O.S.ZAYTSEV

BUKU KIMIA

UNTUK GURU-GURU SEKOLAH MENENGAH,
PELAJAR UNIVERSITI PEDAGOGI DAN ANAK SEKOLAH DARJAH 9–10,
YANG TELAH MEMBUAT KEPUTUSAN UNTUK MENGUBATI DIRI KEPADA KIMIA DAN SAINS ALAM.

MAKMAL TUGASAN BUKU TEKS CERITA ILMIAH AMALI UNTUK DIBACA

sambungan. Lihat No. 4–14, 16–28, 30–34, 37–44, 47, 48/2002;
1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23,
24, 25-26, 27-28, 29, 30, 31, 32, 35, 36, 37, 39, 41, 42, 43, 44, 46, 47/2003;
1, 2, 3, 4, 5, 7, 11, 13, 14, 16, 17, 20, 22, 24, 29, 30, 31, 34, 35, 39, 41, 42, 45/2004;
2, 3, 5, 8, 10, 16, 17/2005;
1, 2, 10, 12/2006

§ 8.4. Terserak (koloid)
keadaan jirim

Organisma haiwan dan tumbuhan, hidrosfera, kerak bumi dan tanah bawah, dan angkasa lepas sering mewakili bahan dalam keadaan berpecah-belah, atau, seperti yang mereka katakan, tersebar. Kebanyakan bahan di dunia di sekeliling kita wujud dalam bentuk sistem tersebar: tanah, tisu organisma hidup, produk makanan, dll. Kimia keadaan tersebar adalah sains yang agak baru, tetapi ia hampir tidak dipelajari sama ada di sekolah atau bukan. -institusi pendidikan tinggi kimia, walaupun bidang saintifik ini tidak kurang pentingnya untuk kehidupan kita daripada kimia sebatian kompleks dan organik. Semasa membaca bab ini, sentiasa fikirkan tentang bila dan di mana anda menghadapi fenomena yang diterangkan dalam alam semula jadi, kehidupan seharian atau pengeluaran, dan juga bagaimana anda boleh menggunakannya.

Penaja penerbitan artikel itu adalah kedai dalam talian "Butik-Vera" di Moscow. Jualan dalam talian pakaian wanita - blaus dan baju atasan, gaun renda, kardigan, bingkap, seluar pendek dan pakaian lain, kasut dan aksesori, serta pakaian bersaiz tambah. Harga mampu milik, pilihan banyak, jaminan kualiti, diskaun besar, item baru setiap hari, jahitan individu. Anda boleh melihat katalog produk, harga, kenalan, syarat penghantaran dan membuat pesanan di laman web, yang terletak di: http://www.butik-vera.ru.

Sistem tersebar- ini adalah sistem di mana zarah kecil jirim, atau fasa tersebar, diedarkan dalam medium homogen (cecair, gas, kristal), atau fasa penyebaran(Gamb. 8.25).

Saiz zarah fasa tersebar dicirikan oleh penyebaran. Bergantung padanya, sistem penyebaran boleh dibahagikan kepada sangat tersebar, atau sebenarnya koloid, Dan serakan rendah (kasar).

Saiz zarah sistem penyebaran rendah ialah 10–3 mm atau lebih. Saiz zarah sistem sangat tersebar terletak dalam julat 10–6–10–4 mm (dari 1 hingga 100 nm), iaitu sekurang-kurangnya susunan magnitud lebih besar daripada saiz zarah dalam larutan benar (10–7 mm) . Kimia sistem tersebar mengkaji kelakuan bahan dalam keadaan sangat berpecah, sangat tersebar, dicirikan oleh nisbah yang sangat tinggi dari jumlah luas permukaan semua zarah kepada jumlah isipadu atau jisimnya (darjah penyebaran).

Dari nama sistem koloid muncul nama bidang kimia yang berasingan - koloid.

"Kimia koloid" ialah nama tradisional untuk kimia sistem tersebar dan fenomena permukaan. Sebelum ini, bahan seperti gam dipanggil koloid sekarang ia adalah sistem yang sangat tersebar dengan antara muka fasa yang sangat maju. Di bawah ini kita akan menggunakan istilah tradisional lama, memahami makna modennya. Sebagai contoh, dengan ungkapan "penyelesaian koloid" kami bermaksud keadaan bahan yang sangat tersebar dalam air sebagai medium penyebaran. Ciri yang paling penting bagi keadaan tersebar sesuatu bahan ialah tenaga sistem tertumpu terutamanya pada antara muka fasa. Apabila menyebarkan, atau mengisar, bahan, peningkatan ketara dalam luas permukaan zarah berlaku (dengan jumlah isipadu yang tetap). Dalam kes ini, tenaga yang dibelanjakan untuk mengisar dan mengatasi daya tarikan antara zarah yang terhasil masuk ke dalam tenaga lapisan permukaan -

tenaga permukaan

. Semakin tinggi tahap pengisaran, semakin besar tenaga permukaan. Oleh itu, bidang kimia sistem penyebaran (dan penyelesaian koloid) dianggap sebagai kimia fenomena permukaan.

Oleh itu, tekanan wap air di atas permukaan rata pada 20 °C adalah sama dengan 2333 Pa, tetapi di atas titisan air dengan jejari 1 mm ia adalah lebih tinggi sebanyak 0.003 Pa, dan di atas jatuh dengan jejari.
0.01 mm – sebanyak 0.3 Pa. Hidrat aluminium oksida kristal Al 2 O 3 3H 2 O (atau
Al(OH) 3) mula kehilangan air pada 200 °C, dan dalam keadaan hancur sangat halus - pada 100 °C. Emas tidak larut dalam asid hidroklorik, tetapi dalam keadaan yang sangat tersebar ia mudah masuk ke dalam larutan.
Keterlarutan CaSO 4 dalam air ialah
4.9 10 –3 mol/l, tetapi untuk zarah CaSO 4 berukuran 2 10 –4 cm ia meningkat kepada

1.5 10 –3 mol/l.
Disebabkan fakta bahawa tenaga permukaan zarah kecil lebih tinggi daripada yang lebih besar, sifat termodinamiknya berbeza. Oleh itu, keterlarutan kristal terkecil adalah lebih tinggi daripada kristal besar, dan bahan dipindahkan dari fasa yang sangat tersebar kepada yang kurang tersebar, i.e. < 0.

kristal besar tumbuh kerana pembubaran yang kecil. Dalam proses spontan ini

G Tekanan wap di atas penurunan kecil adalah lebih tinggi daripada di atas penurunan besar, dan titisan besar tumbuh disebabkan oleh penyejatan yang kecil (Rajah 8.26). Itulah sebabnya titisan hujan terbentuk di awan, dan kepingan salji tumbuh dengan cara yang sama. nasi. 8.26.

Skim pemindahan bahan daripada sangat tersebar

keadaan menjadi serakan rendah

Bahan dalam keadaan terdispersi cenderung untuk menyerap bahan lain.

Keterlarutan gas dalam titisan adalah lebih tinggi daripada dalam isipadu cecair yang besar. Disebabkan oleh keterlarutan oksigen yang tinggi dalam setitik air, kakisan besi berlaku walaupun tanpa kekotoran bahan lain dalam besi (Rajah 8.27). Di bawah setitik air pada permukaan besi, kakisan menampakkan dirinya terutamanya di tepi titisan, di mana keterlarutan oksigen lebih besar.

Terdapat beberapa klasifikasi sistem tersebar yang berbeza: mengikut saiz zarah, mengikut keadaan fasa fasa tersebar dan medium serakan, dengan sifat interaksi zarah fasa serakan dengan bahan medium serakan, oleh termodinamik dan kinetik. kestabilan sistem tersebar, dsb.

Antara muka yang besar antara fasa menyebabkan interaksi yang kuat antara zarah fasa tersebar dan medium penyebaran, yang membawa kepada fakta bahawa zarah fasa tersebar dikelilingi oleh molekul dan ion medium penyebaran (pelarut) atau memperoleh cas elektrik yang agak ketara.

Mana-mana dua bahan pada permukaan sentuhan semestinya berinteraksi.

Ini boleh menjadi tindak balas kimia, interaksi yang disebabkan oleh penembusan satu bahan ke dalam bahan lain dan berhenti apabila keadaan keseimbangan tertentu dicapai, pembentukan kulit satu bahan di sekeliling zarah yang lain, dan banyak lagi. Fasa serakan dan medium serakan juga berinteraksi, tetapi tahap interaksi mungkin berbeza. Berdasarkan kekuatan interaksi antara fasa terserak dan medium serakan, sistem koloid dibahagikan kepada lyophilic (dari bahasa Yunani – larut, – cinta) dan lyophobic

(dari bahasa Yunani - takut). Nama-nama ini menunjukkan bahawa dalam sistem koloid lyophilic interaksi zarah dengan bahan medium penyebaran adalah lebih kuat daripada dalam lyophobic.

Sistem penyebaran lyophilic dicirikan oleh tarikan kuat molekul medium penyebaran kepada zarah fasa tersebar. Cengkerang solvasi yang padat dan agak stabil terbentuk secara spontan di sekeliling zarah.

Sistem lyophilic terbentuk secara spontan dalam cecair tanpa penyertaan elektrolit atau surfaktan. Oleh itu, sistem hidrofilik membentuk gelatin dan kanji, yang mula-mula membengkak dalam air dan kemudian masuk ke dalam larutan (jeli, jeli, gam kanji);

albumin, termasuk putih telur, juga larut dalam air; getah asli mudah larut dalam petrol (gam getah). Sistem koloid lyophilic termasuk larutan sabun biasa dalam air.

