонический коэффициент. Электролитическая диссоциация. Константа диссоциации. Закон разведения Оствальда. Сильные и слабые электролиты. Активность ионов. Коэффициент активности ионов? РАСТВОРЫ НЕЭЛЕКТРОЛИТОВ -  бинарные или многокомпонентные мол. системы, состав которых может изменяться непрерывным образом. В них заряженные частицы в заметных концентрациях отсутствуют.  Изотонический коэффициент— безразмерный параметр, характеризующий поведение вещества в растворе. Он численно равен отношению значения некоторого коллигативного свойства раствора данного вещества и значения того же коллигативного свойства неэлектролита той же концентрации при неизменных прочих параметрах системы. Электролитическая диссоциация — процесс распада электролита на ионы при растворении его в воде или при плавлении. Диссоциация на ионы происходит вследствие взаимодействия растворённого вещества с растворителем. Константа диссоциации — вид константы равновесия, которая показывает склонность большого объекта диссоциировать (разделяться) обратимым образом на маленькие объекты, как например когда соль разделяется в водном растворе на ионы. Она определяется так:

где [A], [B] и [A_xB_y] — концентрации A, B и комплекса A_xB_y соответственно. Закон разбавления Оствальда — соотношение, выражающее зависимость эквивалентной электропроводности разбавленного раствора бинарного слабого электролита от концентрации раствора:

 К — константа диссоциации электролита, с — концентрация, λ и λ_∞ — значения эквивалентной электропроводности соответственно при концентрации с и при бесконечном разбавлении.  Сильные электролиты практически полностью диссоциированы на ионы в разбавленных растворах. Это многие неорганические соли и некоторые неорганические кислоты и основания в водных растворах, а также спирты, амиды и др. Молекулы слабых электролиты в растворах лишь частично диссоциированы на ионы, которые находятся в динамическом равновесии с недиссоциированными молекулами. Это большинство органических кислот и многие органические основания в водных и неводных растворах. Активность ионов — эффективная концентрация ионов с учетом электростатического взаимодействия между ними в растворе. Отношение активности ( ) к общей концентрации вещества в растворе ( , моль/л), то есть активность ионов при концентрации 1 моль/л, называется коэффициентом активности:

 

Коэффициент активности меньше единицы  по определению.

15. Ионнообменные реакции. Направление протекания реакции? Реакции в растворах электролитов, при которых не изменяется заряд ионов,входящих в соединения, называются ионообменными. Например, взаимодействие электролитов в состоянии равновесия:           

К1А1+К2А2=К1А2+К2А2

Если К›1,т.е. К11К22›К12К21, то равновесие смещено вправо( легче идет прямая реакция). Если К‹1,т.е. К11К22‹К12К21, то равновесие смещено влево( в сторону обратной реакции). При К стремящимся к бесконечности реакция будет необратимой. Равновесие в ионообменных реакциях смещается в сторону образования наименее диссоциированных соединений. Ионообменные реакции протекают в растворах электролитов в следующих случаях: 1)если образуется осадок трудно растворимого в-ва; 2)Если образуется газ( легколетучее в-во); 3) Если образуется слабый электролит( плохо диссоциирующее соединение); 4)если образуется комплексный ион. В уравнениях ионных реакций формулы сильных электролитов записывают в дисоциированном виде, слабых- не дисоциированном.    

             

16. Ионизация воды. Ионное  произведение воды. Водородный показатель. Индикаторы кислотные и щелочные. Механизм их действия? Ионизация воды: Очищаемая вода проходит через специальную камеру обработки, в которой находятся электроды. Слабый, точный постоянный ток активирует их. Образуются ионы меди (Cu+) и серебра (Ag+). Большая часть этих ионов насыщает кварцевый песок в фильтре так, что он в силу своей огромной поверхности образует дополнительный дезинфекционный элемент и не допускает образования в фильтре каких-либо бактерий. Другая часть ионов вместе с текущей водой попадает в бассейн, где они проявляют свое действие по уничтожению бактерий и водорослей. Многочисленные исследования различных университетов показывают, что ионы меди и серебра очень эффективны. Если ионы меди и серебра попадают в воду, то эти поверхностно-активные катионы становятся сильными естественными средствами уничтожения. За долю секунды положительно заряженные ионы меди и серебра образуют электростатические соединения на отрицательно заряженных участках стенок клеток микроорганизмов. Эти соединения изменяют проницаемость стенки клетки так, что нормальный прием пищи ограничивается до минимума. Как только медь и серебро оказываются внутри клетки водоросли, они нападают на содержащиеся в белковых веществах серосодержащие аминокислоты, которые необходимы для фотосинтеза. В результате фотосинтез невозможен, и клетка отмирает. Ионное произведение воды: Вода, хотя и является слабым электролитом, в небольшой степени диссоциирует: H₂O + H₂O ↔ H₃O⁺ + OH⁻  или  H₂O ↔ H⁺ + OH⁻

Концентрация воды в воде, учитывая её малую степень диссоциации, величина практически постоянная и составляет (1000 г/л)/(18 г/моль) = 55,56 моль/л.

