Способы выражения концентрации растворов: массовая доля, молярная концентрация, нормальная концентрация, титр.

Растворы – это сложные однородные системы, состоящие из двух и более компонентов, одним из которых является растворитель.

Важной характеристикой раствора является его состав. Для приблизительного выражения концентрации растворов применяют термины разбавленный и концентрированный растворы.

Разбавленный раствор содержит очень малое количество растворенного вещества по сравнению с количеством растворителя.

Концентрированный раствор содержит такие количества растворенного вещества, которые соизмеримы с количеством растворителя.

Насыщенным называется такой раствор, который находится в динамическом равновесии с избытком растворяемого вещества.

Для более точного выражения состава растворов используются:

1. Массовая доля – отношение массы растворенного вещества к массе раствора. Она выражается в долях единицы, в процентах.

ω = m(в-а)/m(р-а).

2. Молярная концентрация (молярность) – отношение количества растворенного вещества к объёму раствора:

См = n(в-а)/V(р-а) (моль/л).

3. Молярная концентрация эквивалента (эквивалентная, нормальная концентрация, нормальность) – отношение количества вещества-эквивалента растворенного соединения к объёму раствора:

Сэкв = nэкв(в-а)/V(р-а) (моль-экв/л).

4. Титр – отношение массы в граммах растворенного вещества к объёму раствора, выраженному в миллилитрах:

Т = m(в-а)/V(р-а) (г/мл).__

Водород: положение элемента в периодической системе, строение атома, энергетическая диаграмма, электронная формула, степени окисления (связать с электронным строением). Биологическая роль элемента.

Водород – важнейший биогенный элемент, один из четырех элементов, составляющих органическую основу живых организмов. Занимает особое место в периодической системе. У него нет химических аналогов. Он проявляет металлические (восстановительные) и неметаллические (окислительные) свойства. Поэтому в периодической системе его помещают в I и VII группы.

Известно три изотопа: 1Н – протий, 2Н=D – дейтерий, 3Н=T – тритий. Природный водород состоит из протия и дейтерия. Они стабильны, не радиоактивны. В 1 тонне воды содержится 40 г дейтерия.

Тритий получают из дейтерия в результате ядерных реакций.

Электронная конфигурация: 1s1.

Характерные степени окисления:

+1 (H2O, NH3, NaOH, H2SO4, AlOHCl2 …..)

0 (H2,H)

-1 (NaH, CaH2, AlH3)

В свободном виде водород образует двухатомную молекулу Н2 с достаточно прочной ковалентной связью (Есвязи = 436 кДж/моль).

Физические свойства: самый легкий газ, без запаха, вкуса, цвета; 1 л весит 0,09 г при н.у.; температура кипения равна -2400С, температура замерзания составляет -259,20С. При 00С в 1 л воды растворяется 0,215 л Н2.

Химические свойства: 1. Может проявлять восстановительные свойства (чаще) Н2 – 2е- → 2Н+1

а) взаимодействие с неметаллами:

H2 + F2 = 2 HF (взрыв в темноте)

2H2 + O2 = 2 H2O (взрыв от искры)

H2 + S = H2S

3H2 + N2 = 2NH3

б) восстанавливает металлы из оксидов:

CuO + H2 = Cu + H2O

2. Может проявлять окислительные свойства Н2+2е- → 2Н-1

Взаимодействие с металлами, образуя твердые ионные гидриды:

H2 + Ca = CaH2

H2 + 2Na = 2NaH

С кислородом образует два соединения Н2О и Н2О2.

Самое распространенное соединение водорода в природе – вода.

Молекула воды имеет симметричную нелинейную структуру.

Физические свойства: чистая вода не имеет цвета, вкуса, запаха.

Толстые слои воды (более 5 м) имеют голубую окраску. Температура кипения равна 1000С, температура замерзания 00С (первая аномалия: они значительно выше, чем у её химических аналогов). Вода, затвердевая в лед, увеличивается в объёме на 9%, плотность льда равна

0,92 г/см3. Поэтому лед всплывает над водой (вторая аномалия).

Наибольшую плотность (1 г/мл) вода имеет не при 00С, а при 40С (третья аномалия).

Химические свойства:

1) для жидкой воды характерна самоионизация

Н2О + Н2О ↔ Н3О+ + ОН-

2) при обычной температуре реагирует с активными металлами

2 Na + 2H2O → 2NaOH + H2

при нагревании с металлами средней активности

Zn + H2O → ZnO + H2

3) с кислотными оксидами SO2 + H2O = H2SO3

с основными оксидами CaO + H2O = Ca(OH)2

4) с неметаллами

Cl2 + H2O = HCl + HClO

2 F2 + 2 H2O = 4 HF + O2

H2O + C = CO + H2

5) с солями (гидролиз).

По содержанию растворенных веществ природные воды делят на пресные (в которых не более 0,05% солей) и соленые. Морские воды в среднем содержат 3,5% солей (в Балтийском море - 1%, в Мертвом море - 30%). Организмы животных и растений содержат от 50 до 90% воды

(человек – 70%, медузы – 98%, огурцы или арбузы более 90%). Вода участвуют в сложных биологических процессах. Биологические жидкости представляют собой растворы. Растения извлекают азот, калий, фосфор и др. питательные вещества в виде растворов.

Природная вода с обычными молекулами воды содержит тяжелую воду (D2O). n(D2O):n(H2O)=1:6000. Она накапливается при многократном электролизе воды. Константы D2O отличаются от констант H2O: плотность 1,105 г/мл (200С), температура кипения 101,40С, температура замерзания 3,80С. Она хуже растворяет вещества: например, 30,56 г NaCl в 100 г D2O при 250С 35,92 г NaCl в 100 г H2O при 250С

Тяжелая вода ядовита, вредна для растений и животных, так как замедляет биологические процессы в живых организмах.

Пероксид водорода Н 2 О 2.

Получение: 1) BaO2 + H2SO4 = BaSO4 + H2O2

электролиз при низкой температуре

2) 2H2SO4 → H2S2O8 + 2H+ + 2e-

H2S2O8 + 2 H2O = 2H2SO4 + H2O2

Физические свойства: бесцветная сиропообразная жидкость. При -1,70С превращается в игольчатые кристаллы. Под действием концентрированного пероксида водорода воспламеняются горючие материалы. Вызывает ожоги кожи.

Химические свойства: Это нестойкое соединение:

2Н2О2 = 2Н2О + О2.

Водные растворы более устойчивы. В продажу поступает в виде 30% (пергидроль) и 3% растворов, которые в прохладном месте можно хранить длительное время.

В водных растворах ведет себя как слабая кислота:

Н2О2 ↔ Н+ + НО2

-

К1 = 2,6·10-12, это проявляется в свойствах

H2O2 + Ba(OH)2 = BaO2 + 2H2O

Проявляет окислительно-восстановительную двойственность:

а) восстановитель

Ag2O + H2O2 = 2Ag + O2 + H2O

б) окислитель

2KI + H2O2 = I2 + 2KOH

KNO2 + H2O2 = KNO3 + H2O

В ветеринарии раствор пероксида водорода используют как дезинфицирующее и кровоостанавливающее средство. Кроме того, является эффективным отбеливающим средством (волосы, бумагу, хлопок и др.).__