Какви фактори определят топлинния ефект на процеса на разтваряне. Термичният ефект на разтваряне (разтваряне на ethalpia)

Решенията са еднофазни променливи системи, състоящи се от няколко компонента, единият от които е разтворител и други разтворени вещества. Фактът, че решенията са еднофазни системи, свързани с тях с химични съединения, и фактът, че те са системи за променлива състав, като ги приближават с механични смеси. Ето защо се смята, че решенията имат двоен характер: от една страна, те са подобни на химични съединения, а от друга - с механични смеси.

Разтварянето е физико-химичен процес. При физическо явление, кристалната решетка се разрушава и се появява разпространението на разтворените молекули. Когато химическият външен вид, в процеса на разтваряне, молекулата на разтворената субстанция взаимодейства с молекули разтворители.

Процесът на разтваряне е придружен от освобождаването или абсорбцията на топлина. Тази топлина, назначена на една молитва на веществото, се нарича термичен ефект на разтваряне, QP.

Общият топлинен ефект на разтваряне зависи от топлинните ефекти:
а) унищожаването на кристалната решетка (процесът винаги идва с разглеждане - Q 1);
б) разпространение на разтвореното вещество в разтворителя (разходи за енергия - Q 2);
в) хидратация (топлинна перспектива, + Q3, тъй като хидратите се образуват чрез появата на крехка химична връзка, която винаги е придружена от освобождаването на енергия).

Общият термичен ефект на разтваряне QP ще бъде равен на сумата от топлинните ефекти на заглавието: QP \u003d (-Q 1) + (- Q2) + (+ Q3); Ако q 1\u003e q3\u003e разтварянето върви с абсорбцията на топлина, т.е. процеса на ендотермични, ако q 1< Q 3 , то растворение идет с выделением теплоты, то есть процесс экзотермический. Например, растворение NaCl, KN0 3 , NH 4 CNS идет с поглощением теплоты, растворение NaOH, H 2 S0 4 - с выделением теплоты.

Задача. Защо, когато се разтварят във вода, температурата на натриев хлорид намалява и когато сярна киселина се разтвори - повишава?

Отговор. Когато се разтвори натриев хлорид, кристалната решетка се разрушава, което е придружено от значителна енергия. Процесът на дифузия се изразходва малко количество енергия. Хидратацията на йони винаги е придружена от освобождаването на енергия. Следователно, ако температурата е намалена по време на разтварянето, енергията, необходима за унищожаване на кристалната решетка, се оказва по-голяма от енергията, която се освобождава по време на хидратация, и като цяло разтворът се охлажда.

Топлинният ефект на разтварянето на сярната киселина се състои главно от топлината на хидратация на йони, така че разтворът се нагрява.

Разтворимост на материята - Това е способността му да бъде разпределена в средата на разтворителя. Разтворимостта (или коефициентът на разтворимост) се определя чрез максимално количество грамове на вещество, което може да се разтвори в 100 грама от разтворителя при дадена температура.

Разтворимостта на повечето твърди вещества се увеличава с отопление. Има изключения, т.е. такива вещества, чиято разтворимост с увеличаване на температурните промени (NaCl) или дори пада (SA (0) 2).

Разтворимостта на газовете във водата спада с нагряване и се увеличава с увеличаване на налягането.

Разтворимостта на веществата е свързана с естеството на разтвореното вещество. Полярните и йонни съединения обикновено са решени добре в полярни разтворители и неполярни съединения в неполярни разтворители. Така хлоридът и амонякът са добре разтворими във вода, докато водород, хлор, азот се разтварят във вода, е много по-лошо.

Разтварянето е физикохимичен процес, водещ до образуването на хомогенна система. Топлинните ефекти, придружаващи това, са следствие от голямо разнообразие от причини. Помислете за няколко примера:

А) процесът на разтваряне във вода течности може да бъде придружен от такива явления като дисоциация на полярни молекули за образуване на йони, появата на водородни връзки между полярните водни молекули и молекулите на вещества, съдържащи елементи с висока електрическагустност, хидратация на химически частици и т.н.

От 2N 5 на - H 2

Тази система съответства на образуването на идеални решения в широк спектър от концентрации. Процесът на разтваряне трябва да бъде придружен от образуването на водородни връзки, следователно е енергично печеливша, т.е. има положителен термичен ефект.

