محلول ها

محلول ها

اسلاید 1: محلولها 1

اسلاید 2: محلولها، مخلوط های همگنی هستند. . بسته به حالت فیزیکی حل شونده وحلال انواع محلولها وجود دارد که جدول زیر انواع آنها را می بینید. جزئی از محلول که مقدار آن نسبت به سایر اجزاء بیشتر است را حلال و سایر اجزاء را حل شونده می گوئیم.2

اسلاید 3: حداکثر مقدار ماده خالصی که در دمای معین در یک حلال مشخص حل می شود و یک سیستم پایدار را به وجود می آورد، انحلال پذیری آن ماده می گوئیم. حال اگر به چنین محلولی مقداری از جامد را اضافه کنیم بین جامد حل نشده و جامد حل شده درمحلول تعادل زیر به قرار می گردد به چنین محلولی، محلول اشباع می گوئیم.(aq)ماده حل شده در حلال ↔ (S)ماده خالص حل نشده3

اسلاید 4: فرآیند انحلال محلولها را از نظر ساختار ماده حل شونده به دو دسته تقسیم می شوند: الف) محلول هایی که در آنها جسم حل شده یک ترکیب کووالانسی است. ب) محلول هائی که در آنها جسم حل شده یک ترکیب یونی است.به طور کلی مواد قطبی فقط در حلال های قطبی و مواد غیرقطبی در حلال های غیر قطبی حل می شوند.4

اسلاید 5: 1 ) اگر حل شونده و حلال هر دو غیر قطبی یا خیلی کم قطبی باشند تنها نیروی جاذبه پیش آنها نیروی لاندن می باشد و به هر نسبتی می توانند در یک دیگر حل گردند مانند حل شدن ید در تتراکلرید کربن. هنگامیکه جسم حل شده از نظر نیروی بین مولکولی کووالانسی و در حال حل شدن در یک مایع باشد دو حالت ممکن است رخ دهد:2 ) اگر مولکولهای حل شونده و حلال هر دو یا فقط یکی از آنها قطبی باشد به یکی از دو طریق زیر در یکدیگر حل می شوند:5

اسلاید 6: طریقه دوم: مولکول های حل شونده و حلال با یکدیگر ترکیب شده و در یک زوج یون با بارهای مخالف تشکیل می دهند مانند حل شدن اسیدهای قوی در آب. HCl + H2O  H3o + + Cl – طریقه اول : مولکولهای حل شونده با یکدیگر پیوند هیدرژنی تشکیل تشکیل می دهند. مانند انحلال متانول در آب .6

اسلاید 7: هنگامی که جسم حل شونده یک ترکیب یونی باشدیونهای منفی توسط قطب مثبت مولکولهای حلال ویونهای مثبت توسط قطب منفی مولکولهای حلال کشیده شده و جذب می شوند. پس این یونها وارد فضای محلول می گردند. احاطه شدن یونها توسط مولکولهای حلال را حلال پوش شدن می گوئیم و در صورتی که حلالآب باشد، آب پوش شدن گفته می شود . فرآیند حل شدن یک بلور یونی NaClدر آب درشکل روبرو مشاهده می گردد.7

اسلاید 8: یونهای آب پوشیده اغلب کاتیونهای فلزی با شش مولکول آب و بعضی دیگر با چهار مولکول آب پوشیده می شوند.مثال های از کوئوردیناسیون شش تائی عبارتند از : 3+[Cr(H2O)6]Cl2 , Fecl3 . 6H2O, [CO(H2O)6 ] مثال هائی از کوئوردیناسیون چهار تائی عبارتند از : Cl2 [4(Be(H2O] CuSO4 .5H2O , 8

اسلاید 9: عوامل موثر بر انحلال پذیری به طور کلی همجنس در همجنس حل می گردد ولی عواملی از قبیل فشار و دما نیز موثر می باشند. اثر تغییر دما بر انحلال پذیری یک جسم به جذب گرما یا آزاد شدن گرما بستگی دارد.اصل لوشاتلیه می گوید که اعمال هر نوع فشار بر یک سیستم در حال تعادل، موجب می شود که سیستم به نحوی عمل کند که با این فشار مقابله شود و حالت تعادل جدیدتری برقرار گردد. 9