Ciri yang paling penting bagi sistem penyebaran ialah tanda dan magnitud cas zarah. Zarah-zarah koloid liofilik mempunyai sama ada sangat sedikit cas atau tiada cas langsung. Caj pada zarah koloid liofilik berubah dengan mudah dengan penambahan sejumlah kecil elektrolit. Perubahan dalam kepekatan ion hidrogen dalam larutan (pH) membawa kepada pengecasan semula zarah larutan koloid. Dalam medan elektrik, koloid liofilik sama ada tidak bergerak atau bergerak ke mana-mana arah.

Interaksi lemah molekul medium penyebaran dengan zarah fasa tersebar membawa kepada pembentukan sistem liofobik. Jika medium penyebaran adalah air, sistem itu dikatakan hidrofobik, jika bahan seperti minyak organik dikatakan oleophobic.

Zarah bahan liofobik (badan) tidak larut, kurang dibasahi dan tidak membengkak dalam bahan medium penyebaran. Sistem lyophobic dengan kepekatan fasa tersebar lebih tinggi daripada 1% tidak boleh diperolehi, tetapi sistem koloid liofilik boleh menjadi sangat pekat.

Liofilisiti atau liofobisiti sistem boleh dinilai dengan jumlah haba yang dibebaskan semasa pembubaran, bengkak dan pembasahan. Dalam sistem lyophilic, haba interaksi adalah jauh lebih besar daripada dalam sistem lyophobic.

Pada permukaan licin bahan lyophilic, setitik cecair merebak, membentuk lapisan nipis (filem), tetapi pada permukaan liofobik, titisan tidak merebak, membentuk kanta atau bola yang diratakan.

Ukuran kuantitatif lyophobicity boleh menjadi sudut antara permukaan titisan dan badan yang dibasahi (sudut sentuhan, atau sudut pembasahan).

Perbezaan asas antara sistem koloid lyophobic dan lyophilic adalah sifat termodinamik mereka. Sistem liofobik adalah heterogen, dan dalam hal ini mereka tidak boleh diklasifikasikan sebagai penyelesaian yang benar. Sistem lyophilic adalah fasa tunggal, homogen, mempunyai banyak sifat penyelesaian yang benar.

Oleh kerana tenaga permukaannya yang tinggi, sistem liofobik secara termodinamik dan kinetik tidak stabil. Sistem lyophilic secara termodinamik stabil.

Apabila koloid liofobik terurai, zarah koloid menjadi lebih besar, yang disertai dengan penurunan tenaga sistem. Keupayaan untuk menahan pembesaran zarah (kestabilan agregat) dalam sistem liofobik adalah sementara dan selalunya disebabkan oleh kehadiran bahan (penstabil) yang terjerap pada permukaan zarah dan menghalang lekatannya (atau gabungan). Sistem bertaburan kasar jenis "cecair pepejal" dengan zarah yang agak besar (lebih daripada 1 10 –3 mm) dipanggil

penggantungan

, atau penggantungan. Zarah ampaian tidak menunjukkan gerakan Brownian. Suspensi dengan ketumpatan lebih besar daripada ketumpatan mendakan medium penyebaran; jika ketumpatannya kurang, zarah terapung. Kekeruhan air dalam takungan semula jadi disebabkan oleh kekotoran halus dan kasar (butiran pasir, tanah liat, zarah penguraian organisma tumbuhan dan haiwan). Apabila sedimen dasar terganggu di laut atau lautan, arus ampaian dasar (arus kekeruhan) timbul, yang bergerak pada kelajuan sehingga 90 km/j untuk ratusan kilometer. Kekeruhan wujud dalam aliran air dengan kadar aliran yang tinggi. Pada kekeruhan maksimum perairan semula jadi, kepekatan zarah mencapai 1 g/l. Kekeruhan (atau nilai songsangnya -

ketelusan

Suspensi tanah liat yang sangat pekat membentuk doh dengan air, yang boleh dibentuk mengikut bentuk yang dikehendaki dan, selepas dikeringkan dan dibakar, menjadi bata atau produk lain. Porselin diperbuat daripada campuran serbuk kaolinit Al 4 (OH) 8, kuarza SiO 2, feldspar (aluminosilikat kalium, natrium, kalsium, barium). Serbuk dicampur dengan air untuk membentuk jisim plastik tebal, yang diberikan bentuk yang dikehendaki, dikeringkan dan dibakar.

Serbuk simen, diperoleh dengan membakar kalsium silikat dan aluminat, apabila dicampur dengan air selepas beberapa lama mengeras menjadi badan seperti batu yang tahan lama.

Darah adalah penggantungan sel darah merah, sel darah putih dan platelet dalam larutan fisiologi (limfa) yang paling penting untuk kehidupan manusia dan banyak haiwan.
Eritrosit - sel darah merah - membawa oksigen dan karbon dioksida, mempunyai diameter

(7.2–7.5) 10–2 mm, dan 1 mm 3 darah mengandungi 4.5–5 juta. Oleh kerana saiz zarah agak besar, ampaian adalah tidak stabil dari segi kinetik, dan apabila mendap zarah memendakan. Proses melepaskan zarah terampai di bawah pengaruh graviti dipanggil pemendapan

, atau pemendapan. Pada permulaan pemendapan, zarah terbesar jatuh. Kadar pemendapan zarah bergantung kepada nisbah ketumpatan fasa, kelikatan fasa cecair, jejari zarah, tahap hidrofiliknya, kehadiran surfaktan dan faktor lain. Berdasarkan hidrofilik atau hidrofobisiti zarah pengapungan
– pemisahan zarah kecil dengan kebolehbasahan yang berbeza. Dengan kaedah pengayaan pengapungan, zarah mineral hidrofobik tidak boleh basah dikumpulkan di permukaan, dan zarah mineral hidrofilik boleh basah diselubungi dalam filem cecair dan tenggelam ke bahagian bawah. Zarah tidak boleh basah dikeluarkan dari permukaan cecair. Ini adalah bagaimana bijih dibahagikan kepada pecahan

(Gamb. 8.28). Dari segi saiz zarah, mereka menduduki kedudukan pertengahan antara ampaian dan penyelesaian sebenar. sols . Sol ialah sistem yang sangat tersebar dengan zarah bahan pepejal terletak di Gerakan Brownian

Kaedah untuk mengkaji sistem tersebar (menentukan saiz, bentuk dan caj zarah) adalah berdasarkan kajian sifat khasnya disebabkan oleh heterogeniti dan penyebaran, khususnya yang optik. Larutan koloid mempunyai sifat optik yang membezakannya daripada larutan sebenar - ia menyerap dan menyerakkan cahaya yang melaluinya. Apabila melihat sistem tersebar dari sisi, yang melaluinya pancaran cahaya sempit, cahaya kebiruan yang bercahaya dipanggil kon Tyndall(Gamb. 8.29). Perkara yang sama berlaku apabila kita melihat sinaran cahaya matahari yang terang dari tingkap di dalam bilik berdebu. Fenomena ini dipanggil opalescence.

Penyerakan cahaya adalah mungkin jika saiz zarah koloid lebih kecil daripada panjang gelombang cahaya yang dihantar dan indeks biasan fasa terserak dan medium serakan adalah berbeza.

Saiz zarah koloid adalah lebih kecil daripada panjang gelombang bahagian spektrum yang boleh dilihat (kira-kira 0.1–0.2 panjang gelombang cahaya), dan tenaga cahaya yang diserap dipancarkan semula oleh zarah dalam arah yang berbeza, yang menunjukkan dirinya dalam penyerakan cahaya.

Keamatan penyerakan cahaya meningkat secara mendadak dengan pengurangan panjang gelombang cahaya.

Kon Tyndall lebih cerah lebih tinggi kepekatan dan lebih besar saiz zarah. Keamatan penyerakan cahaya meningkat dengan sinaran gelombang pendek dan dengan perbezaan yang ketara dalam indeks biasan fasa yang tersebar dan tersebar. Apabila diameter zarah berkurangan, penyerapan maksimum beralih kepada bahagian panjang gelombang pendek spektrum, dan sistem yang sangat tersebar menyerakkan gelombang cahaya yang lebih pendek dan oleh itu mempunyai warna kebiruan. Kaedah untuk menentukan saiz dan bentuk zarah adalah berdasarkan spektrum serakan cahaya. Saiz zarah sol biasanya 10 –3 –10 –5 mm, yang membolehkan mereka mengambil bahagian dalam gerakan Brown - pergerakan rawak berterusan zarah-zarah kecil dalam cecair atau gas (Rajah 8.30). Zarah-zarah sistem penyebaran mempunyai saiz yang berbeza, dan mereka

pengedaran saiz digambarkan oleh lengkung yang serupa dengan lengkung taburan molekul gas mengikut tenaga dan kelajuan. Taburan saiz zarah fasa terserak ditunjukkan dalam Rajah. 8.32. Luas segi empat tepat adalah sama dengan pecahan zarah yang saiznya terletak pada julat digambarkan oleh lengkung yang serupa dengan lengkung taburan molekul gas mengikut tenaga dan kelajuan. Taburan saiz zarah fasa terserak ditunjukkan dalam Rajah. 8.32. a

Pergerakan Brown menghalang pemendapan (mendap) zarah di bawah pengaruh graviti dan merupakan salah satu sebab kestabilan sistem tersebar. Terima kasih kepada gerakan Brown, zarah, bergantung kepada jisim (dan ketumpatan) mereka, diedarkan dalam ketinggian dalam medan graviti
(Gamb. 8.33). Taburan zarah ini dipanggil keseimbangan pemendapan. Ia ditemui dalam persekitaran cecair dan udara. Zarah dengan jisim yang lebih besar terkumpul di bahagian bawah bekas dengan cecair atau takungan.

nasi. 8.33. Keseimbangan pemendapan

Selepas sistem dikeluarkan daripada keseimbangan pemendapan dengan mengacau, selepas beberapa lama ia akan kembali kepada keadaan asalnya. Kadar penubuhan keseimbangan pemendapan adalah rendah, dan ia mungkin berlaku dalam beberapa hari, tetapi kemudian akan berterusan sehingga sol musnah.

