Растворы жидкие, твердые, газообразные

1. Растворы

2.

• Растворами называются гомогенные
системы переменного состава,
состоящие из двух или более
компонентов.
• Раствор состоит из растворенного
вещества и растворителя.
• Растворитель вода – водный раствор

3.

Растворы
Жидкие
Твердые
Газообразные

4.

По растворимости в воде вещества
делятся на 3 группы:
• Хорошо растворимые («р») более 10г
вещества в 1 л воды при температуре
20оС (сахар в воде);
• Малорастворимые – «м» 0,01 – 10г на
1л воды (сульфат кальция – гипс в
воде);
• Практически нерастворимые – «н»
менее 0,01 г.

5.

Растворы бывают:
• Разбавленные
• Концентрированные
• Насыщенные
• Пересыщенные

6. Концентрация

• Концентрацией раствора называется
количество растворенного вещества,
содержащегося в определенном
количестве раствора или растворителя.

7. Способы выражения концентрации растворов

Массовая концентрация, массовая доля
– отношение массы растворенного
вещества m(р.в.) к массе всего раствора
m(р-ра)
m( р.в.)
100 %
m( р ра)

8.

Молярная концентрация, молярность СМ
(М) – число молей растворенного
вещества nр.в-ва, содержащегося в 1 л
раствора Vр-ра. [моль/л]
CM
n
V
р.в.
р ра
m р.в.
M р.в. V р ра

9.

0,1М – децимолярный;
0,01М – сантимолярный;
0,02М – двусантимолярный;
0,001М – милимолярный.
Пример. 1,5М раствор H2SO4 или
СМ = 1,5 моль/л H2SO4
В 1 л раствора - 1,5 моля H2SO4
или
в 1 л раствора содержится
1,5 ∙ 98 = 147 г,
где 98 – молярная масса H2SO4

10.

В общем виде:
в 1 л раствора содержится См ∙ М
в заданном V раствора содержится Х г

11.

Эквивалентная концентрация,
нормальность CН число эквивалентов
растворенного вещества nэ,
содержащихся в 1 л раствора Vр-ра
[моль/л]
Cн
n
э
V
р ра
m р.в.
M р.в. V р ра
э

12.

0,1н – децинормальный;
0,01н – сантинормальный;
0,001н – милинормальный.
Если в растворе содержится
1 эквивалент вещества,
то это 1Н раствор.
Один эквивалент весит эквивалентную
массу.

13.

Пример. 0,75н раствор H2SO4 или
CН = 0,75 моль/л H2SO4
В 1л раствора - 0,75 моль H2SO4
или
в 1 л раствора содержится
0,75 ∙ 49 = 36,75 г,
где 49 – эквивалентная масса H2SO4
В общем виде:
в 1 л раствора содержится СН ∙ МЭ
в заданном V раствора содержится Х г

14.

Моляльная концентрация, моляльность
Cm – число молей растворенного
вещества nр.в., приходящихся на 1 кг
растворителя mр-ля. [моль/кг]
Cm
m р .в .
М р .в . m р л я
Пример. 2m раствор H2SO4
2 моля приходятся на1000 г растворителя
(т.е. воды)
Cm∙Мр.в.приходятся на1000 г растворителя

15.

Титр Т – показывает количество граммов
растворенного вещества mр.в.,
содержащихся в 1 мл раствора Vр-ра.
[г/мл]
Сн М э
Т
1000
Сн – нормальная концентрация
Мэ – молярная масса эквивалента
растворенного вещества

16.

• Если растворы имеют разную
нормальность, то применяют:
Закон эквивалентов для растворов:
Объемы реагирующих веществ
обратно пропорциональны их
нормальностям.
V1Cн1 = V2Cн2

17. НЕФТЬ КАК ДИСПЕРСНАЯ СИСТЕМА

18.

Дисперсные системы — это
микрогетерогенные системы с сильно
развитой внутренней поверхностью раздела
между фазами.
Дисперсная
система
Дисперсионная
среда
Дисперсная
фаза

19.

