Растворимость веществ в воде.

Хим состав и строение молек воды.

В 1783 году был открыт состав воды физиком Лавуазье.(Н₂О);1805г. – открыто строение воды. Электронные облака молекул воды распол в форме неправил тетраэдра. Атом кислорода оказыва при этом в центре, а два атома водорода – в противоположных углах одной из граней куба. Угол между ними составляет 104⁰ 31¢. Два из восьми электронов расп около ядра, два др связаны с атомами водорода, а две неподеленные пары электронов образ ветви, расп в противоположном направл по отн к электронным облакам водородов.Вода – ²Н ¹⁶О;Изотопы воды –²Н ¹⁷О (0,04% в природе); ³Н ¹⁸О(0,2% в природе).Если электроны движ в одном направлении – это пара-вода. Если электроны движ в разных направл – это орто-вода.Если бы молекулы воды не имели отрицат заряженных ветвей электронного облака и дипольных моментов, они не могли бы взаимодействовать друг с другом.

Водородные взаимодействия.

Водор связи – связи, которые образ между полож заряженными атомами водорода одной молекулы и отриц заряж атомами другой молекулы. (кислород, азот, фтор, фосфор). Возникн водородной связи объясняется св-вом атома водорода взаимод с сильно электроотрицательным элементом(с кислородом др молек воды). Такая особенн водородн атома обусловл тем, что, отдавая свой единственный электрон на образов ковалентной связи с кислородом, он остается в виде ядра очень малого размера, почти лишенного электронной оболочки. Поэтому он не испыт отталкивания от электронной оболочки кислорода другой молекулы воды, а, наоборот, притягивается ею и может вступить с нею во взаимод. Наиб устойчивость у удвоенных молекул (Н₂О)₂, образование кот сопровождается возникн 2-х водородных связей. Согласно методу электронных орбиталей водородная связь образ за счет дисперсионных сил, ковалентной связи и электростатического взаимод.

Агрегатные состояния воды.

1.Жидкая вода: – в воде сущ элем упорядоченности, между кот расположены отдельные молек воды;– хаотичное распол молекул 2.Лед(0⁰ С) – кристаллическая стр-ра, нет упорядоченного строения. При образ кристаллич стр-ры между молекулами воды образ пустоты с размером больше молекулы воды. Плотность льда ниже плотности воды, вода при замерзании расширяется.Модификации льда(14шт.):– Если вода замерзает при повыш давлении, образ лед повышенной плотности, плотнее жидкой воды.– При t=–120⁰C вода становится сверх вязкой и тягучей как вата.– При охлаждении до -130⁰С вода теряет кристаллич стр-ру и стан аморфной, превращ в стекловидную массу.– абсолютно чистая вода при t=-38⁰C. Ниже этой темпер вода кристаллизуется. Горячая вода замерзает быстрее холодно – эффект Мкемба.

3. Газообр сост. Для перевода воды из жидкого в газообр сост необходимо преодолеть силы межмолекул взаимод. Работа испарения – работа по преодолению межмолекул взаимод, характериз теплотой испарения. У воды по сравнению с другими жидкостями максим теплота испарения и максим теплота плавления.

Аномалии воды.Известно 66 аномалий воды.Нек из них:– Аномально выс t плавления и кип по сравн с вещ анал-ого строения.– Увелич объема и уменьшение плотности при замерзании.–Огромное поверхн натяжение воды.– Аномально выс теплота исп и плавления.– Легче всего вода нагрев и быстрее всего охлаждается в так наз «температурной яме» (37⁰С).–Ни одна жидкость не поглощает газы с такой жадностью как вода, также она легко отдает газы.–После магнитной обработки воды увелич растворимость солей в воде, увелич скорость протекания реакций. При кипяч воды, обраб магнитом, не образуется накипь, а также срывается со стенок уже им накипь.–Память воды.

Химические свойства воды.

1. Разложение

2. Универсальный растворитель – за счет полярного соединения;

3. Катализатор во многих процессах(сухой бензин не горит);

Сущ 4 типа важн химич реакций, в кот участвует вода.1 тип: Кислотно-основная реакция.

2 тип: Окислит-восстан реакции.

С водой реагируют все металлы до алюминия включительно.

При коррозии: Вода как восст-ль ведет себя в биохимич процессах(фотосинтез):

3 тип: Гидратация – способность воды сольватировать как катионы, так и анионы.Кристаллизационн вода – гидратированная вода, содержащаяся в кристаллах солей.

