Реферат на тему растворы

Обновлено: 19.05.2024

Вокруг нас нет практически чистых веществ - все они находятся в виде смесей, а чаще - растворов. Наш организм не исключение - все жизненно важные вещества, поступающие в организм, уваиваются после того , как будут растворены в жидких средах организма.
Именно поэтому изучение природы и свойств растворов имеет огромное значение как с научной , так и с практической точки зрения;зная, какие процессы происходят в растворах внутри нас, можно научится управлять ими. Этот путь широко исследуется , в том числе и химиками, посколько имеет большое значение для современной медицины.
[sms]
ТЕОРИЯ РАСТВОРОВ

Объектом рассмотрения в рамках данного реферата являются молекулярные (истинные) растворы, т. е. такие системы, в которых смешиваются молекулы растворителя и растворенного вещества.
Истинные растворы являются гомогенными; визуально разделить растворитель и растворенное вещество невозможно. На молекулярном уровне растворитель и растворенное вещество взаимодействуют между собой. Об этом свидетельствует изменение объема раствора (он не равен сумме объемов взятых для приготовления раствора веществ). Это, а также выделение или поглощение теплоты при растворении, говорит о том, что растворы нельзя считать механическими смесями. Для их компонентов характерно химическое взаимодействие. Рассматривая свойства растворов, необходимо учитывать этот факт.
Как растворитель , так и растворенное вещество могут находиться в различных агрегатных состояниях. Однако наиболее часто встречаются и находят более широкое применение растворы в жидкостях, причем первое место по популярности среди растворителей занимает вода.
Вещества в различных агрегатных состояниях растворяются в воде при различных условиях. Если несколько различных веществ находятся в одинаковом агрегатном состоянии, то на их растворимость существенно влияет их природа.
Растворимость газов в воде обратно пропорциональна температуре растворителя. Кроме того, большая часть газов плохо растворяется в воде из-за того, что вода - полимерный растворитель.
Жидкости растворяются в воде в большинстве случаев ограниченно.Изменение температуры влияет на растворимость различных жидкостей по-разному.
Растворимость в воде твердых веществ также зависит от природы вещества, однако преимущественно с ростом температуры она увеличивается.

Буферные растворы
Важной характеристикой раствора является его кислотность (или щелочность) . Эта велечина отражает концентрацию ионов Н +
(или ОН - ) и обозначается рН( реже рОН):
рН= - Ig[ H + ] , где [ H + ] - концентрация ионов Н + ,
Для выражения реакции среды пользуются величиной [H+] , принимая во внимание , что в чистой воде
[H + ] = [OH]= 10 -7 моль/л
рН =рОН=7
Для любого раствора рН + рОН =14
В зависимости от концентрации ионов Н + среда раствора может быть кислой ( рН = 0-7 ), щелочной ( рН = 7-14 ) и нейтральной ( рН=7).
Часто бывает необходимо, чтобы среда раствора не изменялась, несмотря на протекающие в растворе реакции ( продукты этих реакций способны влиять на среду раствора 0 . Для этих случаев используются буферные растворы- это растворы, способные практически сохранять рН при добавлении умеренных количеств кислот и щелочей.

Важным свойством растворов является осмос (в переводе с греческого-давление, толчок). Представим себе сосуд, разделенный на две части полупроницаемой мембраной. Мембрана является полупроницаемой, поскольку через неё могут проходить молекулы только одного вида. В нашем случае это молекулы растворителя. Поместим в оба отсека сосуда растворы одного вещества, но чтобы их концентрации отличались. Молекулы растворителя будут перемещатся через мембрану из отсека с раствором меньшей концентрации в отсек с раствором, концентрация которого больше. Это одностороннее перемещение молекул и является осмосом. Сила, вызывающая осмос, называется осмотическим давлением.
Тот из двух растворов, в котором осмотическое давление больше , называется гипертоническим, а тот, в котором меньше, - гипотоническим Молекулы растворителя будут перемещаться из гипотонического раствора в гипертонический до тех пор, пока осмотические давления не сравняются.