Дисперсионная среда - непрерывная
фаза (тело), в объёме которой распределена
другая (дисперсная) фаза в виде мелких
твёрдых частиц, капелек жидкости или
пузырьков газа.
Дисперсная фаза - совокупность мелких
однородных твёрдых частиц, капелек
жидкости или пузырьков газа, равномерно
распределённых в окружающей
(дисперсионной) среде.

20.

21. Классификация дисперсных систем

ДИСПЕРСНЫЕ
СИСТЕМЫ
ГРУБОДИСПЕРСНЫЕ
СИСТЕМЫ
Размеры частиц
> 100 нм
ЭМУЛЬСИЯ
АЭРОЗОЛИ
СУСПЕНЗИИ
КОЛЛОИДНЫЕ
СИСТЕМЫ
Размеры частиц
1-10 нм
ЗОЛЬ
ИСТИННЫЕ
РАСТВОРЫ
Размеры частиц
< 1 нм
ГЕЛЬ
ИОННЫЕ
МОЛЕКУЛЯРНЫЕ
МОЛЕКУЛЯРНОИОННЫЕ

22. Грубодисперсные системы (взвеси)

Эмульсии — это дисперсные системы, в которых и
дисперсная фаза и дисперсионная среда являются жидкостями,
взаимно не смешивающимися. Из воды и масла можно
приготовить эмульсию длительным встряхиванием смеси.
Примером эмульсии является молоко, в котором мелкие шарики
жира плавают в жидкости.
Суспензии — это дисперсные системы, в которых
дисперсной фазой является твердое вещество, а дисперсионной
средой — жидкость, — причем твердое вещество практически
нерастворимо в жидкости. Чтобы приготовить суспензию, надо
вещество измельчить до тонкого порошка, высыпать в жидкость,
в которой вещество не растворяется, и хорошо взболтать
(например, взбалтывание глины в воде). Со временем частички
выпадут на дно сосуда. Очевидно, чем меньше частички, тем
дольше будет сохраняться суспензия.
Аэрозоли - взвеси в газе мелких частиц жидкостей
или твёрдых веществ.

23. Коллоидные растворы

Золи получают дисперсионными и конденсационными методами.
Диспергирование чаще всего производят при помощи особых
“коллоидных мельниц”. При конденсационном методе коллоидные
частицы образуются за счет объединения атомов или молекул в
агрегаты. При протекании многих химических реакций также
происходит конденсация и образуются высокодисперсные системы
(выпадение осадков, протекание гидролиза, окислительновосстановительные реакции и т.д.) - кровь, лимфа…
Гели. При определенных условиях коагуляция (явление
слипания коллоидных частиц и выпадения их в осадок)
золей приводит к образованию студенистой массы,
называемой гелем. В этом случае вся масса коллоидных
частиц, связывая растворитель, переходит в своеобразное
полужидкое-полутвердое состояние. - желатин, желе,
мармелад.

24. Истинные растворы

Молекулярные – это водные растворы
неэлектролитов – органических веществ (спирта,
глюкозы, сахарозы и т.д.);
Ионные – это растворы сильных электролитов
(щелочей, солей, кислот – NaOH, K2SO4,HNO3,
HClO4);
Молекулярно – ионные – это растворы слабых
электролитов (азотистой, сероводородной кислот
и др.).

25. Классификация

по агрегатному состоянию
дисперсионной среды и дисперсной
фазы:
Твердое
вещество
Газ
Жидкость

26. Дисперсная среда: твердое вещество

Дисперсная фаза – газ:
Почва, текстильные ткани,
кирпич и керамика, пористый
шоколад, порошки.
Дисперсная фаза – жидкость:
Влажная почва, медицинские
и косметические средства.
Дисперсная фаза – твердое
вещество:
Горные породы, цветные
стекла, некоторые сплавы.

27. Дисперсная среда: газ

Дисперсная фаза – газ:
Всегда гомогенная смесь
(воздух, природный газ)
Дисперсная фаза – жидкость:
Туман, попутный газ с
капельками нефти, аэрозоли.
Дисперсная фаза – твердое
вещество:
Пыли в воздухе, дымы,
смог, песчаные бури.

