Бейорганикалық химия. Cу. Ерітінділер.

Химия

Тақырыптың тесті
Конспект

Су — сутегі мен оттегінің қалыпты жағдайларда тұрақтылығын сақтайтын қарапайым химиялық қосылысы. Ауыз су, тіршілік көзі, ол Жер шарының 3 / 4 бөлігін алады, тірі ағзалардың 60-70%-ы, ал өсімдіктердің 90 % -ы судан тұрады.

Судың физикалық қасиеті

Таза су — түссіз, иіссіз, дәмсіз сұйықтық. Қалыпты қысымда 100°С-та қайнайды да, 0°С-да мұзға (р=0,92 г/см3) айналады, сондықтан мұз су бетінде қалқып жүреді. Сонда оның көлемі 9 %-ға артады. Судың беткі қабатының мұзбен қапталып жатуы ондағы тіршілік иелерінің қыс мезгілінде де өмір сүруіне жағдай жасайды.

Температурасы 4°С болғанда, тығыздығы 1г/см3 (судың ерекшелігі). Судың жылу сыйымдылығы өте жоғары, оны мына мысалмен түсіндірейік. Жаздың аптап ыстық күндерінде су жылуды сіңіріп, өзеннің маңайын салқындатып тұрады, сондықтан адамдар оның жағалауына дем алуға көптеп барады.

Судың құрамында массасы бойынша 11,19 % сутек, 88,81 % оттек болады;

Судың айырылуы электр тогының әсерінен жүреді:

2H2O→2H2↑+O2

Жай заттармен әрекеттесуі:

I. Судың металдармен әрекеттесу реакцияларын сутегін ал әдістерінде қарастырған болатынбыз:

2Na + 2НОН = 2NaOH + Н2

Са + 2НОН = Са(ОН)2+ Н2

Белсенділігі тым жоғары емес металл сумен әрекеттескенде оның оксиді түзіледі:

Mg + НОН = MgO + H2

Белсенділігі төмен металдар сумен әрекеттеспейді.

II. Бейметалдармен әрекеттесуі: Су кейбір бейметалдармен де әрекеттесе алады. Қыздырға көмірге су қоссақ екі түрлі газ қоспасы түзіледі — ол«су газы» деп аталады:

С + НОН=СО↑+Н2

Көмірді жағарда оған су қосып шылайтынын білесіңдер, сонда түзілген екі газ да жанғыш екен. Хлорды суға жібергенде екі қышқылдың қоспасы түзіледі.

Сl2 + НОН = НСlO + HCl

Күрделі заттармен әрекеттесуі:

I. Активті металдардың оксидтерімен әрекеттесіп гидроксидтер (негіздер) түзеді.

Na20 + Н20 = 2NaOH

Әктасқа су қосқанда оның қайнай бастағанын көреміз, реакция жылу бөле жүреді: СаО + Н20 Са (ОН)2 + Q

II. Кейбір бейметалдардың оксидтері сумен әрекеттескенде қышқыл түзеді. Күкірттің бір түйірін алып жақсак оның оксиді түзіледі:

S + O2 =SO2

III. Белсенділігі жоғары металдардың гидридтері де сумен әрекеттесіп гидроксидтер береді.

NaH + НОН = NaOH + Н2

IV. Кейбір тұздар сумен химиялық әрекеттесіп кристаллогидраттар түзеді:

CuS04 + 5H20 = CuS04 * 5H20 мыс купоросы;

FeS04 * 7H20 темір купоросы;

Na2S04 * 10H20 глаубер тұзы.

Кристаллогидраттардың молекулалық массасын — тұздың молекулалық массасына су молекулаларының массаларын қосып табамыз.

Mr(Na2C03*10H20) =106+180=286.

Ерітінді - екі не одан көп компонентерден ( құрамына кіретін заттар) тұратын гомогенді жүйе. Ерітінділер сұйық , қатты, газ тәріздес болады. Ең маңызды ерітінділер –сұйық ерітінділер, олар газ, сұйық, қатты заттардың сұйықтағы ерітіндісі. Адам, жануарлар, өсімдіктер ерітіндісіз өмір сүре алмайды (ас қорыту – көректік заттар ерітіндіге айналады; қан, лимфа – ерітінді). Химиялық процестермен байланысты өндіріс салаларының барлығы ерітіндіні пайдаланады. Ерітінді еріген зат пен еріткіштен тұрады. Еріткіш еріген заттан көп болады. Көбінесе еріткіш ретінде су алынады. Ерітінділердегі бөлшектердің мөлшеріне қарай ерітінділер жүзгін ( суспензия, эмульсия) , бөлшек мөлшері (радиустары) – 10-5 - 10-3 см; коллоидты ерітінділер –10-7 - 10-5 см; шын (нағыз), молекулалық ерітінділер –10-8 - 10-7 см аралығында болады. Нағыз ерітінділерде таралып жүрген зат жеке молекулаларға не жеке иондарға дейін ұсақталады. Олар өте тұрақты, ұзақ уақыт дисперстік фаза мен дисперсиялық ортаға ыдырамайды. Біз нағыз сулы ерітінделерді қарастырамыз. Ерітінділердің қасиеттері ерітіндіні құрайтын компоненттердің концентрациясына тәуелді болады.