اسلاید 10: اگر یک ماده یونی بخواهد در حلالی حل گردد در ابتدا باید یونهای مثبت و منفی آن از یکدیگر جدا شوند ( عکس انرژی شبکه) و سپس یونهای جدا شده حلال پوشیده شوند. پس بنابراین گرمای انحلال تفاوت انرژی لازم را برای در هم شکستن شبکه بلور وانرژی آزاد شده بر اثر حلال پوش شدن یونها می باشد.10

اسلاید 11: اگر فرآیند انحلال یک ترکیب گرمازا 0) (ΔH < باشد ، طبق اصل لوشاتیله افزایش دما میزان انحلال پذیری کاهش می یابد. شکل روبرو انحلال پذیری تعدادی ماده را به عنوان تابعی از درجه حرارت نشان می دهد.اگر فرآیند انحلال یک ترکیب گرماگیر0) ΔH > (باشد ، افزایش دما طبق اصل لوشاتلیه انحلال پذیری را افزایش خواهد داد.11(aq)ماده حل شونده حل شده ↔ (S)ماده حل شونده

اسلاید 12: تغییرات فشار معمولاً در انحلال پذیری مواد جامد و مایع اثری ندارد اما برای حل شدن یک گاز در مایع مؤثر می باشد . هنری نشان داد که مقدار گاز حل شده در یک حلال متناسب است با فشار گاز در روی محلول. قانون هنری P=KX K: ثابت هنری می باشد که برای هر گاز در دمای معین مقدار مشخصی دارد. :Xکسر مولی حل شونده P : فشار گاز روی محلولتصویر روبرو این قانون را نشان می دهد.12

اسلاید 13: مثال: با توجه به شکل زیر، ΔH انحلال کدام یک از نمکهای زیر مثبت و کدام یک منفی است ؟ 13

اسلاید 14: جواب)در مورد NaCl و KNO3 مقدار ΔH مثبت می باشد. زیرا با افزایش دما انحلال پذیری بیشتر شده است. چون با افزایش دما انحلال پذیری Na2SO4 کاهش می یابد پسΔH انحلال آن منفی می باشد . 14

اسلاید 15: غلظت محلولهابرای بیان نسبت بین حل شونده و حلال ازغلظت استفاده می نمائیم. برای بیان غلظت از واحدهای مختلفی استفاده می نمائیم که در زیر آنها را بررسی می نمائیم.الف) درصد وزنی : جرم ماده حل شده موجود در صد گرم از محلول را درصد وزنی آن می گوئیم . مثلاً یک محلول 10 درصد اسید سولفوریک به این مفهوم می باشد که ده گرم اسید سولفوریک و 90 گرم آب با یکدیگر مخلوط شده و این محلول را درست کرده اند.= درصد وزنی×100 15

اسلاید 16: ب) کسر مولی یا جزء مولی (X) = کسر مولی ماده Aتعداد کل مولهای حل شونده و حلال تعداد مول ماده Aبرای مخلوط A و B خواهیم داشت:16

اسلاید 17: مثال : کسر مولی حلال و حل شونده را در یک محلول آبی ده درصد اسید سولفوریک محاسبه نمائید. 90g/18g/mol =5 mol = تعداد مول آب 0.1 mol= 10g/98g/mol = تعداد مول اسید سولفوریک XH2O = 5/(5+0.1) = 0.98 XH2SO4 = 0.1/(5+0.1) = 0.02 17

اسلاید 18: ج) مولاریته (M) (حجم محلول بر حسب لیتر / تعداد مول حل شونده) M = n / V مولاریته مثال: برای تهیه 250 میلی لیتر محلول اسید نیتریک 2 M ، چند گرم اسید نیتریک 70% نیاز می باشد؟ اگر چگالی اسید نیتریک غلیظ 1.42 باشد ، چند میلی لیتر اسید لازم می باشد؟تعداد مولهای حل شونده موجود در یک لیتر از محلول را مولارتیه آن محلول می گویئم.18