CH3 Coxy - H 2 O

Оцетната киселина е слаба моноразделна киселина до d \u003d 1.8 10 -5, следователно, когато се разтваря във вода, част от енергията ще бъде изразходвана за дисоциация на молекули (отрицателен термичен ефект) и част от енергията, напротив, , ще бъде освободен под формата на топлина по време на хидратационни йони. Общият ефект ще зависи от съотношението на тези стойности.

Б) процесът на разтваряне на твърди вещества във вода зависи от вида на кристалната решетка на последната. Като правило разтварянето на йонни кристали е свързано с два противоположни ефекти: положителната стойност на енергията на хидратация на йони и отрицателно - унищожаването на кристалната решетка. Молекулярни кристали Първият компонент практически липсва. Когато се разрежда разреждащи разтвори на устройството на силни електролити, термичният ефект не се наблюдава. Ако се образува утайка, се наблюдава ефектът на термичното отлагане.

Интегрална разтваряне на топлина - Това е количеството на топлината, абсорбирана или освободена по време на разтваряне 1 mol вещество в много голямо (300 mol / mol вещество) на разтворителя.

Пример за задачата за сетълмент:

Изчислява се интегралното разтваряне на топлината на амониев хлорид, ако при разтваряне на 1,473 g соли в 528.5 g вода, температурата намалява с 0.174 ° С. Масов топлинен капацитет на разтвора на 4,109 J / g. К. Топлинният капацитет на калориметъра от 181.4 j / g до

Решение:Интегрираното разтваряне на топлината може да бъде изчислено по формулата:

Q \u003d (c calorim. + C p-ra. M) × Δt / n,

където С е топлинен капацитет, n - количеството на разтвореното вещество: n \u003d m / m

m (p-ra) \u003d 528.5 +1,473 \u003d 530 g,

Δt \u003d -0.174 ° С,

Q \u003d (4.109 × 530 + 181.4) × (-0.174) × 53.5 / 1,473 × 1000 \u003d -15,11 kJ / mol от хода на химическата термодинамика е известно, че мярката на термичния ефект на химичния процес по време на Изобарен процес (постоянство на налягането в системата) е термодинамичната функция на държавата - енталпия

ΔH \u003d n con. - n начало. Топлинният ефект е равен в абсолютната стойност на енталпия, но знакът е противоположен на него. Екзотермичният процес, придружен от освобождаване на топлина, съответства на -ΔN и ендотермален, придружен от абсорбция на топлина, съответства на + ΔH. В начина, процесът на разтваряне на амониев хлорид - ендотермично, ΔH \u003d 15,11 kJ / mol.

Разтворът се нарича хомогенна система, състояща се от два или повече компонента. При прехода на вещество в разтвор се появяват ионни и йонни връзки на кристалната твърда мрежа и преминаването към разтвора под формата на отделни молекули или йони, които са равномерно разпределени между молекулите на разтворителя.

За да унищожи кристалната решетка на веществото, е необходимо да се харчи повече енергия. Тази енергия е освободена в резултат на хидратация (солвация) на йони и молекули, т.е., химичното взаимодействие на разтворимото вещество с вода (или като цяло с разтворителя).

Това означава, че разтворимостта на веществото зависи от разликата в количеството енергия на хидратация (солвация) и енергията на кристалната решетка на веществото.

Разтваряне на енергия Δh Rast - поглъщането на енергия (или освободено), когато се разтвори 1 mol вещество в такъв обем разтворител, допълнително добавяне на това не причинява промени в термичния ефект.

Общият топлинен ефект на разтваряне зависи от топлинните ефекти:

· А) унищожаването на кристалната решетка (процесът винаги идва с цената на ΔN 1\u003e 0);

· B) дифузия на разтвореното вещество в разтворителя (енергия на енергия ΔH2\u003e 0);

· В) солвация (хидратация) (освобождаване на топлина, ΔH3<0, так как между растворителем и растворенным веществом образуются непрочные химические связи, что всегда сопровождается выделением энергии).