Концентрация – еріген заттың ерітіндідегі мөлшерін көрсетеді. Егер ерітіндінің концентрациясын сандық мөлшермен көрсетпесе, оларды қанықпаған , қаныққан, аса қанық , сұйық , қою, концентрленген деп бөледі.

Қанықпаған ерітінді – еріген заттың жаңа мөлшерін әлі еріте алатын ерітінді.

Қанық ерітінді – белгілі бір температурада затты одан әрі еріте алмайтын ерітінді.

Аса қанық ерітінді – сол температурадағы ерігіштігіне сәйкес еруге тиісті мөлшерден артық затты еріген күйде ұстай алатын ерітінді. Аса қанық ерітінді тұрақсыз, еріген заттың аз мөлшерін ғана ерітіндіге салса, артық еріген зат тез кристалданады.

Сұйық ерітінді – еріген зат аз ерітінді.

Қою ерітінді – еріген зат көп ерітінді

Концентрленген ерітінді - өте қою ерітінділер.

Ерітіндідегі еріген заттың мөлшерін өлшемсіз бірлікпен – үлес не пайызбен, не өлшемді шамамен – концентрациялармен көрсетеді:

Массалық үлес ( С) – еріген заттың массасының ерітіндінің жалпы массасына қатынасы;

Мольдік үлес ( Ni ) – еріген заттың ( не еріткіштің) мөлшерінің ерітіндідегі барлық заттар мөлшерлерінің қосындысына қатынасы , егер n1 және n2 - еріткіш пен еріген зат мөлшері болса ( тек бір ғана зат еріген болса) , онда N2 = n2 /(n1 + n2) ; N1 = n1 / ( n1 + n2 ) мұндағы N2 және N1 еріген зат пен еріткіштің мольдік үлесі.

Молярлы концентрация ( См) не молярлылық ( М) – еріген заттың мөлшерінің ерітінді көлеміне қатынасы , моль/л

Моляльды концентрация не моляльдылық ( m ) – ерігензаттың мөлшерінің еріткіш массасына қатынасы , моль / кг ( Н2 О)

Эквиваленттің молярлы концентрациясы ,Сн ( нормальность) – еріген заттың эквивалентінің санының ерітінде көлеміне қатынасы, моль / л.

Мысалы: 250 гсуда 50 г темір (ІІ) сульфатының кристаллогидратын FeSO4 ×7 H2 O еріткен. Ерітіндідегі кристаллогидрат пен сусыз темір (ІІ) сульфатының массалық үлесін есептеу керек.

Шешуі: Алынған ерітіндінің массасы 300 г.Кристаллогидраттың массалық үлесі

300 г ерітінді ----------- 100%

50 г кристаллогидрат --- х% х = 16,7%.

50 г кристаллогидраттағы сусыз тұздың массасы 278 г/моль ----- 152 г /моль

50 г ------------- х х = 27,4 г сусыз тұз массасы. 300 г ерітіндідегі сусыз тұздың массалық үлесі сонда : С = 27,4 ×100 / 300 = 9,1%.

Ерігіштік. Қаныққан ерітіндідегі еріген заттың шамасы – ерігіштік деп аталады.Заттардың ерігіштігі еритін зат пен еріткіштің табиғатына, температураға, ал газдар үшін қысымға да тәуелді болады. Қатты және сұйық заттың ерігіштігін ерігіштік коэффициентімен (К) көрсетеді, яғни 100 г еріткіште қанық ерітінді түзгенге дейін ери алатын заттың массасы.

Газдардың ерігіштігін абсорбция коэффициентімен сипатталады, ол - еріткіштің бір көлемінде қанық ерітінді түзілгенге дейін еритін газдың көлемі көрсетеді. Генри заңы бойынша тұрақты температурада сұйықтың берілген көлемінде еріген газ массасы сол газдың парциал қысымына тура пропорционал. Оның математикалық өрнегі : с = k × P , мұндағы с – газдың ерігіштігі, моль/л; Р – газдың парциал қысымы , атм; k – пропорционалдық коэффициент, не Генри коэффициенті, моль/л×атм. Генри заңынан газдың еритін көлемі (яғни абсорбция коэффициенті) сол (берілген) температурада газдың парциал қысымына тәуелді емес екендігін көруге болады.

Газдар қоспасының еруі Дальтон заңына бағынады: қоспадағы әр газдың ерігіштігі оның парциал қысымына тура пропорционал.

Қатты заттардың суда еруі көбінесе эндотермиялық процесс, себебі көп жағдайда гидратация кезінде кристалдық торларды бұзуға жұмсалатын энергиядан аз энергия бөлінеді. Осы екі шаманың қатынасы ерудің жалпы жылу эффектісін ( ± Q) анықтайды. Егер Q мәні оң болса, қатты заттардың ерігіштігі температураны көтергенде , азаяды, теріс болғанда - артады. Ерігіштіктің температураға тәуелділігін график түрінде бейнелесе – ерігіштік қисығы тұрғызылады, одан заттарды қайта кристалдап тазалағанда алынған заттың шығымын не жоғалтылған мөлшерін анықтайды.

Конспект сұрақтар
  1. Егер ерітіндідегі күкірт қышқылының массалық үлесі 20%-ке, тығыздығы 1,139 г/мл-ге тең болса, ерітіндінің молярлық концентрациясы:
  2. Көлемі 500 мл молярлық концентрация См(H2SO4) = 0,5 моль/л (0,5 М) ерітіндіде күкірт қышқылының H2SO4 массасы:
  3. Көлемі 0,6 л ерітіндісіндегі ас тұзының NaCl массасы 3,45 г. Ерітіндінің молярлық концентрациясы:
  4. Массасы 342 г массалық үлесі 27,0% - тік ерітінді дайындау үшін 20,0% - тік және 33,0% - тік тұз қышқылы ерітінділерінің мынадай массаларын алу қажет:
  5. Массасы 260 г құрамында массалық үлесі 4% бар BaCl2-нің ерітіндісін дайындау үшін қажет барий хлориді дигидратының BaCl2 · 2H2O массасы:
  6. Массасы 12,3 г магний сульфатының гептагидраты MgSO4 · 7H2O көлемі 87,7 мл суда еріткенде түзілген ерітіндідегі магний сульфатының массалық үлесі (ω%):
  7. Массасы 200 г кальций хлоридінің гексагидраты CaCl2 · 6H2O судың 1500 грамында еріткенде, пайда болған ерітіндіде сусыз кальций хлоридінің массалық үлесі:
  8. Белгілі  бір заттың 400 г 30,0% - тік ерітіндісі мен 300 г 40,0% – тік ерітіндісі араластырылған. Түзілген ерітіндідегі еріген заттың массалық үлесі (ω):
  9. Массасы 150 г массалық үлесі 33,3% бар калий нитраты ерітіндісіне 5 г құрған калий нитратын қосқан кезде пайда болған ерітіндіде калий нитратының массалық үлесі:
  10. Массасы 600 кг массалық үлесі 37% бар күкірт қышқылы ерітіндісіне 250 кг су қосқан кезде пайда болған ерітіндіде күкірт қышқылының массалық үлесі:
  11. Массасы 50 г массалық үлесі 8% бар ерітіндісіндегі ас тұзының судың массасы:
  12. Температура 50°С массасы 200 г суда 76 г тұз ерітілді. Түзілген ерітіндіде еріген заттың массалық үлесі:
  13. Массасы 500 г ерітіндіде 20˚С 120 г калий нитраты бар. Калий нитратының берілген температурада ерігіштігі:
  14. Келтірілген реакцияда су – тотықсыздандырғыш:
  15. Мынадай реакцияда су – тотықтырғыш:
  16. Eгер күміс нитратының AgNO3 ерігіштігі (S) 80˚С – 635 г, ал 20˚С – 228 г тең боса, массасы 20 г 80˚С – де қаныққан күміс нитраты ерітіндісін 20˚С – ге дейін суытсақ, тұнбаға түскен AgNO3 – тың массасы:
  17. Мына реакция нәтижесінде су түзіледі:
  18. Бөлме температурасында қай металл сумен әрекеттеседі:
  19. Көлемі 250 мл, молярлық концентрациясы 0,93 моль/л тең калий гидроксиді бар ерітіндінің (ρ = 1,044 г/мл) массалық үлесі (ω) ... тең:
  20. Көлемі 1 л суда 2,24 л (қ.ж) күкіртсутек газы ерітілген. Ерітіндідегі H2S-тің массалық үлесі (ω, %):
Тақырыптың тесті