РОЛЬ РАСТВОРОВ В ОРГАНИЗМЕ ЧЕЛОВЕКА

Если рассмотреть реакции между различными веществами, протекающие в организме, то мы увидим, что практически все они протекают в растворах.Поскольку практически все жидкие системы организма человека представляют собой растворы, то становится понятной важность изучения свойств растворов и условий протекания в них реакций.
Процесс растворения различных веществ в различных жидкостях - это процесс огромной важности для организма человека. Большое физиологическое значение имеет растворяемость в жидких средах организма различных газов, в особенности кислорода 0₂, оксида углерода(IV) С0 ₂ , азота N₂ и других.Большую важность в этом процессе имеет и характер среды, в которой происходит растворение. Громадное влияние на состояние организма оказывает изменение внешних условий, в связи с чем изменяется растворимость газов в крови. Например, если существенно изменится давление, то результат для организма ножет быть самым плачевным. Представим себе ситуацию - водолаз быстро поднимается с глубины. При этом давление понижается, а, следовательно, растворимость газов в жидкостях уменьшается. В результате из крови начинают бурно выделяться растворенные в ней газы. Образующиеся пузырьки представляют большую опасность - они могут закупорить мелкие кровеносные сосуды, что может вызвать гибель человека. То же наблюдается при разгерметизации самолетов, космических кораблей и скафандров космонавтов.
При значительном понижении давления довольно велика вероятность алкалоза - недомогания, вызванного высокой щелочностью крови. Чаще всего это наблюдается у альпинистов. В разреженной атмосфере резко снижается концентрация растворенного в крови С0₂, что приводит к сверхактивной вентиляции легких. В результате заметно возрастает щелочность крови.
Для борьбы с описанным явлением используется раствор лимонной кислоты.

ОСМОС В ОРГАНИЗМЕ ЧЕЛОВЕКА

Буферные системы организма

Здоровье организма во многом зависит от того, насколько постоянны характеристики жидкостных систем организма. Поскольку главным растворителем в организме является вода, то важным показателем состояния жидкостных систем служит рН. Колебания уровня рН могут привести к нарушению жизнедеятельности организма и даже к гибели.
Чтобы уровень рН оставался постоянным, в организме человека функционируют следующие буферные системы:
1) гидрокарбонатная;
2) фосфатная;
3) аминокислотная;
4) белковая.
Гидрокарбонатная буферная система состоит из угольной кислоты и её натриевой или калиевой кислой соли. Соотношение между компонентами этой буферной системы Н₂0 • С0₂: NaHC0₃ = 1:20. По силе это наиболее мощная буферная система крови - на ее долю приходится 53 % общего буферного действия крови.
Рассмотрим действие гидрокарбонатного буфера. Пусть в систему добавлены сильная кислота или щелочь. Компоненты буфера вступают в peaкцию следующим образом:

Как видим, принцип действия буфера заключается в том, чтобы превращать вещества, способные существенно изменить рН крови (NaOH, НСl), в вещества не изменяющие среды раствора (Н₂О, NaCl), и компоненты буферного раствора (NaHC₃ H₂0 С0₂).
Фосфатная буферная система состоит из кислых солей фосфорной кислоты: гидрофосфата Na₂HP0₄ и дигидрофосфата NaH₂PO_{4 .} По важности в крови эта система занимает второе место, тогда как в тканях и некоторых биологических жидкостях (например, в пищеварительных соках) фосфатный буфер составляет основу буферных систем.
Аминокислотные буферные системы представляют собой водные растворы аминокислот, которые подвергались гидролизу по уравнению

Белковые буферные системы обеспечивают буферное действие тканей и клеток организма. В общем виде белковый буфер может быть представлен следующими уравнениями:

Данный буфер может образовываться белками плазмы, гемоглобином и оксигемоглобином.
Без сомнения, в .рамках одного реферата невозможно раскрыть все многообразие функций растворов в организме. Однако даже приведенных фактов достаточно для того, чтобы понять, насколько важной отраслью является химия растворов и как важно ее изучение.[/sms]

Растворы имеют колоссальное значение в жизни человека, животных и растений; многие процессы, протекающие в земной коре и на ее поверхности, неизбежно связаны с растворами; наконец, фактически ни одно промышленное производство не обходится без участия растворов в широком понимании этого слова. Не случайно, поэтому изучением растворов занимались ученые многих поколений. Можно сказать, что проблема явления растворения и исследования природы различных растворов проходит красной нитью через всю историю химии.