Общият топлинен ефект на разтваряне ΔH т ще бъде равен на сумата от посочените топлинни ефекти

Енергията на разтваряне се определя с формула 1.1:

Δh pac t \u003d Δh до p. R. + ΔH C, (1.1)

където Δh Ras - енергията на разтваряне на веществото, kJ / mol;

ΔN C - енергия за взаимодействие с разтворител

вещество (енергия на солвацията), kJ / mol;

Δh до p .r. - енергията на унищожаването на кристалната решетка,

kj / mol.

Ако енергията на унищожаването на кристалната решетка е по-голяма от енергията на превръщането, тогава процесът на разтваряне ще бъде ендотермичен процес, тъй като енергията, изразходвана за унищожаването на кристалната структура, няма да бъде компенсирана от енергията, освободена по време на солвацията .

Ако енергията на унищожаването на кристалната решетка е по-малка от енергията на превръщането, тогава процесът на разтваряне ще бъде екзотермичен процес, тъй като енергията, изразходвана за унищожаването на кристалната структура, е напълно компенсирана от енергията, освободена по време на солвация. Следователно, в зависимост от връзката между енергията на разрушаването на кристалната решетка на разтвореното вещество и взаимодействието на разтвореното вещество с разтворителя (солвация), енергията на разтваряне може да бъде както положителна, така и отрицателна.

Така, когато се разтварят във вода натриев хлорид, температурата практически не се променя, когато се разтваря калиев нитрат или амоние, температурата е рязко намалена и когато калиевият хидроксид е разтворен или сярна киселина, температурата на разтвора се повишава рязко.

Разтварянето на твърди вещества във вода е по-вероятно да се окаже ендотермичен процес, тъй като в много случаи топлината се освобождава в хидрата по-малко, отколкото се изразходва за унищожаване на кристалната решетка.

Енергията на кристалната решетка може да бъде изчислена теоретично. Въпреки това все още няма надеждни методи за теоретичното изчисляване на енергията на солвацията.

Има някои модели, които свързват разтворимостта на веществата с техния състав.

За соли на същия анион с различни катиони (или обратно), разтворимостта ще бъде най-малката в случая, когато солта се образува от йони със същия заряд и около същия размер, защото В този случай, енергията на решетката на йонната кристал е максимална.

Например, разтворимостта на сулфатите на елементите на втората група на периодичната система се намалява чрез подгрупа отгоре надолу (от магнезий към барий). Това се обяснява с факта, че бариевите и сулфатните йони са най-подходящи един за друг. Докато калций и магнезий са много по-малко от анионите, така че 4 2-.

Разтворимостта на хидроксидите на тези елементи, напротив, се увеличава от магнезий към барий, тъй като радиусите на магнезиевите катиони и хидроксидните аниони са почти еднакви, а бадите са много различни от малките хидроксилни аниони.

Въпреки това, има изключения, например за оксалати и калциев карбонати, стронций, барий и др.

1) Използване на температурната промяна по време на разтваряне.

Размерът на енергията, освободен по време на нагряване или охлаждане на тялото, се изчислява по уравнение (1.2):

, (1.2)

където Δn е подходяща. - Разтваряне на енергия на веществото, KJ / mol;

c a е специфичната топлинна мощност на веществото А, j / (g ∙ k);

m 1 - маса на вещество а, r;

ΔТ - промяна на температурата, градушка.

Пример 1.1. Когато амониев хлорид се разтваря, температурата падна до 2 ° с 2 °. Изчислява се разтварянето на топлината на NH4S1 във вода, като се приема специфичната топлинна мощност на получения разтвор на водна топлинна мощност от 4,1870 J / (g * k).

Решение:

Използвайки уравнение (1.2), изчисляваме енергията, погълната от 291 g вода, когато се разтварят 8g NH4S1, защото В същото време температурата намалява с 2 0 s, след това: ΔH е удовлетворен. \u003d - (4,187 ∙ 291 ∙ (-2)) \u003d 2436.8 J.

За да се определи енталпия на разтваряне NH4S1, ние компилираме пропорция, m (NH4C1) \u003d 53.49 g / mol:

8G NH4CL - 2436.8 J

53,49G NH 4 C1 - x J

x \u003d 1629,3J \u003d 16,3KJ. Следователно, разтварянето на NH4C1 е придружено от топло абсорбция.