Jika, selepas mewujudkan keseimbangan pemendapan dalam bikar (atau takungan), cecair diambil daripada lapisan nipis larutan antara jarak h 2 dan h 1 dari bawah (atau dari permukaan), maka seseorang boleh menilai bilangan dan ketumpatan zarah dalam lapisan medium penyebaran yang berbeza dan mengenal pasti zarah dengan saiz atau ketumpatan yang serupa.

Penyelesaian dipanggil sistem homogen yang terdiri daripada beberapa komponen, i.e. terbentuk daripada dua atau lebih bahan individu. Menurut definisi Gibbs: larutan ialah fasa komposisi berubah-ubah . Secara konvensional, komposisi penyelesaian dibahagikan kepada pelarut(komponen yang terdapat dalam sistem dalam kuantiti yang agak besar) dan bahan larut(komponen lain). Penyelesaiannya adalah sempurna, jika pembentukannya tidak disertai dengan penurunan atau peningkatan dalam isipadunya, serta pelepasan atau penyerapan haba. Penyelesaian ideal mematuhi undang-undang Raoult (lihat di bawah) pada semua kepekatan dan semua suhu. Nyata penyelesaian disebabkan oleh fenomena persatuan, penceraian, penyelesaian, dll. tidak mempunyai sifat yang disebutkan di atas. Tetapi dalam keadaan pencairan yang kuat, dan juga jika ia dibentuk oleh bahan yang serupa dalam komposisi kimia dan sifat fizikal, mereka mendekati yang ideal, oleh itu, undang-undang kuantitatif yang menerangkan keadaan penyelesaian ideal boleh digunakan untuk mereka dengan beberapa anggaran.

Di sini kita mempertimbangkan hanya penyelesaian di mana pelarutnya adalah cecair (biasanya air) dan bahan terlarut adalah gas, cecair atau pepejal. Kompaun Suatu larutan dicirikan oleh jumlah bahan terlarut per unit jumlah larutan atau pelarut.

Osmosis – pergerakan spontan molekul pelarut melalui membran separa telap yang memisahkan larutan kepekatan yang berbeza, daripada larutan kepekatan rendah kepada larutan kepekatan lebih tinggi, yang membawa kepada pencairan yang kedua. Filem selofan sering digunakan sebagai membran separa telap, melalui lubang-lubang kecil yang hanya molekul pelarut volum kecil yang boleh dilalui secara selektif dan molekul atau ion yang besar atau terlarut dikekalkan - untuk bahan molekul tinggi, dan filem ferrocyanide kuprum. untuk bahan bermolekul rendah. Proses pemindahan pelarut (osmosis) boleh dihalang jika tekanan hidrostatik luaran dikenakan pada larutan dengan kepekatan yang lebih tinggi (di bawah keadaan keseimbangan ini akan dipanggil tekanan osmosis, dilambangkan dengan huruf p). Untuk mengira nilai p dalam larutan bukan elektrolit, empirikal persamaan van't Hoff:

p = C R T, (4.1)

di mana C ialah kepekatan molar bahan, mol/kg;

R – pemalar gas sejagat, J/mol K.

Magnitud tekanan osmotik adalah berkadar dengan bilangan molekul (secara amnya, bilangan zarah) satu atau lebih bahan yang terlarut dalam isipadu larutan tertentu, dan tidak bergantung pada sifat dan sifat pelarutnya. Dalam larutan elektrolit kuat atau lemah, jumlah bilangan zarah individu meningkat disebabkan oleh penceraian molekul, oleh itu, pekali perkadaran sepadan, dipanggil pekali isotonik.

p = i C R T, (4.2)

di mana – pekali isotonik, dikira sebagai nisbah jumlah bilangan ion dan molekul elektrolit tidak bercampur dengan bilangan awal molekul bahan ini.

Jadi, jika tahap penceraian elektrolit, i.e. nisbah bilangan molekul terurai menjadi ion kepada jumlah molekul bahan terlarut adalah sama dengan a dan molekul elektrolit terurai menjadi n ion, maka pekali isotonik dikira seperti berikut:

i= 1 + (n – 1)×a, ( i > 1). (4.3)

Untuk elektrolit kuat, a = 1 boleh diambil , Kemudian i= n, dan pekali i (juga lebih besar daripada 1) dipanggil pekali osmotik.

Fenomena osmosis adalah sangat penting untuk organisma tumbuhan dan haiwan, kerana membran sel mereka berhubung dengan larutan banyak bahan mempunyai sifat membran separa telap. Dalam air tulen, sel membengkak dengan hebat, dalam beberapa kes hingga ke titik pecah membran, dan dalam larutan dengan kepekatan garam yang tinggi, sebaliknya, saiznya berkurangan dan berkedut kerana kehilangan air yang besar. Oleh itu, apabila mengawet makanan, sejumlah besar garam atau gula ditambah kepada mereka. Sel mikrob dalam keadaan sedemikian kehilangan sejumlah besar air dan mati.

Tekanan osmotik memastikan pergerakan air dalam tumbuhan disebabkan oleh perbezaan tekanan osmotik antara sap sel akar tumbuhan (5-20 bar) dan larutan tanah, yang selanjutnya dicairkan semasa penyiraman. Tekanan osmotik menyebabkan air naik dalam tumbuhan dari akar ke bahagian atas. Oleh itu, sel daun, kehilangan air, secara osmotik menyerapnya dari sel stem, dan yang terakhir mengambilnya dari sel akar.

Keterlarutan gas dalam cecair berbeza-beza dan bergantung bukan sahaja pada sifat gas dan pelarut, tetapi juga pada tekanan dan suhu. Jumlah gas terlarut adalah berkadar dengan tekanan wapnya di atas larutan ( undang-undang Henry). Keterlarutan gas berkurangan dengan peningkatan suhu dan kehadiran bahan lain dalam larutan.

Keseimbangan antara cecair dan wap adalah dinamik - terdapat pertukaran berterusan molekul (zarah) di antara mereka, dan bilangan molekul ini melalui unit antara muka antara kedua-dua fasa di bawah keadaan keseimbangan adalah sama (dalam kedua-dua arah).

mengikut undang-undang Raoult penurunan relatif dalam tekanan wap pelarut (A) di atas larutan hanya bergantung kepada pecahan mol bahan (B) yang terlarut dalam cecair, iaitu, ia ditentukan oleh bilangan zarah bahan B per unit isipadu , tetapi tidak bergantung pada sifat bahan terlarut:

di mana N B ialah pecahan mol bahan B dalam larutan, ditentukan oleh formula

, (4.5)

di mana n ialah bilangan mol bahan;

– tekanan wap tepu di atas pelarut tulen;

P A ialah tekanan wap pelarut di atas larutan (pada suhu yang sama).

Undang-undang Raoult berlaku untuk penyelesaian yang ideal dan sangat cair.

P A = (pada T = const), (4.6)

di mana N A ialah pecahan mol bahan A dalam larutan, ditentukan oleh formula

. (4.7)

Persamaan di atas (4.6) menunjukkan bahawa tekanan wap pelarut di atas larutan sebenar adalah berkadar terus dengan pecahan mol pelarut dalam larutan ini.

Apabila menyelesaikan masalah yang berkaitan dengan penyejatan fasa terkondensasi bahan tulen, persamaan berikut boleh digunakan:

(4.8)

di mana P 1 dan P 2 ialah tekanan wap pada suhu mutlak T 1 dan T 2, masing-masing;

– haba molar penyejatan (pengejatan), dianggap malar dalam julat suhu tertentu;

R – pemalar gas sejagat.

Cecair bisul pada suhu di mana tekanan wap tepu di atasnya mencapai tekanan luar. Apabila kepekatan bahan tidak meruap terlarut di dalamnya meningkat, tekanan wap pelarut di atas larutan berkurangan dan larutan mendidih pada suhu yang lebih tinggi daripada pelarut tulen. Peningkatan (perubahan) takat didih daripada T 0 untuk pelarut tulen kepada T untuk larutan cair dikira menggunakan persamaan berikut:

DT kip = T – T o = K e ·S m ,в, (4.9)

di mana DT mendidih ialah peningkatan suhu didih larutan, K;

K e – pekali ebulioskopik, K · kg · mol – 1;

Daripada persamaan (4.9) adalah jelas bahawa K e = DT bp. pada C m, B = 1 mol/kg. Peningkatan takat didih bergantung kepada kepekatan larutan, i.e. pada bilangan zarah per unit isipadu, tetapi tidak bergantung kepada jenis dan sifat zarah ini.

