Теоретичні відомості - раздел Химия, ФІЗИЧНА ТА КОЛОЇДНА ХІМІЯ Визначення Молярної Маси Базується На Властивості Розчинів Замерзати За Темпе...
Визначення молярної маси базується на властивості розчинів замерзати за температури, нижчої за температуру замерзання чистого розчинника. Залежність температури замерзання розчину від його концентрації кількісно описує фізична теорія розчинів. Ця теорія розглядає так звані ідеальні розчини, тобто такі, для яких відсутні явища асоціації, дисоціації, сольватації та ін. Близькими за властивостями до ідеальних є дуже розведені розчини.
Якщо до складу розчину входить леткий розчинник (вода, спирт, бензол та ін.), в якому розчинена якась нелетка речовина (сахароза, сіль та ін.), то чим вища концентрація розчину, тим нижчий тиск насиченої пари (пружність пари) розчинника над ним. Кількісну сторону цієї закономірності описує закон Рауля: відносне зниження тиску насиченої пари розчинника над розчином дорівнює молярній частці розчиненої речовини:
(3.1)
де Ρ – тиск насиченої пари розчинника над розчином; Ро – тиск насиченої пари над чистим розчинником; Ρ–Ρо – зниження тиску насиченої пари розчинника над розчином; N2 – молярна частка розчиненої речовини. Закон використовується тільки для ідеальних або для нескінченно розведених розчинів.
Молярною часткою i-го компонента розчину (Ni) є відношення кількості молів цього компонента до сумарної кількості молів всіх компонентів розчину:
(3.2)
Рівняння (3.1) можна використати для визначення молярної маси розчиненої речовини (М). Запишемо рівняння для двокомпонентного розчину:
(3.3)
де n1 та n2 – кількість молів відповідно розчинника та розчиненої речовини. Тоді
(3.4)
Оскільки розчин є дуже розведеним, значенням n2 можна знехтувати у порівнянні зі значенням n1 в знаменнику і рівняння буде мати вигляд
(3.5)
Позначимо g1 – масу наважки розчинника; g2 – масу наважки розчиненої речовини, a M1 та M2 – молярні маси відповідно розчинника і розчиненої речовини. Тоді n1=g1/M1 і n2=g2/M2. Підставимо значення n1 та n2 в (3.5) і одержимо:
(3.6)
Звідки
(3.7)
Різниця у тиску насиченої пари над розчином і розчинником є малою та незручною для експериментального визначення з достатньою точністю. Набагато легше вимірювати інші величини, які залежать від зниження тиску насиченої пари. До них належить зміна температур кипіння та замерзання розчинів порівняно з відповідними значеннями для чистого розчинника.
Залежність між тиском насиченої пари і температурою розчинника і розчинів різної концентрації зображено на рис. 3.1.
Риc. 3.1. Залежність тиску насиченої пари над розчинником і розчином від температури
| Крива 1 показує залежність тиску насиченої пари над розчинником від температури, крива 2 – залежність тиску насиченої пари того самого розчинника від температури над розчином з концентрацією C1; крива 3 – те саме над розчином з більшою концентрацією С2. Крива ОВ2 дає зміну тиску пари над твердою фазою розчинника (у випадку водних розчинів – над льодом за температур нижчих за нуль).
|
В точці 0 співіснують одночасно рідка фаза – вода та тверда фаза –лід з рівноважним тиском насиченої пари Ро. Цій точці відповідає температура замерзання води – 
.
Розглянемо, як змінюється температура замерзання розчинів зі зміною їх концентрації і, відповідно, зі зміною тиску насиченої пари над ними.
При замерзанні розведеного розчину з нього кристалізується чистий розчинник. Замерзання розчину на відміну від чистої рідини йде в деякому інтервалі температур. Перші кристали розчинника виділяються за певної температури (при цьому концентрація розчину збільшується); подальше виділення кристалів з розчинів проходить при зниженні температури. Температурою замерзання розчину певної концентрації називають температуру, за якої з'являються перші кристали розчинника.
