Основные способы выражения концентрации растворов

Стр 1 из 2Следующая ⇒

Nbsp; РАСТВОРЫ Растворы - это гомогенные системы переменного состава, состоящие из двух и более веществ, называемых компонентами. По агрегатному состоянию растворы могут быть газообразными (воздух), жидкими (кровь, лимфа) и твёрдыми (сплавы). В медицине наибольшее значение имеют жидкие растворы, которые играют исключительную роль в жизнедеятельности живых организмов. С образованием растворов связаны процессы усвоения пищи и выведения из организма продуктов жизнедеятельности. В форме растворов вводится большое количество лекарственных препаратов. Для качественного и количественного описания жидких растворов используются термины «растворитель» и «растворённое вещество», хотя в некоторых случаях такое разделение является достаточно условным. Так, медицинский спирт (96% раствор этанола в воде) скорее следует рассматривать как раствор воды в спирте. Все растворители делятся на неорганические и органические. Важнейшим неорганическим растворителем (а в случае биологических систем – единственным) является вода. Это обусловлено такими свойствами воды, как полярность, низкая вязкость, склонность молекул к ассоциации, относительно высокие температуры кипения и плавления. Растворители органической природы разделяют на полярные (спирты, альдегиды, кетоны, кислоты) и неполярные (гексан, бензол, четыреххлористый углерод). Процесс растворения в равной степени зависит как от природы растворителя, так и от свойств растворённого вещества. Очевидно, что способность образовывать растворы выражена у разных веществ по-разному. Одни вещества могут смешиваться друг с другом в любых количествах (вода и этанол), другие – в ограниченных (вода и фенол). Однако, следует помнить: абсолютно нерастворимых веществ не существует! Склонность вещества растворяться в том или ином растворителе можно гипотетически определить, используя простое эмпирическое правило: -2- подобное растворяется в подобном. Действительно, вещества с ионным (соли, щёлочи) или полярным (спирты, альдегиды) типом связи хорошо растворимы в полярных растворителях, например, в воде. И наоборот, растворимость кислорода в бензоле на порядок выше чем в воде, так как молекулы O2 и C6H6 неполярны. Степень сродства соединения к определённому типу растворителя можно оценить, анализируя природу и количественное соотношение входящих в его состав функциональных групп, среди которых выделяют гидрофильные (притягивающие воду) и гидрофобные (отталкивающие воду). К гидрофильным относят полярные группы, такие как гидроксильная (-OH), карбоксильная (-COOH), тиольная (-SH), амино (-NH2). Гидрофобными считают неполярные группы: углеводородные радикалы алифатического (-CH3, -C2H5) и ароматического (-C6H5) рядов. Соединения, имеющие в своем составе как гидрофильные, так и гидрофобные группы, называют дифильными. К таким соединениям относят аминокислоты, белки, нуклеиновые кислоты.

Теории растворов

В настоящее время признаны две основные теории растворов: физическая и химическая.

Физическая теория растворов

Физическая теория растворов была предложена С. Аррениусом (1883) и Я. Г. Вант-Гоффом (1885). В данной теории растворитель рассматривается как химически инертная среда, в которой равномерно распределены частицы (молекулы, ионы) растворённого вещества. При этом предполагается отсутствие межмолекулярного взаимодействия как между частицами растворённого вещества, так и между молекулами растворителя и частицами растворённого вещества. Однако впоследствии выяснилось, что условиям данной модели удовлетворяет поведение лишь малой группы растворов, которые были названы идеальными. В частности, идеальными растворами можно считать газовые смеси и очень сильно разбавленные растворы неэлектролитов.

-3-

Химическая теория растворов

Химическая, или сольватная, теория растворов была предложена в 1887 г. Д.И. Менделеевым, который установил, что в реальном растворе присутствуют не только индивидуальные компоненты, но и продукты их взаимодействия. Исследования водных растворов серной кислоты и этилового спирта, проведенные Д.И. Менделеевым, легли в основу теории, суть которой заключается в том, что между частицами растворённого вещества и молекулами растворителя происходят взаимодействия, в результате которых образуются нестойкие соединения переменного состава, называемые сольватами или гидратами, если растворителем является вода. Главную роль в образовании сольватов играют непрочные межмолекулярные силы, в частности, водородная связь.

В этой связи следует принять следующую трактовку понятия «раствор»:

Раствором называется гомогенная система переменного состава, состоящая из двух и более компонентов и продуктов их взаимодействия.

Из данного определения следует, что растворы занимают промежуточное положение между химическими соединениями и смесями. С одной стороны, растворы однородны, что позволяет рассматривать их как химические соединения. С другой стороны, в растворах нет строгого стехиометрического соотношения между компонентами. Кроме того, растворы можно разделить на составные части (например, при упаривании раствора NaCl можно выделить соль в индивидуальном виде).

Основные способы выражения концентрации растворов

Количественный состав раствора чаще всего оценивают при помощи понятия концентрации, под которым понимают содержание растворённого вещества (в определённых единицах) в единице массы (объёма) раствора (растворителя).

-4-

Основными способами выражения концентрации растворов являются следующие:

1. Массовая доля вещества w ( x ) - это отношение массы данного компонента x, содержащегося в системе, к общей массе этой системы:

(35)

Выражается в долях единицы или в %. Массовая доля в %показывает массу данного компонента (в граммах), которая содержится в 100 г раствора. Например, раствор NaCl с массовой долей 0,9%содержит 0,9 г NaCl и 99,1 г воды в 100 г раствора.

2. Молярная концентрация раствора С(х) - это отношение количества растворённого вещества n(х) к объёму раствора:

(36)

Молярная концентрация выражается в моль/л и показывает количество растворённого вещества, которое содержится в 1 л раствора.

3. Молярная концентрация эквивалента С( x ) - это отношение количества эквивалента растворённого вещества n( x) к объёму раствора:

(37)

Размерность ‑ моль/л.

Химический эквивалент – это реальная или условная частица вещества, которая может замещать, присоединять или высвобождать 1 ион водорода в ионообменных реакциях.

-5-

Так же, как молекула, атом или ион, эквивалент безразмерен.

Масса одного моль эквивалента называется молярной массой эквивалента М( x ). Величина называется фактором эквивалентности. Она показывает, какая доля реальной частицы вещества соответствует эквиваленту. Для правильного определения эквивалента вещества надо исходить из конкретной реакции, в которой это вещество участвует, например, в реакции взаимодействия Н₃РО₄ с NaOH может происходить замещение одного, двух или трех протонов:

1) H₃PO₄ + NaOH = NaH₂PO₄ + H₂O;

2) H₃PO₄ + 2NaOH = Na₂HPO₄ + 2H₂O;

3) H₃PO₄ + 3NaOH = Na₃PO₄ + 3H₂O.

В соответствии с определением эквивалента, в 1-й реакции замещается один протон, следовательно, z = l; и молярная масса эквивалента равна молярной массе вещества. В данном случае:

Во 2-й реакции происходит замещение двух протонов, следовательно, молярная масса эквивалента составит половину молярной массы Н₃РО₄, т. e. z = 2, а . Здесь:

В 3-й реакции происходит замещение трёх протонов и молярная масса эквивалента составит третью часть молярной массы Н₃РО₄, т.е. z = 3, a . Соответственно:

Z - число эквивалентности

f экв = 1 или <1

Дата добавления: 2018-11-24; просмотров: 154; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

12 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!