2) използване на последствията от Gessa; топлинният ефект на химическата реакция (ΔH 0 часа) е равен на сумата на топлината (енталпия) на образуването на реакционни продукти (ΔH 0O 6P. Npo d.) Минус количеството топлина (енталпия) на образуването на Начални материали (ΔH 0 arr. ex.) c Отчитане на коефициенти преди формулите на тези вещества в уравнението на реакцията.

Δh 0 x.r.= ΣΔh 0 obr.prod - σ ΔH 0 obr.ish, (1.3)

Пример 1.2. Изчислете топлинния ефект на разтваряне на алуминий в разредена солна киселина, ако стандартната топлина на образуването на реагенти е равна на (kJ / mol): ΔH 0 (NS1) (aq) \u003d - 167.5; ΔH 0 A1C1 3 (A Q) \u003d -672.3.

Решение: Отговорът на разтваряне А1 в солна киселина тече през уравнение 2А1 + 6NS1 (aq) \u003d 2alcl 3 (aq) + 3H2. Тъй като алуминият и водород са прости вещества, за тях ΔH 0 \u003d 0 kJ / mol, тогава термичният ефект на реакцията на разтваряне е:

ΔH 0 298 \u003d 2 ° ΔH 0 A1C13 (A Q) -6 ∙ ΔH 0 NS1 (aq)

ΔН 0 298 \u003d 2 ∙ (-672.3) -6 ∙ (-167,56) \u003d - 339,2kj.

Използвайки следствието на Gass Arm, е възможно да се определи възможността за реакция на разтваряне. В този случай е необходимо да се изчисли енергията на Гибс.

Пример 1.3. Ще се разтвори ли медният сулфид в разредена сярна киселина, ако Gibbs енергия на реагентните вещества е равна на (kJ / mol): ΔG 0 (cus (k)) \u003d -48.95; ΔG 0 (h2S04 (aq)) \u003d - 742.5; ΔG 0 (CUSO 4 (aq)) \u003d -677,5, ΔG 0 (Н2S (g)) \u003d -33.02.

Решение. За да се отговори, е необходимо да се изчисли ΔG 0 298 на реакцията на разтваряне. Възможният отговор на CUS разтваряне в разредените Н 2 и 4 потоци през уравнението:

CUS (k) + H2S04 (aq) \u003d cuso 4 (aq) + h2 s (g)

ΔG 0 298 \u003d ΔG 0 (CUSO 4 (aq)) + Δg 0 (Н2 s (g)) -Δg 0 (cus (k)) -Δg 0 (h2S04 (aq))

ΔG 0 298 \u003d -677,5-33.02 + 742.5 + 48.95 \u003d 80.93 kJ / mol.

Тъй като ΔG\u003e 0, реакцията не е възможна, т.е. CUS няма да бъде разтворен в разреден H 2S04.

Топлинна хидратация ΔH 0 хидрат. - топлина, изолирана чрез взаимодействие на 1 mol разтворимо вещество с разтворител - вода.

Пример 1.4. Когато се разтварят 52.06g You1 2 в 400 mol H2O 2,16 KJ от топлина и когато се разтвори 1 mol от вас1 2 ∙ 2N 2O 400 mol H2OH, 18.49 KJ се абсорбира. Изчислете топлината на хидрата на безводен You1 2,

Решение. Процесът на разтваряне на безводен US1 2 може да бъде представен както следва:

а) Хидратация на безводна сол на You1 2

You1 2 + 2N 2 O \u003d You1 2 ∙ 2N 2 O; ΔH Hydra.<0

б) разтваряне на получения хидрат

BACL 2 ∙ 2H2O + AQ * → You1 2 ∙ 2N 2 O (aq); Δh Rast. \u003e 0.