4 тип:Гидролиз(реакция обмена веществ с водой).

Вода способн образов клотраты.

– неустойчивы,при повышении температуры разлагаются.

Свойства растворов

6. Физико-химич св-ва растворов неэлектролитов и электролитов.

Первый закон Рауля: в разбавленных р-рах неэлектролитов при пост t относительное понижение давления насыщ пара раств-ля над раствором равно мольной доле растворённого вещества в растворе:

где Р₀ – давл над чистым растворителем, Р – давл растворителя над раствором, n – химич количество растворённого вещества, N – химическое количество растворителя

Второй закон Рауля: увелич t кипения (Т_к) и умен t замерзания (Т_з) тем болmше, чем больше конц-ия растворённого в-ва:

где Е – эбуллиоскопическая пост, С_т – молярная концентрация

где К – криоскопическая постоянная

Уравнение Вант-Гоффа:

где Р_осм – осмотич давл (кПа), С – молярная концентр раст-ра (моль/л), R – универсальная газовая постоянная (8,31), Т – температура (К)

Уравнен, характериз общие св-ва ра-ров неэлектролитов, можно использ для растворов электролитов, если ввести в них поправочный коэфф.

где i – изотонический коэфф

где  – степ диссоциации, k – кол-во ионов, образ-хся при диссоциации

Св-ва раст-ов слаб электролитов. Закон разбавлен Оствальда:

 – для слабых электролитов

Если , то  – для разбавл растворов. Коэффиц диссоциации  зависит от природы растворителя и вещ-ва, а также от t (чем больше t, тем больше коэффициент диссоциации).Для сильных электролитов

Диссоциация слабых кислот:

 - I стадия

 - II стадия

Всегда  прочнее чем

Диссоциация слабых оснований:

 - I стадия

 - II стадия

Ионные равновесия

Растворимость веществ в воде.

Мера растворимости – способн вещ-ва растворяться в воде при данных услов с образ насыщ р-ра.

Насыщенный р-р – р-р, наход в равновесии с растворенным веществом при дан усл, содержащий макс кол-во растворенного в-ва.

Концентрированный р-р – р-р, в кот находится более 20% растворенного в-ва. Р-р может быть концентрированным, но не насыщенным.

Растворимость зависит от:

Природы растворяемого в-ва и растворителя

Правила: подобное растворяется в подобном; полярные в-ва раствоh в полярных растворителях, а неполярные – в неполярных растворителях.

Если молекула газа способна образовывать хим связи с водой, то растворимость этого газа высока:

Агрегатное состояние и наличие посторонних в-в

Посторонние вещества умен растворимость в-в в воде - высаливание.

Температура Растворимость газа при выс t умен. Растворимость тв в-в зависит от теплового эффекта растворителя: если теплота выделяется при повыш t, то растворимость уменьш; если поглощается при повыш t, растворимость увеличивается.

Влияние давления С увелич давления растворимость увелич. Если над р-ром сод смесь газов, то их растворимость прямопропорциональна парциальному давл каждого газа.

Закон Генри-Дальтона:

где  – молярная доза вещества в насыще р-ре, k – постоянная Генри, p – порциальное давление газов.

Произведение растворимости

Произв растворимости – количественный показатель степени нерастворимости солей и гидроксидов.

 – постоянная при данной температуре

Если произведение концентрации ионов (ПК) будет меньше ПР, то раствор ненасыщенный и осадка нет. Если ПК больше ПР, то выпадает осадок и раствор перенасыщен. Если то раствор насыщен.

Диссоциация воды.

Вода является слабым электролитом.

Диссоц воды - разлож воды на составляющие хим элементы, иногда происходящая с созд новых элементов, изначально в разлагаемом р-ре не содержащихся, или содержащихся до начала разлож в меньшем колич, чем после завершения проц диссоциации. Диссоциация воды явл эндотермической реакцией, т.е. идущей с поглощением теплоты из окруж среды.

При

Ионное произведение воды

К_w [Н₂О] = [Н⁺] [ОН^-] = 10^-14 при 25°С – ионное произведение воды

рН= -lg [H⁺]      рОН= -lg [ОH^-]

рОН= 14 – рН

[H⁺] = [ОH^-], то рН=7 – среда нейтральная

[H⁺] > [ОH^-], то рН<7 – кислая среда