28. Дисперсная среда: жидкость

Дисперсная фаза – газ:
Шипучие напитки, пены.
Дисперсная фаза – жидкость:
Эмульсии: нефть, крем,
молоко; жидкие среды
организма, жидкое содержимое
клеток.
Дисперсная фаза – твердое
вещество:
Золи, гели, пасты.
Строительные растворы.

29. Значение дисперсных систем

Для химии наибольшее значение имеют
дисперсные системы, в которых средой
является вода и жидкие растворы.
Природная вода всегда содержит растворённые
вещества. Природные водные растворы
участвуют в процессах почвообразования и
снабжают растения питательными
веществами. Сложные процессы
жизнедеятельности, происходящие в
организмах человека и животных, также
протекают в растворах. Многие
технологические процессы в химической и
других отраслях промышленности, например
получение кислот, металлов, бумаги, соды,
удобрений протекают в растворах.

30.

Нефть - это сложная многокомпонентная смесь, которая в
зависимости от внешних условий проявляет свойства
молекулярного раствора или дисперсной системы

31.

Особую группу коллоидных частиц образуют молекулы поверхностноактивных веществ (ПАВ). Они отличаются способностью переходить из
растворов на поверхность жидкостей и твердых тел или
концентрироваться на поверхности раздела «раствор –
несмешивающаяся с ним жидкость или нерастворимое твердое тело».
Поверхностная активность зависит от строения молекул ПАВ, которые
состоят из двух частей: полярной, растворимой в полярной жидкости
(вода ), и неполярной, растворимой в неполярных жидкостях
(углеводороды ).
Примерами ПАВ могут служить жирные кислоты, спирты, мыла.
Схематически полярную группу молекул изображают кружком, а
неполярную – палочкой.
На поверхности раздела полярной и неполярной жидкостей (такие
жидкости не смешиваются), например воды и масла, молекулы ПАВ
располагаются таким образом, что полярная часть находится в первой
жидкости, а неполярная – во второй. Этим обеспечивается их более
высокая «растворимость», чем в любой из жидкостей в отдельности. Это
и есть одна из причин поверхностной активности ПАВ.

32.

33.

Увеличение добычи нефти идет как путем освоения новых месторождений, так
и путем интенсификации добычи в эксплуатируемых месторождениях. Второй
путь экономически выгоднее, хотя и сложнее технически. Достаточно сказать,
что по ряду причин нефтеотдача нефтяного пласта редко превышает 50% от
потенциала. Интенсификация добычи нефти опирается на углубленное
изучение закономерностей ее движения в нефтяном пласте. Нефть при
добыче проходит через дисперсные и пористые породы. Сечение пор лежит в
пределах долей мм, причем они могут быть заполнены водой. Движение
нефти через эти поры зависит от смачиваемости нефтью стенок горных
пород, образования адсорбционных слоев и пленок нефти, а также от
реологических свойств нефти в этих условиях.
Смачивание – процесс взаимодействия жидкости с поверхностью твердого
тела. Он характеризуется краевым углом смачивания, теплотой смачивания
и адгезией, т.е. силой прилипания капли к твердому телу. Краевой угол
смачивания – это угол между касательной к поверхности капли, лежащей на
поверхности твердого тела и плоскостью этого тела.

34.

Рис.6.2. Краевые углы смачивания твердых тел жидкостями:
а – капли воды на стекле и парафине;
б – капли масла на стекле и парафине.
Если угол меньше 900, жидкость смачивает поверхность, если больше
900, не смачивает. Полярная жидкость (вода) смачивает гидрофильную
поверхность, неполярная жидкость (углеводороды) смачивает
гидрофобную поверхность.

35.

Минералы, образующие нефтяные пласты и слои горных пород, через
которые нефть подтекает к скважине, гидрофильны. Это препятствует
движению нефти и особенно вытеснению ею грунтовой воды. Но, с другой
стороны, гидрофильность горных пород облегчает вытеснение нефти
закачиваемой под нее водой.