Прикрепленные файлы: 1 файл

Введение.docx

1. Общая характеристика

Раствор - однофазная, гомогенная, многокомпонентная система переменного химического состава. Практически все жидкости, имеющиеся в природе, представляют собой растворы. Кроме раствора, существуют газовые (газовать) растворы - их принято называть газовыми смесями (например, воздуха) и твердые растворы (например, некоторые сплавы). Как правило, под раствором понимают жидкую молекулярно-дисперсную систему (так называемые истинные растворы, англ. true solution ). Растворителем называют компонент, концентрация которого существенно больше концентрации других компонентов. Растворитель в чистом виде имеет тот же агрегатное состояние, что и раствор. Процесс образования раствора заключается в разрушении связей между молекулами (ионами) исходного вещества и образовании новых связей между молекулами (ионами) растворенного вещества и растворителя. По концентрации растворенного вещества растворы подразделяют на насыщенные, ненасыщенные и пересыщение. По наличию или отсутствию электролитической диссоциации растворенного вещества на ионы различают растворы электролитов и растворы неэлектролитов. Кроме того, выделяют растворы полимеров, главная особенность которых - очень большая разница в размерах молекул растворителя и растворенного вещества.

В растворах протекает много природных и промышленных процессов. С ними связано формирование залежей ряда полезных ископаемых, их добыча и переработка, разделения веществ, глубокое очищение и т.д.

По своим свойствам растворы занимают промежуточное место между механическими смесями и химическими соединениями. От механических смесей они отличаются главным образом своей однородностью и выделением или поглощением тепла при образовании, а от химических соединений тем, что состав их устойчивое и может изменяться в достаточно широких пределах.

Растворы характеризуются также рядом определенных свойств, отличных от свойств их составных частей. В частности, они отличаются от своих составных частей плотностью, температурой замерзания и кипения и другими свойствами. Растворы могут быть в жидком, твердом и газообразном состоянии. Примером первых могут служить растворы сахара, соли и спирта в воде. Твердые растворы - это разные металлические сплавы: меди или серебра в золотые, никеля в меди и т.п. Газообразными растворами собой смеси различных газов, например воздуха.

3. Растворитель и растворенное вещество

Растворитель - это компонент раствора, агрегатное состояние которого не изменяется при образовании раствора, или содержимое, которого преобладает над содержанием других компонентов. Компонентами раствора являются: растворитель и растворении вещества.

Растворитель и растворенное вещество. Каждый раствор состоит из растворителя и растворенного вещества. Растворителем называют обычно вещество, служит средой для растворенного вещества и в чистом виде находится в том же агрегатном состоянии, что и создаваемый раствор. Однако иногда трудно сказать, вещество является растворителем, а какая - растворенным веществом, особенно когда оба вещества взаимно растворяются друг в друге в неограниченном количестве (как спирт и вода). В таких случаях растворителем называют то вещество, которого в растворе больше.

Наиболее распространенным и практически важным растворителем является вода. Вода морей и океанов является естественным раствором, который имеет солено-горький вкус. В среднем в 1 кг морской воды содержится 35 г растворенных веществ - средняя соленость морской воды составляет 35? В состав морской воды входит более ста веществ, образованных из почти всех известных в природе химических элементов. Как растворители используют также другие вещества: ацетон, бензин, спирт и т.д., но значительно реже.

4 Насыщение растворов

4.1. Насыщенный раствор

В определенном количестве воды при данной температуре может растворяться только определенное количество вещества, а избыток ее остается нерастворимым. Раствор, в котором взята вещество при данной температуре больше не растворяется, называется насыщенным.

При изготовлении насыщенного раствора к растворителю добавляют обычно такое количество вещества, чтобы часть ее оставалась нерастворимой, сколько бы раствор не размешивали и не взбалтывали. Однако в практике обычно пользуются ненасыщенными растворами, то есть такими, в которых при данной температуре вещество может еще растворяться (до образования насыщенного раствора).