Pekali ebulioskop hanya bergantung pada sifat pelarut dan ditentukan seperti berikut:

, (4.10)

di mana M A ialah jisim molar pelarut; g/mol;

Penyejatan DH ialah haba molar penyejatan pelarut tulen.

Sejak , (4.11)

m A – jisim pelarut, g,

maka persamaan (4.9) dengan mengambil kira persamaan (4.11) boleh ditulis:

. (4.12)

Persamaan yang terhasil (4.12) boleh digunakan untuk menentukan jisim molar yang tidak diketahui bagi bahan terlarut B daripada nilai DT bp yang ditemui secara eksperimen.

Untuk mengira peningkatan takat didih larutan elektrolit lemah atau kuat, perlu menggunakan konsep pekali isotonik i, yang diberikan dalam bahagian tekanan osmotik (lihat persamaan 4.3). Kemudian persamaan (4.9) mengambil bentuk berikut:

DT kip = K E i C m, V. (4.13)

Penyelesaian membekukan pada suhu yang lebih rendah daripada pelarut tulen, yang merupakan akibat daripada penurunan tekanan wap pelarut di atas larutan. Untuk larutan cair kemurungan takat beku dari T 0 untuk pelarut tulen kepada T untuk larutan bergantung pada komposisi kuantitatif larutan:

Timbalan DT = Т 0 – Т = К к · С m , В, (4.14)

di mana timbalan DT ialah penurunan dalam suhu beku larutan, K;

K k – pekali cryoscopic, K · kg · mol – 1;

С m, В – kepekatan molal bahan B, mol/kg.

Daripada persamaan (4.14) ia mengikuti bahawa timbalan DT = K k pada C m, B = 1 mol/kg dan penurunan dalam suhu beku larutan hanya ditentukan oleh bilangan zarah per unit isipadu, tetapi tidak bergantung kepada sifat zarah ini.

,(4.15)

di mana M A ialah jisim molar pelarut A, g/mol;

DН pl ialah haba molar pelakuran pelarut tulen.

Jika jisim pelarut m A mengandungi jisim zat terlarut B, maka

,(4.16)

di mana m B ialah jisim bahan terlarut B, g;

МВ – jisim molar bahan larut B, g/mol;

m A – jisim pelarut, g.

Kemudian persamaan (4.14) boleh ditulis:

 (4.17)

Persamaan (4.17) boleh digunakan dalam penentuan eksperimen dan pengiraan jisim molar bahan yang tidak diketahui dengan menurunkan takat beku larutannya dalam pelarut yang diketahui.

Jika zat terlarut terurai menjadi ion dalam larutan, maka pertambahan bilangan zarah akibat penceraian molekulnya diambil kira melalui pengenalan pekali isotonik i (lihat persamaan 4.3):

Timbalan DT = К к · i · С m , V. (4.18)

Contoh

Larutan akueus alkohol yang mengandungi 0.17 g alkohol dan 20 g air membeku pada suhu – 0.354 0 C. Kira jisim molar alkohol jika pekali krioskop bagi air ialah 1.86 o C kg mol –1.

Penyelesaian

Untuk menyelesaikannya, kami menggunakan persamaan (1.60):

Jawab. M sp = 46 g/mol.

Undang-undang pertama Konovalov(terpakai untuk kedua-dua ideal dan penyelesaian yang menyimpang daripada undang-undang Raoult): wap tepu di atas larutan keseimbangan dua cecair secara relatifnya lebih kaya dalam komponen itu, penambahannya kepada sistem meningkatkan jumlah tekanan wap (atau menurunkan takat didih). Oleh itu, apabila larutan menyejat, wap diperkaya dengan komponen yang lebih meruap, dan cecair diperkaya dengan komponen yang kurang meruap. Kaedah mengasingkan campuran (terutamanya cecair organik) dengan pembetulan adalah berdasarkan perbezaan dalam komposisi larutan dan wap dalam keseimbangan dengannya. Dengan mengulangi operasi penyejatan-kondensasi, anda boleh mendapatkan komponen tulen. Dalam amalan, ini dilaksanakan dalam lajur penyulingan.

Bagi penyelesaian yang menyimpang dengan ketara daripada hukum Raoult, lengkung pergantungan tekanan wap di atas larutan pada komposisi larutan selalunya mempunyai titik maksimum atau minimum. Pada titik ekstrem, komposisi wap bertepatan dengan komposisi cecair (undang-undang kedua Konovalov). Campuran sedemikian dipanggil azeotropik, Tidak mustahil untuk memisahkannya dengan penyulingan (pembetulan).

Bagi mereka yang sangat berbeza sifatnya dan atas sebab ini secara praktikal tidak bercampur cecair, tekanan wap setiap komponen di atas campuran adalah sama dengan tekanan wap komponen tulen. Maka jumlah tekanan wap adalah sama dengan jumlah tekanan wap tepu kedua-dua komponen dalam keadaan tulen (pada suhu yang sama):

P = P A + P V. (4.19)

Walau bagaimanapun, takat didih campuran sedemikian adalah lebih rendah daripada takat didih setiap cecair individu. Sifat ini digunakan untuk penyulingan wap dengan menggelegak melalui cecair yang tidak larut dengan air, diikuti dengan pemeluwapan wap yang keluar. Penyulingan wap membolehkan anda menyuling cecair mendidih tinggi pada suhu di bawah 100 o C.

Keseimbangan fasa.

Dalam kuliah terakhir kita melihat keseimbangan kimia, pemalar keseimbangan, hubungannya dengan sebagainya. kuantiti dan faktor yang mempengaruhi anjakan keseimbangan.

Kimia. keseimbangan adalah dinamik, i.e. dua proses yang bertentangan adalah seimbang. Satu lagi contoh keseimbangan dinamik ialah seseorang yang berjalan menaiki eskalator ke bawah.

Keseimbangan dinamik direalisasikan apabila dua proses yang bertentangan seimbang. Keseimbangan dinamik m.b. fizikal Dan kimia. Contoh keseimbangan fizik ialah keseimbangan fasa yang ditubuhkan antara fasa sistem yang berbeza. Mari kita tentukan fasa.

fasa– bahagian homogen sistem heterogen (bahagian yang mempunyai komposisi dan sifat yang sama pada semua titik, dipisahkan daripada bahagian lain oleh antara muka). Jika kita mempunyai sistem yang terdiri daripada mendakan dan penyelesaian, maka ini adalah sistem dua fasa, yang dipanggil. Begitu juga, kita boleh mempertimbangkan sistem l.-pasangan. Jika kadar penyejatan adalah sama dengan kadar pemeluwapan, maka sistem berada dalam keseimbangan dinamik.

Terdapat tiga keadaan fizikal jirim - pepejal, cecair dan gas. Peralihan fasa– peralihan dari satu fasa ke fasa yang lain.

Komponen sistem - komponen sistem sedemikian yang merupakan bahan homogen secara kimia, boleh diasingkan daripada sistem dan boleh wujud dalam keadaan terpencil untuk masa yang lama. Contohnya, Na + dan Cl – tidak boleh menjadi komponen. Komponen dalam larutan natrium klorida ialah NaCl dan air. Berdasarkan bilangan komponen, sistem boleh dibahagikan kepada sistem komponen tunggal, dua komponen, tiga komponen, dan berbilang komponen.

Gambar rajah negeri– perwakilan grafik semua kemungkinan keadaan sistem termodinamik dalam ruang parameter keadaan asas (T, p, komposisi). Mereka menunjukkan syarat untuk kewujudan fasa tertentu.

Pertimbangkan rajah keadaan air.

Dalam keadaan biasa, air wujud dalam bentuk kristal (ais), cecair dan gas (wap). Setiap fasa air ini hanya stabil pada kombinasi suhu dan tekanan tertentu. Contohnya, jika suhu dinaikkan kepada 100 °C pada tekanan atmosfera, air akan mendidih dan bertukar menjadi wap (gas). Jika tekanan berada di bawah atmosfera, peralihan cecair kepada wap akan berlaku pada suhu yang lebih rendah. Pada beberapa tekanan rendah, air mendidih pada suhu bilik. Jika tekanan lebih tinggi daripada tekanan atmosfera, maka air akan mendidih pada suhu melebihi 100 °C. Ais cair pada suhu 0 °C dan tekanan atmosfera, tetapi apabila tekanan berubah, suhu lebur ais juga berubah.

Kawasan rajah fasa sepadan dengan satu fasa. Garis sepadan dengan keadaan keseimbangan fasa. VT – lengkung lebur, TC – lengkung didih (pada tekanan 1 atm, takat didih = 373 K), AT – lengkung pemejalwapan. Titik C ialah suhu kritikal - di atas titik ini, wap air tidak boleh ditukar kepada cecair dengan sebarang peningkatan tekanan. Wap dan cecair tidak lagi dapat dibezakan.

T - titik tiga - ais, air dan wap berada dalam keseimbangan.

Dengan menukar suhu atau tekanan anda boleh mengubah keadaan bahan. Biarkan titik 1 mewakili keadaan pepejal bahan pada tekanan di atas titik tiga. Apabila bahan dipanaskan pada tekanan malar, jasad akan beralih secara berturut-turut daripada keadaan pepejal kepada cecair dan gas. Jika kita memanaskan bahan pada tekanan di bawah titik tiga, bahan itu akan bertukar menjadi wap tanpa terlebih dahulu membentuk cecair - sublimasi (sublimasi)

Ciri khas air: dengan peningkatan tekanan, Tmel berkurangan, dengan peningkatan tekanan, ikatan hidrogen dimusnahkan, dan fasa cecair yang lebih tumpat terbentuk (biasanya sebaliknya - dengan peningkatan tekanan, fasa pepejal yang lebih tumpat terbentuk).