Розглядаючи рис. 3.1, можна зробити висновок, що температура замерзання відповідних розчинів 
та 
нижча за температуру замерзання чистого розчинника . Різниця між температурою замерзання чистого розчинника і розчину називається зниженням температури замерзання ΔT3:
(3.8)
З допомогою термодинамічних розрахунків можна показати, що між зниженням температури замерзання і концентрацією розчину існує прямопропорційна залежність:
(3.9)
де ΔТ3 – зниження температури замерзання розчину; Кк – кріоскопічна стала; С – моляльна концентрація розчину, г/л.
Кріоскопічна стала чисельно дорівнює зниженню температури замерзання одномоляльного розчину за умови, що розчин цієї концентрації має властивості ідеального, а розчинена речовина не дисоціює на іони.
Кріоскопічна стала дорівнює:
(3.10)
де R – універсальна газова стала; l – питома теплота кристалізації розчинника.
З (3.10) виходить, що кріоскопічна стала є величиною, що залежить тільки від природи розчинника.
Концентрація розчиненої речовини подається як кількість молів розчиненої речовини у 1000 г розчинника. Тоді у формулі (3.9) цю концентрацію можна виразити через маси розчинника g1 і розчиненої речовини g2 міркуючи таким чином: якщо розчин вміщує g2 грамів розчиненої речовини, що становить g2/M моль (М – молярна маса розчиненої речовини) у g1 грамах розчинника, на 1000 г розчинника припадає C моль розчиненої речовини:
(3.11)
Тоді рівняння (3.9) набирає вигляду
(3.12)
Рівняння (3.12) вирішують відносно молярної маси розчиненої речовини:
. (3.13)
Кріоскопічні сталі деяких розчинників наведені в табл. 3.1.
Таблиця 3.1
Все темы данного раздела:
Теоретичні відомості
Термохімія є розділом термодинаміки, що вивчає теплові ефекти хімічних реакцій, фазових перетворень, процесів розчинення, адсорбції, змочування, набухання та ін.
Теоретична основа термохім
Порядок виконання роботи
1. В склянку заливають 200 г води.
2. Розраховують кількість KNO3, що припадає на 200 г води, для одержання розчину концентрацією 0,2 - 0,3 Μ.
3. Для визначення ма
Порядок виконання роботи
1. Після визначення теплового ефекту розчинення солі KNO3 (сталої калориметра) калориметр звільняють від розчину, корки висушують, пробірки витирають тампоном з фільтрувального паперу.
Теоретичні відомості
Для аналізу поведінки систем, які складаються з декількох фаз застосовують фізико-хімічний метод, який ґрунтується на дослідженні зв’язків між складом системи (або іншими параметра
Порядок виконання роботи
1. Одержують у лаборанта штатив з набором запаяних пробірок, склад суміші яких наведений у таблиці, що додається до штативу.
2. Заповнюють водяну баню на 3/4 водопровідною водою.
Опрацювання результатів
За допомогою правила важеля з діаграми можна визначити не лише число рівноважних фаз та їх склад, але й кількісні співвідношення між масами фаз: маси рівноважних фаз обернено пропор
Кріоскопічні сталі деяких розчинників
Розчинник
Кк
Розчинник
Кк
Вода
Нітробензол
Бензол
1,86
5,90
5,10
Визначення температури замерзання чистого розчинника
Найчастіше охолодження рідини до температури замерзання не спричинює утворення твердої фази (льоду). Рідина, що має температуру нижчу за температуру її замерзання, називається переохолодженою. Інод
Визначення температури замерзання розчину
При охолодженні розчину температура його знижується, він може охолодитись нижче температури замерзання – стати переохолодженим (рис. 3.3).
Порядок виконання роботи
1. В суху широкогорлу пробірку наливають таку кількість розчинника, щоб його рівень був вищий ртутної кульки термометра на 8–10 мм. Поміщений в пробірку з рідиною термометр Бекмана з мішалкою треба
Опрацювання результатів
1. Обчислюють зниження температури замерзання розчину за рівнянням 3.8.