Количеството на топлината ΔH 0, отделено при разтваряне на безводен US1 2, е равно на алгебричната сума на термичните ефекти на тези два процеса:

ΔH 0 \u003d\u003d ΔH 0 хидравличен + ΔH 0 се отстранява; ΔH 0 Hydr \u003d ΔH 0 - ΔH 0

За да се изчисли топлината на хидратиране на безводен барид хлорид, е необходимо да се определи разтварянето на топлината на You1 2 за същите условия като за вас1 2 ∙ 2N 2O, т.е. за 1 mol от вас1 2 (разтворът в двата случая трябва да бъде имат еднаква концентрация); M (baCl 2) \u003d 208.25 g / mol

52.06G You1 2 - 2,16kj

208.25g You1 2 - x KJ

x \u003d 8.64 kJ / mol. Следователно, ΔN е удовлетворен \u003d -8.64 kJ / mol.

След това ΔH Hydr \u003d 18.49 + 8.64 \u003d 27.13 kJ / mol.

Общият топлинен ефект на разтваряне зависи от топлинните ефекти:

· А) унищожаването на кристалната решетка (процесът винаги идва с цената на ΔN 1\u003e 0);

· B) дифузия на разтвореното вещество в разтворителя (енергия на енергия ΔH2\u003e 0);

Общият топлинен ефект на разтваряне ΔH т ще бъде равен на сумата от посочените топлинни ефекти

Енергията на разтваряне се определя с формула 1.1:

Δh pac t \u003d Δh до p. R. + ΔH C, (1.1)

където Δh Ras - енергията на разтваряне на веществото, kJ / mol;

ΔN C - енергия за взаимодействие с разтворител

вещество (енергия на солвацията), kJ / mol;

Δh до p .r. - енергията на унищожаването на кристалната решетка,

kj / mol.

Има някои модели, които свързват разтворимостта на веществата с техния състав.

Въпреки това, има изключения, например за оксалати и калциев карбонати, стронций, барий и др.

1) Използване на температурната промяна по време на разтваряне.

, (1.2)

където Δn е подходяща. - Разтваряне на енергия на веществото, KJ / mol;

c a е специфичната топлинна мощност на веществото А, j / (g ∙ k);

m 1 - маса на вещество а, r;

ΔТ - промяна на температурата, градушка.

Решение:

За да се определи енталпия на разтваряне NH4S1, ние компилираме пропорция, m (NH4C1) \u003d 53.49 g / mol:

8G NH4CL - 2436.8 J

53,49G NH 4 C1 - x J

x \u003d 1629,3J \u003d 16,3KJ. Следователно, разтварянето на NH4C1 е придружено от топло абсорбция.

Δh 0 x.r.= ΣΔh 0 obr.prod - σ ΔH 0 obr.ish, (1.3)

ΔH 0 298 \u003d 2 ° ΔH 0 A1C13 (A Q) -6 ∙ ΔH 0 NS1 (aq)

ΔН 0 298 \u003d 2 ∙ (-672.3) -6 ∙ (-167,56) \u003d - 339,2kj.

CUS (k) + H2S04 (aq) \u003d cuso 4 (aq) + h2 s (g)

ΔG 0 298 \u003d ΔG 0 (CUSO 4 (aq)) + Δg 0 (Н2 s (g)) -Δg 0 (cus (k)) -Δg 0 (h2S04 (aq))

ΔG 0 298 \u003d -677,5-33.02 + 742.5 + 48.95 \u003d 80.93 kJ / mol.

Тъй като ΔG\u003e 0, реакцията не е възможна, т.е. CUS няма да бъде разтворен в разреден H 2S04.

Решение. Процесът на разтваряне на безводен US1 2 може да бъде представен както следва:

а) Хидратация на безводна сол на You1 2

You1 2 + 2N 2 O \u003d You1 2 ∙ 2N 2 O; ΔH Hydra.<0

б) разтваряне на получения хидрат

BACL 2 ∙ 2H2O + AQ * → You1 2 ∙ 2N 2 O (aq); Δh Rast. \u003e 0.

ΔH 0 \u003d\u003d ΔH 0 хидравличен + ΔH 0 се отстранява; ΔH 0 Hydr \u003d ΔH 0 - ΔH 0

52.06G You1 2 - 2,16kj

208.25g You1 2 - x KJ

x \u003d 8.64 kJ / mol. Следователно, ΔN е удовлетворен \u003d -8.64 kJ / mol.

След това ΔH Hydr \u003d 18.49 + 8.64 \u003d 27.13 kJ / mol.

