Растворитель химически взаимодействует с растворенным веществом.
Подтверждающие факты: а) Растворение любого вещества сопровождается поглощением или выделением теплоты. То есть растворение является экзотермической или эндотермической реакцией. б) Смешение компонентов раствора с определенным объемом не дает суммы объемов.
в) При растворении некоторых бесцветных веществ образуются окрашенные растворы.
8. Какой процесс называется экзотермическим? эндотермическим?
Экзотермический процесс – процесс, сопровождающийся выделением тепла во внешнюю среду. Эндотермический процесс – процесс, сопровождающийся поглощением тепла из внешней среды
9. Дайте определения понятиям «сольватация» и «сольваты» («гидратация» и «гидраты»).
Сольватацией - это процесс взаимодействия растворителя с растворенным веществом называется. Продукты этого взаимодействия – сольваты. Для водных растворов применяются термины гидратация и гидраты
10. Приведите пример кристаллогидратов. Почему они так называются?
CuSO4*5Н2О. Кристаллогидраты – это вещества кристаллического строения, удерживающие в своей кристаллической решетке строго определенное количество молекул воды.
Проверка домашнего задания.
Формулировка и мотивация темы. На занятии будут рассмотрены основные способы выражения состава растворов, а также подробно разобрано решение типовых задач на определение и пересчет разных видов концентраций. Дополнительно разобран подход к решению задач о разведении концентрированных растворов. Четкое представление о концентрации растворов необходимо не только в профессиональной деятельности (работа младшего медперсонала предполагает постоянное взаимодействие с различными растворами), но и в повседневной жизни (например, правильно развести уксусную эссенцию до нужной концентрации).
Способы выражения состава растворов.
Вопросы для вводного контроля
1. Что такое объем, в чем он измеряется? Сколько миллилитров содержится в литре?
2. Что такое масса, в чем она измеряется? Сколько граммов содержится в килограмме?
3. Что такое плотность? В чем она измеряется? Какова плотность воды?
4. Могут ли литры разных жидкостей иметь разную массу? Почему?
5. Что такое процент?
Задача на повторение и разминку: имеются две литровые бутылки, наполненные разными жидкостями. В первой бутылке плотность жидкости равна 0,95г/мл, во второй 1,12г/мл. Какова масса жидкости в каждой из бутылок? Решение: m1=1000*0,95=950г. m2=1000*1,12=1120г. Ответ: 950г и 1120г. Вывод: один и тот же объем разных веществ (и разных растворов) может иметь различную массу в зависимости от плотности.
Состав раствора может выражаться различными способами – как с помощью безразмерных единиц (долей или процентов), так и через размерные величины - концентрации.
Концентрация.
Концентрация показывает, какая масса вещества (в граммах) или его количество (в молях) содержится в 1л раствора.
1) Массовая концентрация – отношение массы (в граммах) растворенного вещества (В) к соответствующему объему раствора (в литрах). Показывает, какая масса вещества содержится в 1л раствора.
а(В)=m(В)/V(раствора), [г/л]
Масса растворенного вещества выражается в граммах, а объем раствора в литрах.
Задача: В 800мл раствора содержится 10г NaCl. Вычислите массовую концентрацию NaCl в данном растворе.
Решение: а(NaCl)=m(NaCl)/V(раствора)=10/0,8=12,5г/л. Ответ: а(NaCl)=12,5г/л
Задача: массовая концентрация NaCl в растворе составляет 15 г/л. Какая масса NaCl содержится в 3 л раствора?
Решение: а(NaCl)=m(NaCl)/V(раствора), отсюда m(NaCl)= а(NaCl)* *V(раствора)=15*3=45г. Ответ: в 3л раствора содержится 45г NaCl.
2) Молярная концентрация – отношение количества (в молях) растворенного вещества (В) к соответствующему объему раствора (в литрах). Показывает, какое количество вещества (в молях) содержится в литре раствора.
c(B)=n(B)/V(раствора), [моль/л]
Количество растворенного вещества выражается в молях, а объем раствора – в литрах.
Задача: в 2 л раствора NaCl содержится 175,5 г соли. Какова молярная концентрация соли?
Решение: М(NaCl)=58,5г/моль. Найдем количество молей NaCl n(NaCl)=m(NaCl)/ М(NaCl)=175,5/58,5=3моль. Тогда с(NaCl)=
=n(NaCl)/V(раствора)=3/2=1,5моль/л. Ответ: с(NaCl)=1,5моль/л.
Замечание: в научной литературе часто употребляются следующие обозначения молярных концентраций:
1М раствор (читается «одномолярный» раствор, концентрация раствора составляет 1моль/л)
0,1 раствор (читается «децимолярный раствор», концентрация составляет 0,1моль/л)
0,01 раствор (читается «сантимолярный раствор, концентрация составляет 0,01 моль/л)
Другие способы выражения состава раствора
Массовая доля и массовый процент – это отношение массы растворенного вещества к массе раствора, в котором это вещество содержится. Выражается в долях единицы или в процентах.
w(B)=m(B)/m(р-ра) или w(B)=m(B)*100/m(р-ра)
Массы растворенного вещества и раствора должны быть выражены в одинаковых единицах, например в граммах или килограммах.
Задача: в 220 г воды растворили 30 г NaCl. Найти массовую долю растворенной соли в растворе.
Решение: найдем массу раствора m(р-ра)= m(воды)+m(соли)=220+30=250г. Тогда w (NaCl) = m(NaCl)*100/m(р-ра)=30*100/250=12%. Ответ: w (NaCl) = 12%.
Задачи на разведение.