2. При визначенні істинної молярної маси електролітів кріометричним методом, необхідно використовувати органічні роз
Питання для самоперевірки
1. Сформулюйте закон Рауля. Для яких розчинів справджується закон Рауля?
2. Властивості якого компоненту розчину (розчиненої речовини чи розчинника) визначають кріоскопічну сталу?
Теоретичні відомості
За електричною провідністю розрізняють провідники першого і другого роду. До перших належать всі метали та їх сплави, а до других – розчини і розплави електролітів. В розчинах електролітів електрич
Електрична провідність розчинів слабких електролітів
В розчинах слабких електролітів при значних розведеннях іони рухаються незалежно один від одного і їх електрична провідність при нескінченному розведенні підпорядковується правилу адитивності, тому
Електрична провідність розчинів сильних електролітів
Сильні електроліти внаслідок повної дисоціації не підлягають закону діючих мас. Еквівалентна електрична провідність сильних електролітів відрізняється від такої слабких електролітів не тільки значе
Методика виміру електричної провідності
Схему приладу для визначення опору провідника наведено на рис.4.3. Вона принципово не відрізняється від схеми моста для вимірювання опору провідників першого роду. Перша відмінність схеми полягає в
Порядок виконання роботи
1. Визначення сталої посудини проводять за допомогою 0,02 н розчину КСl, питомий опір якого відомий. В посудину, попередньо промиту цим же розчином наливають його стільки, щоб рівень рідини на 3–5
Опрацювання результатів
1. Розраховують питому електропровідність розчинів слабких електролітів
(4.14)
2. За формулами (4.4), (4.
Опрацювання результатів
1. За формулами (4.14) та (4.4) обчислюють питому та еквівалентну електропровідність.
2. Одержані дані заносять до табл. 3.
Таблиця 3
Оцінка похибки вимірювань
1. В загальну похибку входить відносна похибка вимірів електропровідності, яка дорівнює:
, (4.15)
де DR – абсолютн
Питання для самоперевірки
2. Охарактеризуйте типи провідників.
3. Чим відрізняються сильні електроліти від слабких?
4. Що називають питомою електричною провідністю розчину? Як змінюється її значення з конц
Теоретичні відомості
Електрохімія вивчає закономірності перетворення енергії хімічних реакцій в електричну при збереженні загального енергетичного балансу. Таке перетворення практично реалізується для електрохімічних с
Порядок виконання роботи
1. Складають гальванічний ланцюг, використовуючи два напівелементи з електродів першого роду, на прикладі елементу Даніеля-Якобі, підключають його до мультиметра і вимірюють ЕРС.
2. Запису
Теоретичні відомості
Хімічна кінетика вивчає швидкість проходження хімічних реакцій та залежність її від різноманітних чинників – концентрації реагуючих речовин, температури, впливу каталізаторів тощо.
Порядок виконання роботи
1. Приготувати у склянці об’ємом 50 мл 20 г розчину сахарози заданої концентрації.
2. До 20 мл розчину сахарози додати 20 мл 2 н розчину соляної кислоти. Попередньо ополіскуючи поляриметри
Порядок виконання роботи
1. У склянку налити 400 мл дистильованої води і поставити на столик магнітної мішалки.
2. Відрегулювати швидкість перемішування води у склянці (глибина повітряної воронки повинна не переве
Опрацювання результатів
Константу швидкості даної реакції розраховують за формулою:
, (6.18)
Питання для самоперевірки
1. Дайте визначення швидкості хімічної реакції?
2. Сформулюйте закон дії мас.
3. Що таке кінетичне рівняння реакції в загальному вигляді?
4. У чому полягає фізичний зміст
Теоретичні відомості
Поверхневий натяг (s) – це робота, яку необхідно витратити для утворення 1м2 нової поверхні розділу фаз, або еквівалентна їй вільна енергія, що припадає на 1м
Характеристики ПАР
Речовина
Молекулярна маса
М, а.од.м.
Густина
d1·10-6, г/м3
Вихідна концентра
Поверхневий натяг розчинів оцтової кислоти
№ п/п
Концентрація ПАР
С, моль/л
Кількість краплин рідини n, шт.