ST – lengkung supercooling – air berada dalam keadaan metastabil.

Berikan gambar rajah CO2 (Fremantle 1-ms.287)

Kuliah 5: Penyelesaian. Sifat penyelesaian. Kaedah menyatakan kepekatan larutan.

Rangka kuliah:

1. Konsep penyelesaian. Klasifikasi penyelesaian.

4. Kaedah menyatakan kepekatan larutan.

5. Sifat koligatif larutan.

1. Penyelesaian. Klasifikasi penyelesaian.

Penyelesaian dipanggil sistem homogen (homogen) yang terdiri daripada dua atau lebih komponen bebas (pelarut dan pelarut), serta produk interaksi mereka. Komponen yang kuantitinya mendominasi dalam sistem tertentu dipanggil pelarut.

Berdasarkan keadaan pengagregatan mereka, penyelesaian dibahagikan:

larutan gas : udara ialah larutan oksigen, wap air, karbon dioksida CO2 dan gas mulia dalam; penyelesaian pepejal : aloi logam; larutan cecair pula dibahagikan: larutan pepejal dalam cecair: garam+H2O, gula+H2O, iodin+H2O larutan bahan gas dalam cecair: limau, ammonia

3. larutan bahan cecair dalam cecair: cuka, (alkohol + air)

Penyelesaian di mana pelarut adalah cecair adalah sangat penting untuk kimia. Kandungan relatif komponen dalam larutan boleh menjadi apa-apa sahaja, ia hanya terhad oleh kelarutan bersama bahan, yang bergantung pada sifat kimianya, pertalian antara satu sama lain, serta syarat penyediaan penyelesaian - suhu, tekanan ( dalam kes pembubaran gas), kehadiran bahan terlarut lain .

Berdasarkan jumlah relatif zat terlarut dan pelarut, larutan adalah: dicairkan Dan tertumpu .

Berdasarkan nisbah dominasi zarah yang masuk ke dalam larutan dan yang dikeluarkan daripada larutan, larutan dibezakan kaya raya , tak tepu Dan terlebih tepu .

Jenuh larutan ialah larutan yang berada dalam keseimbangan dengan fasa pepejal zat terlarut dan mengandungi jumlah maksimum bahan ini yang mungkin di bawah keadaan yang diberikan.

Larutan yang kepekatannya lebih rendah daripada kepekatan larutan tepu dipanggil tak tepu . Dalam larutan sedemikian, dalam keadaan yang sama, jumlah tambahan bahan yang sama boleh dibubarkan.

Jika larutan, tepu apabila dipanaskan, disejukkan dengan berhati-hati ke suhu bilik supaya tiada hablur garam terbebas, maka terlebih tepu penyelesaian. Oleh itu, terlebih tepu Suatu larutan dipanggil yang, pada suhu tertentu, mengandungi lebih banyak zat terlarut daripada yang mungkin dalam larutan tepu. Larutan supertepu tidak stabil, dan apabila keadaan berubah (contohnya, dengan menggoncang kuat atau menambah kristal garam - benih untuk penghabluran), larutan tepu dan mendakan kristal garam terbentuk.

2. Keterlarutan bahan. Faktor yang mempengaruhi keterlarutan bahan.

Ciri kuantitatif nisbah komponen larutan tepu ialah keterlarutan . Cara yang paling biasa untuk melakukan ini ialah:

· pekali keterlarutan bahan (P) - jisim terbesar bahan yang mampu larut dalam 100 g pelarut pada suhu tertentu. Sebagai contoh, pada 20 C, 36.0 g NaCI larut dalam 100 g air untuk membentuk larutan tepu, yang bermaksud P(NaCI) = 36.

· keterlarutan molar sesuatu bahan ( S) - bilangan mol bahan yang mampu larut pada suhu tertentu dalam 1 liter pelarut yang ditentukan untuk membentuk larutan tepu. Jadi, S(NaCI) = 6.154 mol\l

· pekali penyerapan gas – isipadu gas terbesar yang boleh larut dalam satu unit isipadu pelarut pada suhu tertentu dan tekanan gas separa 1 atm. Jadi, pada 20 C, pekali penyerapan nitrogen dan oksigen oleh air, yang molekulnya bukan kutub, masing-masing ialah 0.016 dan 0.031. Bagi gas yang molekulnya bersifat polar, pekali penyerapannya oleh air adalah lebih tinggi, contohnya untuk HCI - 500, NH3 - 1300.

Keterlarutan bahan bergantung dengan ketara pada sifat zat terlarut dan pelarut, suhu dan tekanan.

Pergantungan kepada sifat bahan tindak balas

Keterlarutan terbesar dicapai apabila daya interaksi antara molekul ini mempunyai sifat yang serupa: "seperti larut dalam sejenis." Oleh itu, bahan dengan jenis ikatan kimia ionik (garam, alkali) atau yang polar (alkohol, aldehid) sangat larut dalam pelarut polar, contohnya, air. Sebaliknya, sebatian kutub rendah, seperti karbon monoksida (II), sangat larut dalam sebatian bukan kutub, seperti karbon disulfida.

Pergantungan suhu.

Oleh kerana proses pembubaran boleh diterbalikkan, prinsip Le Chatelier boleh digunakan untuknya: jika pembubaran bahan berlaku dengan penyerapan haba, maka peningkatan suhu membawa kepada peningkatan keterlarutan.

Bagi kebanyakan pepejal, peningkatan suhu meningkatkan keterlarutan.

Bagi gas, peningkatan suhu membantu mengurangkan keterlarutan, kerana ikatan antara molekul bahan larut dan pelarut adalah rapuh.

3. Intipati proses pembubaran. Termodinamik proses pembubaran.

Pembubaran bahan selalunya berlaku dengan pelepasan atau penyerapan haba, kadangkala dengan perubahan isipadu. Pengasas teori penyelesaian ialah. Intipati proses pembubaran adalah seperti berikut:

Dalam larutan, terdapat interaksi antara komponen larutan, yang membawa kepada pembentukan sebatian tidak stabil komposisi berubah-ubah. Gabungan zat terlarut dan pelarut ini dipanggil pelarut , jika pelarutnya adalah air, maka mereka dipanggil hidrat . Penyelesaian ialah sistem dinamik di mana sebatian pengurai berada dalam keseimbangan mudah alih dengan hasil penguraian mengikut undang-undang tindakan jisim. Pelarutan (penghidratan) disebabkan oleh daya van der Waals yang bertindak antara zat terlarut dan pelarut. Penyelesaian berjalan dengan lebih baik semakin polar molekul yang membentuk larutan. Air adalah pelarut yang baik kerana molekulnya sangat polar. Air penghidratan boleh dikaitkan dengan molekul bahan pepejal dan menjadi sebahagian daripada kristal ( hidrat kristal ): CuSO4 ∙ 5 H2O – kuprum sulfat, CaSO4 ∙ 2 H2O – gipsum.

Proses pembubaran boleh dinyatakan dengan rajah:

zat terlarut + pelarut ó bahan dalam larutan ± ∆ N.

Kesan haba yang mengiringi proses pelarutan yang berkaitan dengan 1 mol bahan terlarut dipanggil haba molar larutan ∆ Nsol.

∆Hsol.= ∆Н1 + ∆H2

∆N1 > 0 - jumlah haba yang dibelanjakan untuk pengagihan zarah zat terlarut di antara molekul pelarut (proses endotermik).

∆H2 < 0 - тепловой эффект сольватации (процесс экзотермический).

Kesan terma pelarutan - jumlah haba yang dibebaskan apabila zat terlarut berinteraksi dengan molekul pelarut dan pembentukan ikatan antara mereka.

untuk pepejal:

∆H1 > 0 - tenaga yang diperlukan untuk memusnahkan kekisi kristal dan tenaga yang diperlukan untuk memecahkan ikatan antara molekul pelarut (proses endotermik).

Bergantung pada sama ada komponen pertama atau kedua mendominasi, proses pembubaran boleh menjadi eksotermik atau endotermik:

jika │ ∆Н2 │> │∆ Н1│, prosesnya adalah eksotermik dan ∆Н< 0;

jika │∆Н2 │< │∆ Н1│, процесс эндотермический и ∆Н > 0.

4. Kaedah menyatakan komposisi penyelesaian.

Komposisi penyelesaian biasanya dinyatakan secara kuantitatif melalui kuantiti kuantitatif tanpa dimensi - pecahan (jisim, isipadu, molar) dan kuantiti dimensi - kepekatan.

Pecahan jisim (W) atau peratusan kepekatan - nisbah jisim zat terlarut kepada jisim larutan. Pecahan jisim ialah kuantiti tanpa dimensi, ia dinyatakan dalam pecahan unit sebagai peratusan (10%). Pecahan jisim menunjukkan berapa gram bahan tertentu dalam 100 g larutan

m dalam-va m dalam-va

W(A)=mpenyelesaian * 100% =mpenyelesaian +mr-la * 100%

mv-va - jisim bahan terlarut, g

mv-va - jisim larutan, g

m r-la - jisim pelarut, g.