При решении задач на разведение концентрированных растворов следует помнить, что масса (или количество) растворенного вещества при разведении остается постоянным. Меняется только содержание растворителя и, следовательно, концентрация раствора.
Решение подобных задач всегда следует начинать с определения массы (или количества) растворенного вещества, которое и в исходном, и в разбавленном растворе остается постоянным.
Задача:
Имеется 30г раствора NaCl с содержание соли 5%. Какую массу воды необходимо к нему добавить, чтобы получить раствор с концентрацией 0,9%?
Решение: Определим, какая масса соли содержится в исходном растворе:
w(NaCl)=m(NaCl)*100/m(р-ра), отсюда m(NaCl)= w(NaCl)* m(р-ра)/100=
=5*30/100=1,5г. Эта масса соли в разбавленном растворе будет составлять 0,9% от массы раствора. Определим массу разбавленного раствора, составив пропорцию: 1,5г NaCl – 0,9%
х г р-ра – 100%, х=100*1,5/0,9=167г – будет составлять масса разбавленного раствора. Следовательно, добавить нужно m (воды)=
=mразб-mисх=167-30=137г. Ответ: нужно добавить к исходному раствору 137г воды.
Задачи для самостоятельного решения на занятии с контролем у доски:
Задача: В растворе содержится 10% соли. Какая масса соли содержится в 500г раствора?
Решение: w(соли)=m(соли)*100/m(р-ра), отсюда m(соли)= w(соли)*m(р-ра)/100=
=10*500/100=50г
Задача: Имеется 10г соли. Какую массу воды нужно долить, чтобы получить 5%-ный раствор?
Решение: Если соль составляет 5% от массы раствора, то растворитель (вода) будет составлять
w=100- w(соли)=100-5=95%.
Решаем составлением пропорции: 10г соли – 5%
х г воды – 95%, отсюда х=95*10/5=190г. Ответ: нужно долить 190г воды.
Задача: В растворе содержится 15% соли. Какая масса соли содержится в 500мл этого раствора, если плотность раствора равна 1,15г/мл?
Решение: чтобы найти массу соли через массовую долю, нужно найти массу раствора: m(р-ра)=
=V(р-ра)*ρ(р-ра)=500*1,15=575г. Найдем массу соли, содержащуюся в 575г раствора: w(соли)=m(соли)*100/m(р-ра), отсюда m(соли)= w(соли)* m(р-ра)/100=15*575/100=
=86,25г. Ответ: m(соли)=86,25г
Задача: Молярная концентрация раствора CuSO4 равна 0,1 моль/л. Какая масса сульфата меди содержится в 300 мл данного раствора?
Решение: Сначала найдем количество вещества (в молях) CuSO4, которое содержится в указанном объеме раствора: c(CuSO4)=n(CuSO4)/V(раствора), отсюда n(CuSO4)= c(CuSO4)* V(раствора)=
=0,1*0,3=0,03моль. Теперь переведем количество вещества (моли) в массу (граммы). m(CuSO4)= n(CuSO4)*М(CuSO4). М(CuSO4)=63,5+32+16*4=159,5г/моль. Значит, m(CuSO4)=0,03*159,5=4,785г. Ответ: в 300мл данного раствора содержится 4,785г CuSO4.
Задача: какой объем воды необходимо долить к 50мл раствора соли с концентрацией 60 г/л, чтобы получить раствор с концентрацией 7г/л?
Решение: Найдем, какая масса соли содержится в 50мл исходного раствора: а(соли)=m(соли)/V(раствора), отсюда m(соли)= а(соли)* V(раствора)=60*0,05=3г. Найденная масса соли (3г) будет составлять в полученном растворе концентрацию 7г/л, найдем объем этого раствора: а(соли)=m(соли)/V(раствора), отсюда V(раствора)=
=m(соли)/ а(соли)=3/7=0,43л (430мл). Значит, необходимо долить V(воды)=Vразб-Vисх=
=430-50=380мл. Ответ: необходимо долить 380мл воды.
Теоретические вопросы для контроля:
1.Что такое концентрация? Какие способы выражения концентрации раствора вы знаете?
2.Какой еще способ выражения состава раствора вы знаете?
Домашняя задача 1: Какую массу NaCl необходимо взять для приготовления 1л физраствора с массовым содержанием соли 0,9%. Плотность раствора принять равной 1г/мл.
Решение: чтобы рассчитать массу соли, исходя из ее массовой доли в растворе, необходимо объем раствора перевести в массу: m(р-ра)=V(р-ра)*ρ(р-ра)=1000*1=1000г. Значит, в 1000г физраствора доля NaCl будет составлять 0,9%. Найдем ее массу: w(NaCl)=m(NaCl)*100/m(р-ра), отсюда
m(NaCl)= w(NaCl)* m(р-ра)/100=0,9*1000/100=9г. Ответ: необходимо взять 9г NaCl.
Домашняя задача 2: Сколько воды необходимо добавить к 60мл раствора с концентрацией кислоты 2 моль/л, чтобы получить раствор с концентрацией 0,6 моль/л?
Решение: Найдем, какое количество кислоты (в молях) содержится в 60мл исходного раствора: c(кислоты)=n(кислоты)/V(раствора), отсюда n(кислоты)= c(кислоты)* *V(раствора)=2*0,06=0,12моль. Найденное количество кислоты (0,12моль) будет составлять в разбавленном растворе концентрацию 0,6моль/л. Найдем объем полученного раствора: из исходной формулы выразим V(раствора)= n(кислоты)/ c(кислоты)=0,12/0,6=
=0,2л (200мл). То есть необходимо добавить V(воды)=Vразбавл-Vисх=200-60=140мл. Ответ: необходимо добавить 140мл воды.