4.2. Пресыщенный раствор

Кроме насыщенных и ненасыщенных, известны еще так называемые пересыщенные растворы, в которых вещества в растворенном состоянии больше, чем нужно для получения насыщенного раствора. Но пересыщенные растворы встречаются сравнительно редко, и они образуют лишь некоторые вещества, например декагидрат сульфата натрия - Na ₂ SO ₄ ? 10H ₂ O, пентагидраттиосульфату натрия - Na ₂ S ₂ O ₃ ? 5H ₂ O и т.д.. Пресыщенные растворы очень неустойчивы и довольно легко разлагаются с выделением избытка растворенного вещества и образованием насыщенного раствора.

4.3. Концентрированный и разбавленный растворы

Не следует путать понятия насыщенный и ненасыщенный растворы с понятиями концентрированный и разбавленный. Названия концентрированный и разбавленный указывают лишь, на степень вещества, содержащегося в данном количестве растворителя, и ничего не указывают на степень его насыщения.

Концентрированный раствор может быть и насыщенным, и ненасыщенным. Например, если в 100 г воды при 100? C растворить 200 г нитрата калия KNO _3, то такой раствор будет достаточно концентрированным, но ненасыщенным, так как для получения насыщенного раствора при этих условиях нужно растворить не 200, а 245 г этой соли. Второй пример: если в 100 г воды при обычной температуре растворить в одном случае 0,10 г Ca (OH) _2, а во втором - 0,16 г, то оба раствора будут очень разбавленные и вместе с тем первый из них будет ненасыщенным, а второй - насыщенным.

5. Значение растворов

Водные растворы играют огромную роль в природе и практической деятельности человека. Достаточно сказать, что растения берут из почвы все необходимые для их роста питательные вещества только в виде водных растворов. Поэтому своевременное поступление воды в почву имеет такое большое значение для нормального развития растений и обеспечения высокого урожая сельскохозяйственных культур. Процессы пищеварения и усвоения пищи человеком и всеми животными тоже связаны с переводом питательных веществ в раствор. Растворы в жизни человека имеют очень большое значение т.к. практически всё существование человека на них основано. Например, вода, которая является очень разбавленным раствором. В ходе эволюции вода создала окружающую нас природу, живой мир, да и самого человека: именно водная среда (Мировой океан) могла обеспечить все требования к возникновению и развитию жизни. Именно она стала основателем, при специфических внешних условиях, жизни на Земле. Вода обеспечивает существование жизни на нашей планете: сложнейшие биохимические реакции в клетках животных и растительных организмов могут протекать только при наличии воды. С точки зрения химиков живое вещество – это водный раствор, и почти все процессы, обеспечивающие его жизнедеятельность, сводятся к химическим реакциям в водном растворе. Человечество издавна уделяло большое внимание воде, поскольку было хорошо известно, что там, где нет воды, нет и жизни. Вода находится в постоянном и активном круговороте. Его движущей силой является Солнце, а основным источником воды – Мировой океан. Круговорот воды – исключительно важный процесс. Он обеспечивает сушу пресной водой, которая постоянно возобновляется, в процессе этого круговорота, вода разрушает и растворяет твердые породы на суши и переносит их в другие места, с образованием наносов. В здоровом организме взрослого человека наблюдается состояние водного равновесия, или водного баланса. Оно заключается в том, что количество воды, потребляемое человеком, равно количеству воды, выводимой из организма. Водный обмен является важной составной частью общего обмена веществ живых организмов, в том числе и человека. Общий объем воды, потребляемый человеком в сутки при питье и с пищей, составляет 2-2,5 л. Благодаря водному балансу столько же воды выводится из организма. Через почки и мочевыводящие пути удаляется около 50-60% воды. При потере организмом человека 6-8 % влаги сверх обычной нормы повышается температура тела, краснеет кожа, учащается сердцебиение и дыхание, появляется мышечная слабость и головокружение, начинается головная боль. Потеря 10% воды может привести к необратимым изменениям в организме, а потеря 15-20% приводит к смерти, поскольку кровь настолько густеет, что с ее перекачкой не справляется сердце. Так же человеку требуется вода для приготовления пищи. В качестве питьевой может быть использована природная вода, если она не содержит вредных микроорганизмов, а также вредных минеральных и органических примесей, если она прозрачна, бесцветна и не имеет привкуса и запаха. Природные воды, содержащие соли, растворенные газы, органические вещества в более высоких концентрациях, чем питьевая вода, называются минеральными. Поскольку вода является очень хорошим растворителем, в природе она всегда содержит растворимые вещества, так как не существует абсолютно нерастворимых веществ. Их количество и характер зависят от состава пород, с которыми вода находилась в контакте. Наименьшее количество примесей и растворенных веществ содержится в дождевой воде. Однако даже она содержит растворенные газы, соли, твердые частицы. Соли, содержащиеся в дождевой воде, попадают в нее из океанов и морей.