W(NaOH) = 5% atau 0.05 bermakna itu

5 g NaOH berada dalam 100 g larutan,

5 g NaOH terdapat dalam 95 g air

Pecahan isipadu j- nisbah isipadu zat terlarut kepada isipadu larutan.

V( A) V(A)-isipadu komponen A

j(A) =V V-isipadu larutan.

Pecahan tahi lalat N– nisbah bilangan mol zat terlarut kepada hasil tambah bilangan mol zat terlarut dan pelarut.

n digambarkan oleh lengkung yang serupa dengan lengkung taburan molekul gas mengikut tenaga dan kelajuan. Taburan saiz zarah fasa terserak ditunjukkan dalam Rajah. 8.32. na- bilangan komponen A

Na =na+nVnV - jumlah pelarut

m digambarkan oleh lengkung yang serupa dengan lengkung taburan molekul gas mengikut tenaga dan kelajuan. Taburan saiz zarah fasa terserak ditunjukkan dalam Rajah. 8.32. /M digambarkan oleh lengkung yang serupa dengan lengkung taburan molekul gas mengikut tenaga dan kelajuan. Taburan saiz zarah fasa terserak ditunjukkan dalam Rajah. 8.32. .

Ndigambarkan oleh lengkung yang serupa dengan lengkung taburan molekul gas mengikut tenaga dan kelajuan. Taburan saiz zarah fasa terserak ditunjukkan dalam Rajah. 8.32.= mdigambarkan oleh lengkung yang serupa dengan lengkung taburan molekul gas mengikut tenaga dan kelajuan. Taburan saiz zarah fasa terserak ditunjukkan dalam Rajah. 8.32./Mdigambarkan oleh lengkung yang serupa dengan lengkung taburan molekul gas mengikut tenaga dan kelajuan. Taburan saiz zarah fasa terserak ditunjukkan dalam Rajah. 8.32.+mV/MV

Kepekatan menunjukkan nisbah jisim atau jumlah bahan kepada isipadu larutan.

Kepekatan molar (molariti) cm (mol/l) – menunjukkan bilangan mol bahan terlarut dalam satu liter larutan, dinyatakan sebagai nisbah jumlah bahan terlarut kepada isipadu larutan.

ndigambarkan oleh lengkung yang serupa dengan lengkung taburan molekul gas mengikut tenaga dan kelajuan. Taburan saiz zarah fasa terserak ditunjukkan dalam Rajah. 8.32. 3

cm (A) =V [mol/m, mol/l]

m digambarkan oleh lengkung yang serupa dengan lengkung taburan molekul gas mengikut tenaga dan kelajuan. Taburan saiz zarah fasa terserak ditunjukkan dalam Rajah. 8.32.

cm = mdigambarkan oleh lengkung yang serupa dengan lengkung taburan molekul gas mengikut tenaga dan kelajuan. Taburan saiz zarah fasa terserak ditunjukkan dalam Rajah. 8.32.*V

cm-molar kepekatan larutan.

ma - jisim bahan dalam gram

Ma – jisim molar bahan dalam g/mol

V – isipadu larutan dalam liter

Simbol berikut digunakan untuk menunjukkan kepekatan molar:

1M larutan satu molar cm = 1 mol/l

0.1M larutan desimolar cm = 0.1 mol/l

Larutan yang mengandungi 1 mol zat terlarut dipanggil monomolar.

Larutan NaOH 2M bermakna 2 mol NaOH terkandung dalam 1 liter larutan, iaitu 2* 40 = 80 g NaOH.

Kepekatan normal (kenormalan larutan) atau kepekatan molar yang setara, СН (eq/l) – menunjukkan bilangan setara zat terlarut yang terkandung dalam satu liter larutan.

n eq. digambarkan oleh lengkung yang serupa dengan lengkung taburan molekul gas mengikut tenaga dan kelajuan. Taburan saiz zarah fasa terserak ditunjukkan dalam Rajah. 8.32.

CH =V

m digambarkan oleh lengkung yang serupa dengan lengkung taburan molekul gas mengikut tenaga dan kelajuan. Taburan saiz zarah fasa terserak ditunjukkan dalam Rajah. 8.32.

CH = Mequa*V

Sn - kepekatan normal [mol/l]

M equa – jisim setara bahan dalam g/mol

ma - jisim bahan dalam gram

V – isipadu larutan dalam liter

1H - larutan satu normal СН = 1 mol/l

0.1H - larutan desinormal CH = 0.1 mol/l

0.01N - larutan centinormal СН = 0.01 mol/l

Bahan yang setara ialah zarah nyata atau nosional bahan yang boleh menggantikan, menambah, melepaskan, atau dalam beberapa cara setara (bersamaan) dengan satu kation H dalam larutan asid-bes atau satu elektron dalam tindak balas redoks. Nombor yang menunjukkan pecahan zarah nyata suatu bahan bersamaan dengan satu kation H atau satu elektron dipanggil faktor kesetaraan ( f eq) . Jumlah setara (n equiv), serta jumlah bahan, diukur dalam mol. Jisim satu mol setara dipanggil jisim molar setara (M eq) sama seperti jisim molar diukur dalam g/mol. Kedua-dua jisim ini berkaitan antara satu sama lain melalui hubungan berikut:

Meq = M *feq

untuk asid

1

feq =n(N)

n(H) – bilangan ion hidrogen yang boleh digantikan dengan logam (keasaman asid)

untuk pangkalan

1

feq =n(OH)

n(OH) – bilangan ion kumpulan hidroksil (keasidan bes)

untuk garam

1

feq = bilangan atom logam * cas ion logam

Dengan mengambil kira faktor kesetaraan:

m digambarkan oleh lengkung yang serupa dengan lengkung taburan molekul gas mengikut tenaga dan kelajuan. Taburan saiz zarah fasa terserak ditunjukkan dalam Rajah. 8.32.

CH = MA *feq *V

Titer penyelesaian T – menunjukkan jisim zat terlarut yang terkandung dalam 1 ml larutan.

m digambarkan oleh lengkung yang serupa dengan lengkung taburan molekul gas mengikut tenaga dan kelajuan. Taburan saiz zarah fasa terserak ditunjukkan dalam Rajah. 8.32.

T = 1000, [g/ml]

cm*m A cm*m eA

T = 1000 = 1000

Kepekatan molal (molaliti C m)- nisbah jumlah zat terlarut kepada jisim pelarut, dinyatakan dalam kilogram.

n digambarkan oleh lengkung yang serupa dengan lengkung taburan molekul gas mengikut tenaga dan kelajuan. Taburan saiz zarah fasa terserak ditunjukkan dalam Rajah. 8.32.

DENGANm =mpelarut [mol/kg H2O]

1000 mak

DENGANm =mak*m N2O

1000 - faktor penukaran daripada gram kepada kilogram

Sifat koligatif larutan.

Sifat larutan yang hanya bergantung pada kepekatan zarah dalam larutan dan tidak bergantung pada sifat zat terlarut dipanggil kolegial.

Penyelesaian yang dibentuk oleh zarah dengan saiz yang sama, di antaranya kira-kira daya interaksi antara molekul yang sama bertindak, tiada interaksi kimia berlaku, perubahan suhu dan isipadu dipanggil ideal. Larutan yang sangat cair cenderung ke arah penyelesaian yang ideal.

Sifat koligatif larutan cair boleh diterangkan secara kuantitatif dan dinyatakan dalam bentuk undang-undang. Ini termasuk:

tekanan osmosis

· tekanan wap tepu pelarut di atas larutan

suhu penghabluran larutan

takat didih larutan

Osmosis. Tekanan osmotik.

Penyelesaian adalah homogen di semua bahagian isipadu. Jika anda meletakkan larutan pekat dalam satu bekas dan larutan cair di atas, maka selepas beberapa ketika jisim heterogen ini akan menjadi homogen semula. Proses spontan mencampurkan bahan, yang membawa kepada penyamaan kepekatannya, dipanggil penyebaran.

Jika partition separa telap (membran) diletakkan di antara dua larutan, maka kepekatan akan disamakan hanya disebabkan oleh pergerakan molekul air. Penyebaran sehala ini dipanggil secara osmosis.

Osmosis – resapan spontan sehala molekul pelarut melalui partition separa telap daripada larutan dengan kepekatan rendah kepada larutan dengan kepekatan yang lebih tinggi.

Pembahagian separa telap mampu membenarkan hanya molekul pelarut melaluinya, tetapi bukan molekul terlarut.

sekatan separa telap semula jadi - dinding sel tumbuhan dan haiwan, dinding usus;

sekatan separa telap buatan - selofan, parchment, filem gelatin.

Ciri kuantitatif osmosis ialah tekanan osmosis penyelesaian.

Tekanan osmosis ( Lihat) dipanggil tekanan hidrostatik berlebihan yang berlaku akibat osmosis dan membawa kepada penyamaan kadar penembusan bersama molekul pelarut melalui membran dengan kebolehtelapan terpilih.

Semua hukum tekanan gas digunakan untuk tekanan osmotik dan persamaan Clapeyron-Mendeleev boleh digunakan untuk mengiranya m

P*V = M*R*T

m

P = M*V*R*T

m

cm =M*V

Pada tahun 1887, Van't Hoff, sebagai hasil penyelidikan, mewujudkan hubungan berikut:

P osm. = cm*R*T[kPa]

cm – kepekatan molar bahan terlarut, mol/l

R – pemalar gas sejagat, 8.314 J/mol* K

T - suhu, K.