Поверхневий натяг σ·103, Дж/м2
Теоретичні відомості
Адсорбція – це процес накопичення молекул розчиненої речовини або газу на поверхні поділу фаз. Він супроводжується енергетичною зміною системи – виділенням або поглинанн
Порядок виконання роботи
1. Для виконання роботи готується розчин будь-якої органічної кислоти п¢яти різних концентрацій послідовним розведенням вдвічі. Початкові концентрації для кислот: оцтової – 0,2 – 0,4 Н, маслян
Результати розрахунку адсорбції на межі поділу тверде тіло – рідина
Номери
колб
Концентрація розчину,
моль/л
Адсорбція
Г, моль/г
Відношення
Со/Г, г/л
Теоретичні відомості
Колоїдними розчинами, або ліозолями, називають дисперсні системи, що складаються з дисперсної фази з частинками розміром 10-7 – 10-9м і рідкого дисперсі
Будова колоїдної частинки
Колоїдні розчини або ліозолі складаються з міцел (твердої дисперсної фази, навколо якої існує ПЕШ) та безперервного дисперсійного середовища, у якому містяться міцели, що рухаються внаслідок
Одержання гідрозолю гідроксиду заліза гідролізом хлорного заліза за Крекке
В конічній пробірці нагрійте до кипіння 85 мл дистильованої води. Відміряйте піпеткою 15 мл 2%-го розчину хлорид заліза і невеликими порціями вилийте в кип’ячу воду. Кип’ятіння продовжуйте ще 2-3 х
Теоретичні відомості
На властивості колоїдних розчинів суттєво впливають потенціали, які класифікуються на міжфазний φ-потенціал та електрокінетичний ζ–потенціал. Міжфазний φ-потенціал зм
Порядок виконання роботи
1. Заповнити прилад Бертона (див. рис. 10.1):
a) в U-подібну трубку залити бокову рідину приблизно на половину об’єму приладу;
b) відкривши кран, при
Опрацювання результатів
Електрокінетичний, або ζ-потенціал розраховують за рівнянням (10.1), використовуючи рівняння (10.2) і (10.3) для визначення електрофоретичної рухливості.
У загальну по
Теоретичні відомості
Під стійкістю дисперсних систем розуміють сталість у часі її стану та основних властивостей: дисперсності, рівномірного розподілення частинок дисперсної фази у об’ємі дисперсійного
Результати дослідження коагуляції золю гідроксиду заліза
Електроліт
Концент-рація С, моль/л
Серія розведення
перша
друга
KCl
K
Оцінка похибки вимірювань
Загальна похибка проведення експерименту
.
При розведенні електролітів використовують градуйовану піпетку
Теоретичні відомості
Високомолекулярні сполуки (ВМС) отримали свою назву завдяки великій величині їхньої молекулярної маси, яка відрізняє їх від низькомолекулярних сполук (НМС). До високомолекуля
Ваговим методом
Загальний час від початку набухання
t, хв.
Маса платівки до часу t,
mt, мг
Ступінь набухання
В розчинах з різним значенням рН ваговим методом
Загальний час від початку набухання
t, хв.
Маса платівки до часу t,
mt, мг
Ступінь набухання
Залежність граничного набухання желатину від рН розчину
№
Дані
Концентрація соляної кислоти
(нормальність)
Буферні суміші
10-1
Залежність граничного ступеня набухання желатину від рН розчину
№
Дані
Концентрація соляної кислоти
(нормальність)
Буферні суміші
10-1
Теоретичні відомості
Зв`язаною вважається вода, розташована на межі поділу фаз і приєднана до макромолекул ВМС за механізмом водневого зв’язку. Гідрофільними називають ВМС, що утворюють водневий
Оцінка похибки вимірювань
Загальна похибка визначення гідрофільності складатиметься з похибок:
вимірювання концентрації розчину цукрози рефрактометром
± 0,2 %×2 = 0,4 %;
вагових вимірів техн
Новости и инфо для студентов