Доказательство значимости соли можно легко найти в истории — известны небывалые по масштабам соляные бунты, когда из-за нехватки этого вещества в стране народ отказывался подчиняться своему правительству.

Соль или раствор соли используют в лечебной практике (для компрессов, ванн, промывочных жидкостей), в быту (приготовление пищи, народная медицина), в химических лабораториях и пр. Несмотря на достаточно высокую эффективность соли, надо учитывать, что ее чрезмерное употребление употребление может привести к нежелательным последствиям. Высокий уровень потребления соли может задерживать жидкость в организме, в кровеносной системе, привести к головной боли. Поэтому соль или раствор соли мы советуют использовать разумно и с особой осторожностью.

Без растворов не могут работать металлургические и химические заводы, предприятия лёгкой и пищевой промышленности, бытового обслуживания, медицинские учреждения.

В природе и в жизни человека растворы играют очень большую роль, потому что без них Жизнь не могла бы существовать. Без растворов воды люди бы могли наверно прожить только неделю, а без газового раствора т.е. кислорода всё человечество и животные погибли бы за считанные минуты.

Функция "чтения" служит для ознакомления с работой. Разметка, таблицы и картинки документа могут отображаться неверно или не в полном объёме!

Если в сосуд с водой поместить кристаллы поваренной соли, сахара или перманганата калия (марганцовки), то мы можем наблюдать, как количество твердого вещества постепенно уменьшается. При этом вода, в которую были добавлены кристаллы, приобретает новые свойства: у нее появляется соленый или сладкий вкус (в случае марганцовки появляется малиновая окраска), изменяется плотность, температура замерзания и т.д. Полученные жидкости уже нельзя назвать водой, даже если они неотличимы от воды по внешнему виду (как в случае с солью и сахаром). Это – растворы. Растворы - однородная многокомпонентная система, состоящая из растворителя, растворённых веществ и продуктов их взаимодействия.Растворы не отстаиваются и сохранятся все время однородными. Если раствор профильтровать через самый плотный фильтр, то ни соль, ни сахар, ни марганцевокислый калий не удается отделить от воды. Следовательно, эти вещества в воде раздроблены до наиболее мелких частиц – молекул. Молекулы могут опять собраться в кристаллы только тогда, когда мы выпарим воду. Таким образом, растворы – это молекулярные смеси.

По агрегатному состоянию растворы могут быть жидкими (морская вода), газообразными (воздух) или твёрдыми (многие сплавы металлов).Размеры частиц в истинных растворах - менее 10-9 м (порядка размеров молекул).

Любой раствор состоит из растворителя и растворенного вещества. В приведенных примерах растворителем является вода. Но не всегда обязательно вода является растворителем. Например, можно получить раствор воды в серной кислоте. Здесь растворителем будет кислота. Можно приготовить и растворы кислоты в воде.

Из двух или нескольких компонентов раствора растворителем является тот, который взят в большем количестве и имеет то же агрегатное состояние, что и раствор в целом.

** Существуют растворы не только жидкие, но и газовые и даже твердые. Например, воздух – раствор кислорода и еще нескольких газов в азоте. Сплавы металлов представляют собой твердые растворы металлов друг в друге. Газы, как мы уже знаем, способны растворяться в воде.