Undang-undang Van't Hoff:

Tekanan osmotik larutan nonelektrolit ideal cair adalah sama dengan tekanan yang akan dihasilkan oleh zat terlarut jika ia berada dalam keadaan gas pada suhu yang sama dan menduduki isipadu yang sama dengan isipadu larutan.

Walau bagaimanapun, persamaan ini hanya sah untuk penyelesaian yang tiada interaksi antara zarah, iaitu untuk penyelesaian yang ideal. Dalam penyelesaian sebenar, interaksi antara molekul berlaku antara molekul bahan dan pelarut, yang boleh membawa sama ada kepada penceraian molekul zat terlarut kepada ion, atau kepada perkaitan molekul zat terlarut dengan pembentukan bersekutu daripadanya.

Pemisahan molekul terlarut dalam larutan akueus menjadi ion adalah ciri elektrolit. Hasil daripada penceraian, bilangan zarah dalam larutan bertambah.

Asosiasi diperhatikan jika molekul bahan berinteraksi lebih baik antara satu sama lain berbanding dengan molekul pelarut. Ini adalah tipikal untuk larutan koloid, yang membawa kepada penurunan bilangan zarah dalam larutan.

Untuk mengambil kira interaksi antara molekul dalam penyelesaian sebenar, Van't Hoff mencadangkan penggunaan pekali isotonik i. Bagi molekul terlarut, maksud fizikal pekali isotonik ialah:

i = bilangan zarah terlarut / bilangan zarah induk.

Untuk larutan bukan elektrolit, molekul yang tidak bercerai dan mempunyai sedikit kecenderungan untuk bersekutu, i = 1.

Untuk larutan akueus elektrolit, disebabkan oleh penceraian i > 1, dan nilai maksimumnya (i maks) untuk elektrolit tertentu adalah sama dengan bilangan ion dalam molekulnya:

NaCI CaCI2 Na3PO4

Untuk penyelesaian di mana bahan itu dalam bentuk bersekutu, i< 1.

Dengan mengambil kira interaksi antara molekul, tekanan osmotik untuk penyelesaian sebenar adalah sama dengan:

P osm. =saya*Sm*R*T, dan

i =1 untuk bukan elektrolit

i > 1 untuk elektrolit.

Penyelesaian isotonik - mempunyai tekanan osmotik yang sama. Penyelesaian hipertonik – mempunyai tekanan osmotik yang lebih tinggi berbanding larutan lain. Penyelesaian hipotonik – mempunyai tekanan osmotik yang lebih rendah berbanding dengan larutan lain.

Peranan osmosis. SRS.

Mengurangkan tekanan wap larutan. undang-undang Raoult.

Tekanan wap tertentu ditetapkan di atas sebarang cecair, menepu ruang. Tidak seperti permukaan pelarut, permukaan larutan sebahagiannya diduduki oleh molekul terlarut. Itulah sebabnya penyejatan dari permukaan larutan sentiasa kurang daripada dari permukaan pelarut, dan pada suhu yang sama tekanan wap tepu di atas larutan akan sentiasa lebih rendah daripada tekanan wap di atas pelarut tulen.

undang-undang Raoult saya:

. Tekanan wap larutan yang mengandungi zat terlarut tidak meruap adalah berkadar terus dengan pecahan mol pelarut dalam larutan itu

p = p0 · χр-л

p = p0 nр-lya/(nв-va+ nр-лa), di mana

p ialah tekanan wap di atas larutan, Pa;

p0 - tekanan wap di atas pelarut tulen, Pa;

χр-л - pecahan mol pelarut.

nv-vadan nр-лa – masing-masing, jumlah zat terlarut dan pelarut, mol.

Perkataan lain:

penurunan relatif dalam tekanan wap tepu pelarut di atas larutan adalah sama dengan pecahan mol zat terlarut:

(p0 – p)/p0 = χv-va

(p0 – p)/p0 = nv-va/(nv-va + nr-la)

Pada masa yang sama kami menerimanya χв-ва + χр-л= 1

Untuk larutan elektrolit persamaan ini mengambil bentuk yang sedikit berbeza; ia termasuk pekali isotonik i:

p0 – p = Δр

Δp = i p0 χv-va, Di mana

Δp ialah perubahan dalam tekanan wap larutan berbanding dengan pelarut tulen;

χv-va - pecahan mol bahan dalam larutan

I – pekali isotonik.

i =1 untuk bukan elektrolit, i > 1 untuk elektrolit.

Pekali isotonik (atau faktor van't Hoff) ialah parameter tanpa dimensi yang mencirikan kelakuan bahan dalam larutan. Iaitu, pekali isotonik menunjukkan perbezaan kandungan zarah dalam larutan elektrolit berbanding larutan bukan elektrolit dengan kepekatan yang sama. Ia berkait rapat dengan proses penceraian, lebih tepat lagi, dengan tahap penceraian dan dinyatakan dengan ungkapan berikut:

i = 1+α(n- 1), di mana

n– bilangan ion di mana bahan itu bercerai.

α – tahap disosiasi.

Penurunan tekanan wap tepu pelarut di atas larutan dikaitkan dengan peningkatan takat didih larutan dan penurunan takat bekunya. Mana-mana cecair mendidih apabila tekanan wap tepu di atasnya menjadi sama dengan tekanan atmosfera. Oleh kerana, menurut Hukum Pertama Raoult, tekanan wap di atas larutan adalah kurang daripada tekanan di atas larutan pelarut, agar larutan mendidih, ia mesti dipanaskan pada suhu yang lebih tinggi daripada pelarut. Oleh itu, larutan mendidih pada suhu yang lebih tinggi dan membeku pada suhu yang lebih rendah daripada pelarut tulen.

∆ tkip =tpenyelesaian kip -tkip r-la

Perbezaan antara takat didih larutan dan pelarut dipanggil peningkatan takat didih.

∆ ttimbalan =ttimbalan r-la -ttimbalan pengurus daerah

Perbezaan antara suhu beku larutan dan pelarut dipanggil penurunan takat beku.

undang-undang Raoult II.

Penurunan takat beku dan peningkatan takat didih tidak bergantung pada sifat zat terlarut dan berkadar terus dengan kepekatan molal larutan.

∆ tkip =i*Teksi*Sm

∆ ttimbalan =saya*Kcr*Sm

Cab

Kkr – pemalar cryoscopic

Cm – kepekatan molal larutan [mol/kg pelarut]

pekali i-isotonik, i = 1 untuk bukan elektrolit, i > 1 untuk elektrolit.

Cab n2о = 0.52 kg∙K/mol

Kkr n2о = 1.86 kg∙K/mol

Cab – pemalar ebulioskopik

Kkr – pemalar cryoscopic

Makna fizikal:

Pemalar ebulioskopik (Kab)– menunjukkan peningkatan takat didih larutan satu molar berbanding dengan pelarut tulen.

Pemalar cryoscopic (Ccr) – menunjukkan penurunan takat beku larutan satu molar berbanding dengan pelarut tulen.

Semua larutan satu molar bukan elektrolit akan

mendidih pada suhu: t mendidih = 100 C + 0.52 C = 100.52 C

dan beku pada suhu: tm = 0 C– 1.86 C = - 1.86 C

Contoh. Kira takat didih dan takat beku larutan 4.6% gliserol (C3 H5 (OH)3) dalam air.

100g air mengandungi 4.6g gliserin dan 95.4g air.

1000 mak 4,6*1000

Сm = Ma*m Н2О = 92* 95, 4 = 0.524 mol/kg

∆ t kip = 0.52 * 0.524 = 0.272 C

t mendidih = 100 + 0.272 = 100.272 C

∆ t timbalan = 1.86 * 0.524 = 0.975 C

t timbalan = 0 – 0.975 = - 0.975 C

Darwin menunjukkan bahawa faktor utama dalam evolusi dunia organik, iaitu, kebolehubahan keturunan, perjuangan untuk kewujudan dan pemilihan semula jadi, juga boleh digunakan untuk evolusi manusia. Terima kasih kepada mereka, badan kera purba mengalami beberapa perubahan morfofisiologi, akibatnya gaya berjalan menegak telah dibangunkan dan fungsi lengan dan kaki dipisahkan.

Untuk menjelaskan antropogenesis, undang-undang biologi sahaja tidak mencukupi. Keaslian kualitatifnya didedahkan oleh F. Engels, menunjuk kepada faktor sosial: kerja, kehidupan sosial, kesedaran dan ucapan. Buruh adalah faktor terpenting dalam evolusi manusia

Buruh bermula dengan pembuatan alat. Ini, menurut Engels, "adalah keadaan asas yang pertama bagi semua kehidupan manusia, dan sampai ke tahap yang dalam erti kata tertentu kita harus mengatakan: buruh mencipta manusia itu sendiri." Daya penggerak utama antropogenesis adalah buruh, di mana manusia sendiri mencipta alat. Haiwan yang paling teratur boleh menggunakan objek sebagai alat siap, tetapi tidak dapat menciptanya . Haiwan hanya menggunakan karunia alam, tetapi manusia mengubahnya dalam proses buruh. Haiwan juga mengubah alam semula jadi, tetapi bukan dengan sengaja, tetapi hanya kerana mereka berada dan hidup dalam alam semula jadi. Kesan mereka terhadap alam adalah kecil berbanding dengan kesan manusia ke atasnya.