Разтворимост

Най-често срещаният течен разтворител е вода. Той има най-разпространената и дисоциираща способност. За вода температурата на разтваряне е ограничена до интервала от 0-100 0 ° С.

Повечето вещества, разтварящи във вода, са твърди.

Процесът на разтваряне на веществото е придружен от дифузия, т.е. Движението на молекулите от районите на концентриран разтвор в областта с по-малка концентрация. С други думи, веществото при разтваряне е равномерно разпределено по цялата маса на разтворителя.

Процесът на разтваряне се осъществява, докато концентрацията на това вещество в разтвора не достигне определена стойност, при която настъпи равновесието:

силно фазово решение

Способността на твърдото вещество да се преведе в разтвора не е незаменима. Когато се въвежда в чаша с вода (t \u003d const), първите части на веществото се разтварят напълно и се образуват ненаситено решение. При това решение разтварянето на следващите части е възможно, докато веществото престане да се премести в разтвора и част от тях ще остане като утайка в долната част на стъклото.

Разтварянето е двупосочен процес: твърдото вещество се прехвърля в разтвора и разтвореното вещество на свой ред влиза в твърда фаза. Ако количеството на предаванието на разтвора на единица време е равно на количеството на веществото, което се освобождава по време на твърда фаза, тогава това означава, че разтворът е наситен. Решението, образувано в този случай, се нарича наситено решение . Увеличаването на концентрацията на разтвора забавя създаването на равновесие.

Създава се състояние на хетерогенно равновесие между веществото в наситен разтвор и вещество в седимента. Частиците на разтвореното вещество се движат през повърхността на отделянето на тяхната течна фаза (разтвор) в твърдата фаза (утайка) и обратно, следователно съставът на наситения разтвор остава постоянен при определена фиксирана температура. Наситените разтвори са стабилни системи, т.е. те могат да съществуват при тази температура, без да променят концентрацията произволно за дълго време.

Концентрацията на наситена разтвор се променя с промяна в температурата. Когато температурата намалява, разтворът може при определени условия за известно време да се поддържа тази концентрация на веществото, т.е. концентрацията на разтвора може да бъде по-висока, отколкото в наситен разтвор при дадена температура. Такива решения се наричат подобрен . Експлозивните решения са нестабилни системи. Достатъчно е да се смеси такъв разтвор или да се хвърли най-малкия кристален на разтвореното вещество (семена), за да се започне твърдата фаза. Този процес продължава, докато концентрацията на веществото достигне концентрацията на наситен разтвор при дадена температура. Възможността за съществуване на непрекъснато решение се дължи на трудността на кристализационните центрове.

В решения на електролитите процесите на йонизация и асоцииране непрекъснато се появяват. В този случай се поддържа равновесието, съставът на разтвора се поддържа чрез постоянен, но електролитният дисоциационен процес не спира. Ако влезете в друго вещество в разтвора, тогава неговите йони могат да реагират с първото вещество и да образуват ново вещество, което не е въведено в разтвора. Например, в отделни разтвори на бариев хлорид и натриев сулфат е установено равновесие:

в първото решение: You1 2 ↔ VA 2+ + 2C1 -,

във втория разтвор: Na2S04 ↔ 2na + + SO 4 2-.

И двете от тези съединения са соли и се отнасят до силни електролити, т.е. в разредени разтвори, тези вещества са главно под формата на йони. Ако тези две решения се сливат, тогава така 4 йони ще се срещнат не само с натриеви йони, но и с бариевите йони и ще стигнат до реакцията:

SO 4 2- + BA 2+ ↔ BASO 4.

Тази реакция се появява, тъй като бариевият сулфат е нискоразтворимо съединение и попада в утайка. В разтвора, натриевите катиони и хлорните аниони ще останат в разтвора - но седиментът не се образува, тъй като натриев хлорид е добре разтворим във вода.

Процесът на валежи се извършва постепенно. Първо, са оформени много малки кристали - ембриони, които постепенно растат в големи кристали или група кристали. Време от момента на смесване на решенията преди образуването на ембриони - повикване на малки кристали индукционен период . Продължителността на този период зависи от отделните свойства на утайката. Така че, в случай на образуване на сребърен хлорид, този път е много малък, в случай на образуване на бариев сулфат, този период е значително по-голям.

Трябва да се извърши химически анализ, така че да се образуват по-малък брой малки кристали (ембриони), ако е възможно, с постепенната зависимост, съществуващите центрове за кристализация ще се увеличат, т.е. големи кристали ще растат.

Разтворимост на материята - висококачествена и количествена способност на веществото да образува разтвор при смесване с друго вещество (разтворител).

Разтворимостта на веществата се определя чрез концентрацията на разтвор, наситен при тази температура.

Съставът на наситения разтвор може да бъде експресиран чрез всеки известен метод (масова фракция, моларна концентрация и т.н.). По-често от други стойности s Коефициент на разтворимост K S - съотношението на масата на безводно вещество вещество към масата на разтворителя, например, при 20 ° S коефициент на разтворимост е 0.316 за KNO 3, който съответства на 24,012% или 2,759 m разтвор.

Разтворимостта често се изразява от количеството грамове разтворимо вещество в 100g разтворител.

Пример 2.1. Изчислете коефициента на разтворимост на вас1 2 във вода при 0 ° С, ако при тази температура от 13.1 g разтвор съдържа 3.1g US1 2.

Решение. Коефициентът на разтворимост се изразява с маса от вещества (g), която може да бъде разтворена в 100g разтворител при дадена температура. Масов разтвор на You1 2 13.1g. Следователно, в 10g разтворител при 0 ° С съдържа 3.1g You1 2. Коефициентът на разтворимост от вас1 2 на 0 0 s е:

В случай на разтваряне на твърди или течни вещества в течности, разтворимостта се увеличава с повишаване на температурата и за газове - намалява. Налягането има голямо влияние върху разтворимостта на газовете.

Чрез разтворимост в t \u003d const отличава:

1) добре разтворими вещества (форма\u003e 0,1 m наситени разтвори),

2) нискоразтворими вещества (форма 0.1 - 0.001М наситени разтвори),

3) практически неразтворими вещества (форма<0,001М насыщенные растворы).

Например, MgCl2 е добре разтворимо вещество (при 20 ° С образува наситен разтвор), MgCO3 е нискоразтворимо вещество (образува 0.02М разтвор) и mg (ОН) 2 - почти неразтворимо вещество (форми 1.2 ∙ 10 -4 m разтвор).

Разтворимостта на веществото зависи от нейната природа и агрегираното състояние до разтваряне, както и върху естеството на разтворителя и температурата на получаването на разтвора и за газове също под налягане.

Количеството на топлината, която се освобождава или се абсорбира чрез разтваряне на 1 молещо вещество в такова количество разтворител, допълнително добавяне, което вече не води до промени в термичния ефект, се нарича топлинна разтваряне.

При разтваряне на соли във вода, знака и величината на термичния ефект на разтваряне δ Н. Определя се от две стойности: енергията, изразходвана за унищожаването на кристалната решетка на веществото (δ Х. 1) - ендотермичен процес и енергия, разпределена във физикохимичното взаимодействие на частиците на разтворимото вещество с водни молекули (процес на хидратация) (δ Н. 2) - екзотермичен процес. Топлинният ефект на процеса на разтваряне се определя от алгебричната сума на топлинните ефекти на тези два процеса:

∆Н. = ∆Х. 1 + ∆Х. 2 .

Топлинният ефект на процеса на разтваряне може да бъде положителен и отрицателен.

За да определи топлината на разтваряне, се определя количеството на топлината, абсорбиран или разпределен по време на разтваряне на произволно количество сол. Тогава тази величина се преизчислява от 1 mol, тъй като количеството топлина е пряко пропорционално на количеството на разтвореното вещество.

За термохимични измервания се използва устройство, наречено калориметър.

Определянето на разтварянето на топлина води до промяна в температурата на разтвора, така че точността на определението зависи от цената на разделянето (точността) на използвания термометър. Обикновено, обхватът на измерените температури се крие в диапазона от 2-3 ° C, а цената на разделянето на термометъра е не повече от 0.05 ° C.

Прогрес

За извършване на работа, използвайте калориметър, състоящ се от топлоизолационен корпус, покрива с вградена електрическа бъркалка и термометър, както и отвор с щепсел.

Вземете задача от учителя: вида на разтворимото вещество.

Отворете корк на капака на калориметъра и го напълнете в него 200 ml вода, затворете корк и задръжте 10-15 минути, за да установите постоянна температура ( t. Nach. ). През това време, на скалите, използвайки сцепление или часово стъкло, вземете проба от веществото (1.5 - 2.0 g), предварително обхванато в хоросан. Полученият пристъп, ако е възможно, бързо, поставете през отвора в капака в калориметъра, когато бъркалката е включена. Следвайте промяна на температурата. След установяване на термично равновесие (температура стабилизира), запишете максималната температура на разтвора ( t. Mah) и изчислете δ t. = t. Макс - t. начело Съгласно получените данни, изчислете разтварянето на топлината на солта, използвайки уравнението:

∆Н. Sol \u003d q.М / м., J / mol, (1)

където q. - топлинна енергия, освободена (или абсорбирана) в калориметър (CJ); м. - солена страна (d); M е моларната маса на разтворимото вещество (g / mol);

Тела q. Определено въз основа на експериментални данни от съотношението:

Q. = (м. Изкуство ° С. СВС + м. R-r. ° С. P-Ra) δ t.,(2)

където м. st - тегло на стъклото (g); м. р-Ra - маса от разтвора, равна на сумата на масата на водата и солта в стъкло (g); От ST-специфичен стъклен капацитет 0,753 J / g ∙ k;

От Р-р - специфичен топлинен капацитет на разтвора (вода) 4,184 j / g ∙ към.

Чрез сравняване на резултата, получен с таблица с данни, изчислете грешката на относителния опит (в%).

Топлинни хидратационни соли и нейната дефиниция

Физикохимичният процес на взаимодействие на частици на разтвореното вещество с водни молекули (разтворител) се нарича хидратация. В процеса на хидратация се образуват сложни пространствени структури, наречени хидрати и в същото време енергията под формата на топлина се отличава в околната среда.

Термичният ефект на образуването на реакцията 1 mol от хидратираната сол от безводна сол се нарича топлинна хидратация.

Когато безводна сол, разтворена във вода, способна да образува хидрати, два процеса последователно продължават: хидратация и разтваряне на официалния кристалохидрат. Например:

CUSO 4 (TV) + 5N 2 O (g) \u003d CUSO 4 × 5H2O (телевизор),

CUSO 4 × 5H 2O (TV) + н.Н20 (g) \u003d кузо 4 (p), \\ t

CUSO 4 (p) + н.Н20 (g) \u003d cu 2+ (p) + s04 2- (p)

Разтварянето на електролитите е придружено от процеса на електролитна дисоциация. Топлината на хидратация на молекулата е равна на сумата от топлината на хидратация, образувана по едно и също време, като се отчита топлината на дисоциация. Процеса на хидратация-екзотермична.

Приблизително топлината на хидратация на веществото може да се определи като разлика между топлината, разтваряща безводната сол и нейния кристалат:

∆Х. Hydra \u003d Δ. Х. версии - δ. Х. Crist, (3)

където δ. Х. Hydra - топлинна хидратация на молекули;

∆Х. версии - топлинна разтваряща се безводна сол;

∆Х. Кристалът е топлината на разтварянето на кристаластата.

Така, за да се определи топлината на хидратация на молекулите, е необходимо предварително да се определи топлинната разтваряне на безводна сол и топлината на разтваряне на кристалихидрата на тази сол.

Прогрес

Необходимо е топлината на разтварянето на безводен курс0 4 меден сулфат и CUS0 4 × 5H2 0 кристален, използвайки лабораторен калориметър и работен метод 1.

За да се определи по-точно топлината на хидратация, е необходимо да се получат проби от 10-15 g кристалохидрат и безводна сол на медния сулфат. Необходимо е да се знае, че безводната медна сол лесно абсорбира водата от въздуха и преминава в хидратирано състояние, така че безводна сол трябва да се претегля непосредствено преди опита. Съгласно получените данни е необходимо да се изчисли топлината разтваряне на безводна сол и кристалохидрат и след това да се определи топлината на хидратация от съотношението (3). Изчислете относителната грешка на опита като процент, като използвате данните и данните Таблица 2.