اسلاید 19: برای این گونه محاسبات ابتدا از حجم و سپس غلظت آن استفاده می کنیم. = جرم اسید غلیظ مورد نیاز = حجم اسید غلیظ مورد نیاز 19

اسلاید 20: د) نرمالیته (N) وزن اکی والان حل شده /وزن ماده حل شونده = تعداد اکی والانهای حل شونده تعداد اکی و الان گرمهای ماده حل شده دریک لیتر از محلول را نرمالیته آن محلول می گوئیم. (حجم محلول بر حسب لیتر / تعداد اکی والان حل شونده) N = neq / V نرمالیته ظرفیت حل شونده / جرم مولکولی حل شونده = وزن اکی والانهای حل شونده 20

اسلاید 21: ظرفیت حل شونده بستگی به واکنشی دارد که در آن شرکت می کند. برای اسیدها و بازها ، ظرفیت برابر است با تعداد H+ یا OH- در واکنش واکنشی داده است. در واکنش های اکسایش ، ظرفیت برابر است با تغییر عدداکسایش . به عنوان مثال اگرKMNO4 در یک واکنشی به Mn2+ تبدیل گردد، ظرفیت آن 5 می باشد در حالیکه اگر محصول واکنش MnO2 باشد ، ظرفیت آن 3 می باشد .21

اسلاید 22: مثال : در صورتیکه یون دی کرومات به عنوان یک اکسید کننده عمل کند. برای تهیه 500 میلی لیتر محلول 0.1N چه وزنی از دی کرومات پتاسیم لازم می باشد ؟ مولارتیه این محلول چقدر می باشد ؟Cr2O7 2- 2Cr 3+22

اسلاید 23: جواب) Cr2O7 2- + 14H+ + 6e 2Cr 3+ + 7H2O == وزن اکی والان K2Cr2O749.03 g/eq== وزن K2Cr2O7 مورد نیاز23

اسلاید 24: هـ) مولالیته (m)تعداد مول حل شونده موجود در یک کیلوگرم از حلال را مولالیته آن محلول می گوئیم. (جرم حلا ل بر حسب Kg / تعداد مول حل شونده) m = n / m مولا لیته 24

اسلاید 25: مثال: کسرهای مولی حل شونده و حلال را در یک محلول آبی یک مولال محاسبه نمائید؟25

اسلاید 26: جواب)محلول آبی یک مولال یعنی یک مول حل شونده در 1000 گرم آب بنابراین :1-0.9823 = 0.01777 = X حل شونده تعداد مول آب26

اسلاید 27: حجم سنجی (تیتراسیون) هدف از یک تجزیه حجم سنجی ، یک ماده مجهول با استفاده از واکنش کامل آن با یک ماده استاندارد می باشد . هنگامی که واکنش ماده مجهول و ماده استاندارد کامل شد، تعداد آکی والانهای دو ماده با یکدیگر برابر می باشد. پس بنابراین می توانیم از روابط زیر استفاده نمائیم. N1×V1 = N2 × V2N1 و :V1 نرمالیته و حجم ماده استاندارد 2N و 2V: نرمالیته و حجم ماده مجهول 27

اسلاید 28: گاهی اوقات جرم مشخصی از ماده حل شده را در مقداری آب حل کرده پس تجزیه را انجام می دهیم در این حالت رابطه زیر بین دو ماده بر قرار است . g2 وزن حل شونده بر حسب گرم و eq2وزن اکی والان حل شونده اگر نمونه جامد نا خالص باشد رابطه فوق به رابطه زیر تبدیل می گردد.P2 درجه خلوص حل شونده (حجم بر حسب لیتر) ( حجم بر حسب میلی لیتر )28

اسلاید 29: مثال : نمونه خالصی از یک اسید جامد به وزن 0.2676 گرم را در 100 ml آب حل کرده و با مقدار 35.68 ml از یک محلول قلیایی 0.119 N خنثی می کنیم. وزن آکی والان اسید را حساب کنید. اگر این اسید دو پروتونی باشد ، جرم مولکولی آن چقدر است ؟29

اسلاید 30: جواب)= 126.06 g/mol 63.03 × 2= وزن مولکولی اسید30