Adalah lebih tepat untuk memanggil transformasi morfologi dan fisiologi nenek moyang kita seperti kera sebagai antropomorfosis, kerana faktor utama yang menyebabkannya - buruh - hanya khusus untuk evolusi manusia. Kemunculan gaya berjalan lurus adalah sangat penting. Saiz dan berat badan monyet meningkat, selekoh berbentuk S pada lajur tulang belakang muncul, memberikannya kelenturan, kaki kenyal melengkung terbentuk, pelvis mengembang, sakrum diperkuat, alat rahang menjadi lebih ringan, dsb. Postur tegak tidak ditetapkan serta-merta. Ini adalah proses yang sangat panjang untuk memilih perubahan keturunan yang berguna dalam kehidupan bekerja. Ia kononnya bertahan selama berjuta-juta tahun. Secara biologi, berjalan tegak telah membawa banyak komplikasi kepada manusia. Ia mengehadkan kelajuan pergerakannya, menghilangkan sacrum mobiliti, yang menyukarkan melahirkan anak; Berdiri lama dan membawa objek berat kadangkala menyebabkan kaki rata dan urat membesar di kaki. Tetapi terima kasih kepada berjalan tegak, tangan dibebaskan untuk alatan. Kemunculan berjalan tegak, menurut Charles Darwin dan kemudian F. Engels, menjadi langkah yang menentukan dalam laluan dari kera kepada manusia. Terima kasih kepada berjalan tegak dalam nenek moyang manusia seperti beruk, lengan dibebaskan daripada keperluan untuk menyokong badan apabila bergerak di atas tanah dan memperoleh keupayaan untuk pelbagai pergerakan.

Pada permulaan proses pembentukan manusia, tangannya kurang berkembang dan hanya boleh melakukan tindakan yang paling mudah. Individu yang mengalami perubahan keturunan pada anggota atas, berguna untuk operasi buruh, kebanyakannya dipelihara kerana pemilihan semula jadi. F. Engels menulis bahawa tangan bukan sahaja organ buruh, tetapi juga hasil kerja. Perbezaan antara tangan manusia dan tangan kera besar adalah sangat besar: tidak ada seekor beruk pun yang dapat membuat pisau batu yang paling mudah dengan tangannya sendiri. Ia mengambil masa yang sangat lama untuk nenek moyang kita yang seperti beruk untuk beralih daripada menggunakan objek persekitaran semula jadi sebagai alat untuk membuatnya. Alat yang paling primitif memudahkan pergantungan manusia pada alam sekitar, meluaskan ufuknya, menemui sifat baru yang tidak diketahui dalam objek semula jadi; akhirnya, mereka digunakan untuk menambah baik alat.

Perkembangan aktiviti buruh membawa kepada kelemahan tindakan undang-undang biologi dan peningkatan dalam peranan faktor sosial dalam antropogenesis.

Cara hidup sosial sebagai faktor evolusi manusia. Sejak awal lagi, kerja adalah sosial, kerana monyet hidup dalam kumpulan. F. Engels menegaskan bahawa adalah salah untuk mencari nenek moyang manusia, makhluk paling sosial dalam alam semula jadi, di kalangan haiwan bukan sosial. Sifat gerombolan nenek moyang beruk manusia berkembang menjadi tingkah laku sosial di bawah pengaruh faktor khas. Faktor sedemikian adalah buruh, berkait rapat dengan perubahan tangan menjadi organ buruh. Buruh menyumbang kepada perpaduan ahli masyarakat; mereka secara kolektif mempertahankan diri daripada haiwan, memburu dan membesarkan kanak-kanak. Anggota masyarakat yang lebih tua mengajar yang lebih muda untuk mencari bahan semula jadi dan membuat alat, mengajar teknik memburu dan memelihara api. Dengan perkembangan proses buruh, faedah sokongan bersama dan bantuan bersama menjadi semakin jelas.

Alat memburu dan memancing yang paling kuno menunjukkan bahawa nenek moyang kita makan daging pada peringkat awal. Diproses dan dimasak di atas api, ia mengurangkan beban pada radas pengunyah. Puncak parietal, di mana gigi pengunyah yang kuat melekat pada monyet, kehilangan kepentingan biologinya, menjadi tidak berguna dan beransur-ansur hilang melalui proses pemilihan semula jadi; atas sebab yang sama, peralihan daripada makanan tumbuhan kepada makanan campuran membawa kepada pemendekan usus. Penggunaan api membantu melindungi daripada sejuk dan haiwan.

Pengalaman hidup terkumpul dalam pengetahuan alam semula jadi telah dipertingkatkan dari generasi ke generasi. Apabila hidup dalam masyarakat, terdapat peluang besar untuk berkomunikasi antara satu sama lain: aktiviti bersama ahli masyarakat memerlukan isyarat dengan gerak isyarat dan bunyi. Perkataan pertama dikaitkan dengan operasi buruh dan dilambangkan tindakan, kerja, dan nama objek muncul kemudian. Larinks dan alat lisan nenek moyang manusia yang tidak berkembang, akibat kebolehubahan keturunan dan pemilihan semula jadi, telah berubah menjadi organ pertuturan manusia yang jelas. Manusia, seperti haiwan, melihat isyarat dari dunia sekeliling melalui rangsangan langsung deria - ini adalah sistem isyarat pertama. Tetapi seseorang dapat melihat isyarat dalam kata-kata - dia mempunyai sistem isyarat kedua. Ia membentuk perbezaan kualitatif antara aktiviti saraf manusia dan haiwan yang lebih tinggi.

Kemunculan ucapan menguatkan komunikasi nenek moyang kita berdasarkan proses buruh bersama dan, seterusnya, menyumbang kepada perkembangan hubungan sosial. Evolusi nenek moyang kita berlaku di bawah pengaruh gabungan faktor sosial dan biologi. Pemilihan semula jadi secara beransur-ansur kehilangan kepentingannya dalam evolusi masyarakat manusia. Semua proses buruh yang semakin kompleks untuk membuat alat dan barangan rumah, pertuturan dan gerak isyarat yang jelas, dan ekspresi muka menyumbang kepada perkembangan otak dan organ deria.

Perkembangan otak, pemikiran, dan kesedaran dirangsang pada masa yang sama peningkatan kerja dan pertuturan. Kesinambungan pengalaman buruh merentas generasi semakin direalisasikan sepenuhnya. Hanya dalam masyarakat pemikiran manusia boleh mencapai perkembangan yang begitu tinggi.

Sekiranya ciri morfologi dan fisiologi seseorang diwarisi, maka kebolehan untuk aktiviti kerja kolektif, pemikiran dan pertuturan tidak pernah diwarisi dan tidak ditularkan sekarang. Kualiti khusus ini secara sejarah timbul dan diperbaiki di bawah pengaruh faktor sosial dan berkembang dalam setiap orang dalam proses perkembangan individunya hanya dalam masyarakat berkat didikan dan pendidikan.

Jadi, daya penggerak antropogenesis adalah faktor biologi (kebolehubahan keturunan, perjuangan untuk kewujudan dan pemilihan semula jadi) dan faktor sosial (aktiviti buruh, gaya hidup sosial, pertuturan dan pemikiran).

Kawalan masuk:

Kemajuan kerja:

Tugasan No 1

Baca teks "Pelbagai teori asal usul kehidupan di Bumi", letakkan hasilnya dalam jadual:

Jawab soalan: Teori mana yang anda pegang secara peribadi? kenapa?

Tugasan No. 2

Baca teks "Hipotesis asal usul manusia", letakkan hasilnya dalam jadual:

Jawab soalan: Pandangan mana tentang asal usul manusia yang paling dekat dengan anda? kenapa?

Tugasan No. 3

Cari dalam buku teks penerangan tentang persamaan dan perbezaan antara manusia dan beruk besar, dan letakkan hasilnya dalam jadual:

"Perbezaan antara manusia dan beruk"

Lampiran No. 1

Lampiran No. 2

Lampiran 3

Kawalan keluaran:

Cari kesesuaian antara konsep dan definisinya, letakkan jawapan dalam jadual:

Lampiran No. 4

Buat kesimpulan umum selaras dengan matlamat yang ditetapkan untuk anda dalam kerja ini.

Rujukan:

Sumber utama:

1. Zakharov V.B., Mamontov S.G., Sonin N.I. Biologi am. 10 darjah Buku kerja. – M., 2009.
2. Kamensky A.A., Kriksunov E.A., Pasechnik V.V. Biologi am. 10-11 darjah – M., 2009.
3. Konstantinov V.M., Ryazanova A.P. Biologi am. Buku teks manual untuk SPO. – M., 2010.
4. Ponomareva I.N., Kornilova O.A., Loshilina E.N. Biologi am. 10 darjah Buku teks. – M., 2010.
5. Ponomareva I.N., Kornilova O.A., Loshilina E.N. Biologi am. darjah 11 Buku teks. – M., 2010.
6. Chebyshev N.V. Biologi. Buku teks untuk sekolah menengah. – M., 2010.

Sumber Internet:

1. www.twirpx.com - Bahan pendidikan;

2. tana.ucoz.ru - Laman web peribadi guru biologi;

3. www.amgpgu.ru - Kursus kuliah;

4. www.uchportal.ru – Portal guru;

5. http://o5-5.ru – 5 dan 5 Bahan pendidikan;

6. http://pptx.ru/ - Koleksi persembahan PowerPoint.

Sumber tambahan:

Maklumat berkaitan.