Давайте разберемся в том, как происходит растворение веществ. Для этого понаблюдаем, как растворяется добавленный в чай сахар. Если чай холодный, то сахар растворяется медленно. Наоборот, если чай горячий и размешивается ложечкой, то растворение происходит быстро.

Попадая в воду, молекулы сахара, находящиеся на поверхности кристаллов сахарного песка, образуют с молекулами воды донорно-акцепторные (водородные) связи. При этом с одной молекулой сахара связывается несколько молекул воды. Тепловое движение молекул воды заставляет связанные с ними молекулы сахара отрываться от кристалла и переходить в толщу молекул растворителя (рис. 7-2).

Рис. 7-2. Молекулы сахара (белые кружочки), находящиеся на поверхности кристалла сахара, окружены молекулами воды (темные кружочки). Между молекулами сахара и воды возникают водородные связи, благодаря которым молекулы сахара отрываются от поверхности кристалла. Молекулы воды, не связанные с молекулами сахара, на рисунке не показаны.

Молекулы сахара, перешедшие из кристалла в раствор, могут передвигаться по всему объему раствора вместе с молекулами воды благодаря тепловому движению. Это явление называется диффузией.

Зарегистрируйся, чтобы продолжить изучение работы

1.1.Растворы
Раствор (истинный раствор) – гомогенная система переменного состава, состоящая из двух или большего числа компонентов, которые раздроблены до размеров атомов, ионов или молекул. Если же частицы в растворе имеют размер более 10-10м., то такие системы называются дисперсными и их изучает коллоидная химия. В моей работе речь пойдет об истинных растворах.
Раствор всегда должен содержать не менее двух компонентов: это обязательное условие существования растворов. Один из компонентов – растворитель – компонент, который находится в том же агрегатном состоянии, что и сам раствор, либо же мы можем сказать, что этот компонент при растворении не изменяет своего агрегатного состояния . Второй компонент – растворенное вещество. Но иногда, сложно определить растворитель и растворенное вещество, тогда говорят, что растворитель- то вещество, которого в растворе больше.
1.2. Природа растворения
Создателем химической теории растворов, объяснившей природу растворения веществ, является Д.И.Менделеев (рис.1), который экспериментально доказал, что растворение любого вещества сопровождается выделением или поглощением теплоты, при растворении некоторых веществ образуются окрашенные растворы и смешение компонентов является не механическим, а химическим процессом.
Также имела место быть и физическая теория растворов, которая утверждала, что процесс растворения это распределение вещества в инертной среде без химического взаимодействия, потому что движение частиц приравнивалось к хаотическому движению молекул газа, действительно физическая теория растворов применима для газовых растворов.
Продукты взаимодействия растворителя с растворенным веществом- сольваты, а процесс называется сольватация, то есть растворение, по-другому, мы тоже можем назвать сольватацией. В основном, сольваты, малоустойчивые соединении, но есть и некоторые устойчивые – кристаллогидраты, которые удерживают воду даже в твердом состоянии.

Рисунок 1. Дмитрий Иванович Менделеев.

Раздел 2. Типы растворов

Существуют различные классификации растворов. Рассмотрим их.
1.Типы растворов по агрегатному состоянию: (рис.2)
-жидкие
-газообразные
-твердые

Твердый раствор
Жидкий раствор
Газообразный раствор

Рисунок 2. Примеры растворов в разных агрегатных состояниях.

Типы растворов по содержанию растворенного вещества:
-ненасыщенные (меньше растворяемого вещества, чем в насыщенном растворе)
-насыщенные (вещество больше не растворяется)
-перенасыщенные (больше растворяемого вещества, чем в насыщенном растворе)
3. Типы растворов по наличию частиц (рис.3):
-молекулярные (спирт, органические кислоты, глюкоза,сахароза)
-ионные (сильные электролиты, щелочи, соли)
-молекулярно-ионные (растворы слабых электролитов: азотной, сероводородной кислоты).
Ионный раствор
Молекулярный раствор
Молекулярно-ионный раствор

Рисунок 3. Примеры растворов по наличию частиц.
Типы растворов по концентрации:
- разбавленные
- концентрированные
4

Читайте также: