Материал: Лидин Р. А., Молочко В. А. Химия для абитуриентов. От средней школы к вузу

комнатной температуре можно принять равной 1 г/мл (или 1000 г/л), то удобнее отмерить 99 мл воды и добавить навеску -(1 г) соли.

Молярная концентрация св растворенного вещества В-это отношение количества этого вещества пв к объему раствора

;Единица, молярной концентрации - моль/л.

Например, если в 1 л раствора содержится 1 моль КВг, то сКВт= 1 моль/л. Такой раствор называют одномолярным и обозначают 1М. Аналогично записи 0,1М, 0,01М и 0,001М означают деци-, санти- и миллимолярный растворы.

Для приготовления 1 л 1М раствора КВг необходимо взять навеску соли с количеством вещества 1 моль (т.е. 119 г), растворить ее в воде объемом, например, 0,5л (т.е.

Например, 100 г 10%-го раствора КВг (или 0,9М раствора КВг). с плотностью 1,074 г/мл (1074т/л) при 20 °С имеет объем 93 мл (0,093 л).

Способность вещества переходить в раствор не беспре­ дельна. Большинство растворяющихся в воде веществ яв­ ляются твердыми. Рассмотрим процесс растворения твер­ дого вещества (обычно соли или гидроксида) в воде.

При введении в стакан с водой (Г= соп&{) первые порции вещества полностью растворяются и образуется ненасыщен­ ный раствор. В таком растворе возможно растворение следующих порций до тех пор* пока вещество яечхерестанет переходить в раствор и часть его останется в виде осадка (например, КВг) на дне стакана (рис. 10).

Такой раствор называют насыщенным. Между веществом в насыщенном растворе и веществом в осадке устанавли­ вается состояние гетерогенного равновесия:

КВг(т) КВг (насыщенный раствор) >

Частицы растворенного вещества переходят через поверх­ ность раздела из осадка в растЬор и обратно, при этом состав насыщенного раствора остается постоянным при

Т = СОП8*.

55

Содержание вещества в насыщенном растворе количест­ венно характеризует растворимость этого вещества. Обычно растворимость выражается массой растворенного вещества, приходящейся на 100 г воды; например, 65,2 г КВг/100 г воды при 20 °С. Следовательно, если ввести в 100 г воды при 20 °С 70 г твердого бромида калия, то 65,5 г его перейдет в раствор (который будет насыщенным), а 4,8 г твердого КВг (избыток) останется на дне стакана.

, Рис. 10. Гетерогенное равновесие в на­ сыщенном растворе бромида калия

Иногда при приготовлении раствора в особых условиях (осторожное охлаждение горячего, ненасыщенного раствора) вещество не образует осадка, хотя его растворимость уже превышена. Такйе растворы называют пересыщенными. Они обычно неустойчивы-при введении «затравки» (кристаллика вещества) избыточное количество растворяемого вещества (по сравнению с его растворимостью) выпадает.в осадок и образуется насыщенный раствор.

Итак, всегда содержание растворенного вещества в насыщ енном растворе равно, в ненасыщенном раст­ воре меньше и в пересыщенном растворе больше его растворимости при данной температуре. Так, раствор, приготовленный при 20 °С из 100 г воды и 19,2 сульфата натрия Ка28 0 4- насыщенный (растворимость Ка28 0 4 равна

19.2г/100 г Н20 при 20ЮС), 15,7 г Ка28 0 4- ненасыщенный,

20.3г Иа28 0 4- пересыщенный.

Всоответствии со значениями растворимости различают вещества: хорошо растворимые, масса которых в насыщен­ ном растворе соизмерима с массой растворителя (например, бромид калия КВг-это хорошо растворимое вещество, его растворимость равна 65,2 г/100 г Н20), малорастворимые, масса которых в насыщенном растворе значительно меньше, чем масса растворителя (например, сульфат кальция Са804малорастворимое вещество, так как его растворимость составляет всего 0,206 г/100 г воды при 20 °С), и практически нерастворимые, масса которых в насыщенном растворе

56

пренебрежимо мала по сравнению с массой растворителя (например, хлорид серебра(1) А§С1-Зто практически нераст­ воримое вещество, поскольку его растворимость при 20 °С составляет"всего 0,00019 г/100 г Н20).

Качественная растворимость различных веществ в воде при комнатной температуре приведена в Приложении 3. В не^ хорошо растворимым, малорастворимым и практи­ чески нерастворимым веществам отвечает образование более чем 0,1М, 0,1-0,001М и менее чем 0,001М насыщенных растворов соответственно. Например, при 20 аС бромид калия КВг (хорошо растворимое вещество) образует 4,6М, сульфат кальция Са804 (малорастворимое вещество)- 0,015М и хлорид Серебра(1) (практически нерастворимое . вещество)-0,0000134М насыщенные растворы.

Растворы, которые содержат малое количество раство­ ренного вещества, часто называют разбавленными раство­ рами, а растворы с высоким содержанием растворенного

вещества-концентрированными. Так, 1% КВг и 0,1М КВгэто разбавленные растворы, а 32%/ КВг и 4,ЗМ КВг-это концентрированные растворы. Очевидно, что концентриро­ ванные растворы могут образовать только^ хорошо раст­ воримые вещества, а разбавленные растворы-вещества с любой растворимостью.

В лабораторной практике часто приходится готовить разбавленны й раствор вещества В с массовой долей и массой ,т'(р) из концентрированного раствора того же вещества (с характеристиками и^*, т['р)) путем разбавления последнего водой. При этом масса растворенного вещества

при разбавлении не изменяется

Растворимость твердых веществ обычно увеличивается^ с ростом температуры (КВг, КаС1) и лишь для некоторых веществ (Са80ч4, 1л2С 0 3) наблюдается обратное:

/

57

Растворимость газов при повышении температуры па­ дает, а. при повышении давления растет; например, при давлении 1 атм (~ 0,1 МПа) растворимость аммиака состав- 4. ляет 52,6 (20 °С) и 15,4 г/100 г Н20 (80 °С), а при 20 °С и 9 атм

(~ 0,9 МПа) она равна 93,5 г/100 г Н20. , Процесс растворения твердого (кристаллического) ве­

щества в воде сопровождается разрешением кристалличес­ кой решетки (затрата энергии в форме теплоты, —(1^) и гидратацией-образованием гидратов В л Н 20, т.е. сое­ динений переменного состава между частицами растворен­ ного вещества и молекулами воды (выделение теплЬты, + бгидр)- В результате общий тепловой эффект растворения

[б (р) > 0], то после растворения вещества раствор становит­ ся теплее (например, для А1С13), если же .тепловой эффект растворения отрицательны й [й(р) < 0], то раствор ста­ новится холоднее (а иногда температура может опуститься ниже 0°С, найример для К аЖ )3 и 1ЧН4К 0 3). В редких случаях [й(р) « 0] температура раствора остается постоян­ ной (например, для КаС1). Переход жидких и газооб раз­ ных веществ также, сопровождается гидратацией ,их мо­ лекул.

Таким образом, растворение-это физико-химический процесс разрушения связей в исходных веществах и обра­ зования новых связей в гидратах. Это положение является основным содержанием химической теории, растворов

Д. И. Менделеева. ^ Многие гидраты оказываются настолько устойчивыми,

что не разрушаются и при полном выпаривании раствора. Так, известны твердые кристаллогидраты:

Если для приготовления раствора используют не без­ водное вещество, а его кристаллогидрат В п Н20 , то следует учитывать при расчетах воду, которая входит и состав кристаллогидрата (кр). Массу кристаллогидрата ткр опре­ деляют по формуле, производной от уравнения (17):

тв ткР.н2о

(32)

пвМв икр.н2оМд20

58