При 25 °C константа диссоциации воды равна 1,8·10⁻¹⁶моль/л. Уравнение (1) можно переписать как:

,

(2)

Обозначим произведение K·[H₂O] = K_в = 1,8·10⁻¹⁶ моль/л·55,56 моль/л = 10⁻¹⁴моль²/л² = [H⁺]·[OH⁻] (при 25 °C). Константа K_в, равная произведению концентраций протонов и гидроксид-ионов, называется ионным произведением воды. Она является постоянной не только для чистой воды, но также и для разбавленных водных растворов веществ. C повышением температуры диссоциация воды увеличивается, следовательно, растёт и K_в, при понижении температуры — наоборот. Водородный показатель: Водородный показатель характеризует концентрацию свободных ионов водорода в воде. Для удобства отображения был введен специальный показатель, названный рН и представляющий собой логарифм концентрации ионов водорода, взятый с обратным знаком, т.е. pH = -log[H⁺]. Если говорить проще, то величина рН определяется количественным соотношением в воде ионов Н⁺ и ОН^-, образующихся при диссоциации воды. Если в воде пониженное содержание свободных ионов водорода (рН>7) по сравнению с ионами ОН^-, то вода будет иметь щелочную реакцию, а при повышенном содержании ионов Н⁺ (рН<7)- кислую. В идеально чистой дистиллированной воде эти ионы будут уравновешивать друг друга. В таких случаях вода нейтральна и рН=7. При растворении в воде различных химических веществ этот баланс может быть нарушен, что приводит к изменению уровня рН. Индикаторы кислотные и щелочные: ИНДИКАТОРЫ – вещества, позволяющие следить за составом среды или за протеканием химической реакции. Одни из самых распространенных – кислотно-основные индикаторы, которые изменяют цвет в зависимости от кислотности раствора. Происходит это потому, что в кислой и щелочной среде молекулы индикатора имеют разное строение. Примером может служить распространенный индикатор фенолфталеин, который раньше использовали также в качестве слабительного средства под названием пурген. В кислой среде это соединение находится в виде недиссоциированных молекул, и раствор бесцветен, а в щелочной – в виде однозарядных анионов, и раствор имеет малиновый цвет . Однако в сильнощелочной среде фенолфталеин снова обесцвечивается! Происходит это из-за образования еще одной бесцветной формы индикатора – в виде трехзарядного аниона. Наконец, в среде концентрированной серной кислоты снова появляется красная окраска, хотя и не такая интенсивная. Ее виновник – катион фенолфталеина. Этот малоизвестный факт может привести к ошибке при определении реакции среды. Кислотно-щелочные индикаторы весьма разнообразны; многие из них легко доступны и потому известны не одно столетие. Это отвары или экстракты окрашенных цветов, ягод и плодов. Так, отвар ириса, анютиных глазок, тюльпанов, черники, ежевики, малины, черной смородины, красной капусты, свеклы и других растений становится красным в кислой среде и зелено-голубым – в щелочной. Это легко заметить, если помыть кастрюлю с остатками борща мыльной (т.е. щелочной) водой. С помощью кислого раствора (уксус) и щелочного (питьевая, а лучше – стиральная сода) можно также сделать надписи на лепестках различных цветов красного или синего цвета.

17. Произведение растворимости  солей? Раствори́мость — способность вещества образовывать с другими веществами однородные системы — растворы, в которых вещество находится в виде отдельных атомов, ионов, молекул или частиц. Растворимость выражается концентрацией растворённого вещества в его насыщенном растворе либо в процентах, либо в весовых или объёмных единицах, отнесённых к 100 г или 100 см³ (мл) растворителя (г/100 г или см³/100 см³). Растворимость газов в жидкости зависит от температуры и давления. Растворимость жидких и твёрдых веществ — практически только от температуры. Константы диссоциации малорастворимых солей и гидроксидов металлов называются произведением растворимости соответствующих веществ (обозначается ПР).

Для реакции диссоциации воды

выражение константы будет:

, а не

Объясняется это тем, что концентрация воды во время реакций в водных растворах изменяется очень незначительно. Поэтому принимается, что концентрация [Н₂О] остается постоянной и вводится в константу равновесия. Ионные уравнения реакций. Поскольку электролиты в растворах образуют ионы, то для отражения сущности реакций часто используют так называемые ионные уравнения реакций. Написанием ионных уравнений подчеркивается тот факт, что, согласно теории диссоциации, в растворах происходят реакции не между молекулами, а между ионами. С точки зрения теории диссоциации при реакциях между ионами в растворах электролитов возможны два исхода: 1. Образующиеся вещества — сильные электролиты, хорошо растворимые в воде и полностью диссоциирующие на ионы. 2. Одно (или несколько) из образующихся веществ — газ, осадок или слабый электролит (хорошо растворимый в воде).

В данном случае алюминий не является электролитом, а молекула воды записывается в недиссоциированной форме потому, что является очень слабым электролитом. Неполярные молекулы водорода практически  нерастворимы в воде и удаляются  из сферы реакции. Одинаковые ионы в  обеих частях уравнений можно сократить, и тогда эти уравнения преобразуются в одно сокращенное ионное уравнение взаимодействия алюминия с щелочами:

Очевидно, что при взаимодействии алюминия с любой щелочью реакция будет описываться уравнением Следовательно, ионное уравнение, в отличие от молекулярного, относится не к одной какой-нибудь реакции между конкретными веществами, а к целой группе аналогичных реакций. В этом его большая практическая ценность и значение, например благодаря этому широко используются качественные реакции на различные ионы. С учетом вышеизложенного можно сформулировать правило, которым удобно руководствоваться при изучении процессов, протекающих в растворах электролитов. Реакции между ионами в растворах электролитов идут практически до конца в сторону образования осадков, газов и слабых электролитов. Следовательно, реакции идут с образованием веществ с меньшей концентрацией ионов в растворе в соответствии с законом действующих масс. Скорость прямой реакции пропорциональна произведению концентраций ионов реагирующих компонентов, а скорость обратной реакции пропорциональна произведению концентраций ионов продуктов. Но при образовании газов, осадков и слабых электролитов ионы связываются (уходят из раствора) и скорость обратной реакции уменьшается.