II . Диаграмма состояния воды

1. Начертите диаграмму состояния воды и раскройте смысл полей, пограничных линий и тройной точки.

2. Подсчитайте число степеней свободы на пограничных линиях, полях, тройной точке.

3. Запишите уравнение Клапейрона-Клаузиуса и опишите с его помощью линии испарения, сублимации и плавления.

III. Термический анализ

1. Сущность метода и его разновидности.

2. Принципы непрерывности и соответствия.

3. Анализ кривых охлаждения одно- и двухкомпонентных систем. Построение диаграммы состояния по кривым охлаждения.

IV. Диаграмма состояния двухкомпонентной системы без химических соединений, твердых растворов и одной эвтектикой

1. Раскройте смысл полей, пограничных линий и эвтектической точки.

2. Рассчитайте число степеней свободы в полях, на линиях ликвидуса и солидуса.

3. На диаграмме проследите за изменениями в системе заданного состава при её охлаждении: при какой температуре начинается кристаллизация вещества; до какой температуры система остается двухфазной; как меняется состав расплава; при каких условиях начинается совместная кристаллизация компонентов.

4. Начертите для рассмотренной системы кривую охлаждения в соответствии с диаграммой состояния.

5. Эвтектические смеси, их применение.

6. Значение диаграмм в фармации.

Вопросы и задачи для самоконтроля знаний

1. В каком случае число составляющих веществ не равно числу независимых компонентов?

2. Как изменяется температура плавления льда при повышении давления? С чем это связано?

3. Объясните при помощи уравнения Клапейрона-Клаузиуса, почему давление насыщенного пара над жидкостью растет при увеличении температуры.

4. Система, состоящая из водного раствора натрия сульфата, кристаллов этой соли и водяного пара, находится при постоянном давлении. Сколько степеней свободы имеет данная система?

                                                                      Ответ: с = 0

5. Камфора (компонент А) и тимол (компонент В) неограниченно взаимно растворимы в жидком и нерастворимы в твердом состоянии. Постройте диаграмму состояния камфора-тимол по следующим данным:

Содержание А, %	100	80	60	40	20	0
Т начала кристаллизации, 0С	170	100	20	35	45	50

 

Температура кристаллизации эвтектики 20⁰С, состав эвтектики 60% А и 40% В. Что представляет собой система, состоящая из 10% В и 90% А при 180⁰С? Какой компонент будет первым кристаллизоваться при охлаждении системы? Что произойдет с системой, если её охладить до 60⁰С? Сколько степеней свободы у системы в этом состоянии?  

 

В рабочей тетради

1. Запишите правило фаз Гиббса.

2. Начертите диаграмму состояния воды.

3. Подсчитайте число степеней свободы в поле, на линии и в тройной точке.

4. Начертите ряд кривых охлаждения и постройте диаграмму состояния.

 

ТЕМА 4.
КОЛЛИГАТИВНЫЕ СВОЙСТВА РАСТВОРОВ

 

Учебные цели

 

Жидкие растворы играют важную роль в природе. Все природные воды (морская, речная, минеральная) являются растворами. Растворы различных солей содержатся в клетках человека, животных и растений. Важнейшие биологические жидкости – кровь, лимфа, моча, слюна, пот – это растворы солей, белков, углеводов, липидов в воде. Большое применение имеют растворы в химической технологии, лабораторной практике, медицине, быту.

Жидкие растворы по своей природе, свойствам, характеру взаимодействия между частицами очень разнообразны, поэтому очень трудно создать единую теорию, которая давала бы возможность предсказывать свойства раствора, исходя из свойств чистых компонентов в свободном состоянии и состава раствора.

Однако существуют коллигативные свойства, зависящие от количества частиц растворенного вещества и не зависящие от их природы, которые подчиняются ряду законов. Их необходимо учитывать, в частности, в фармацевтической и медицинской практике.

Изучив тему, вы должны

«знать» -

1. Растворы, их классификации. Способы выражения концентрации растворов.

2. Закон Рауля для разбавленных растворов неэлектролитов.

3. Следствия закона о повышении температуры кипения и понижении температуры замерзания раствора.

4. Осмос, осмотическое давление. Закон Вант-Гоффа.

5. Причины отклонения растворов электролитов от законов идеальности.

«уметь рассчитывать» -

1. Состав раствора любым из 5 изученных способов.

2. Давление пара над раствором заданной концентрации.

3. Температуру кипения и температуру замерзания раствора.

4. Осмотическое давление.

5. Изотонический коэффициент и степень диссоциации раствора электролита.

 

Учебные вопросы

 

1. Растворы: классификация, способы выражения концентрации растворов.

2. Закон Рауля для разбавленных растворов неэлектролитов. Следствия закона о повышении температуры кипения и понижении температуры замерзания раствора.

3. Осмос, осмотическое давление, закон Вант-Гоффа.

Литература

 

1. Беляев А.П., Кучук В.И., Евстратова К.И., Купина Н.А., Малахова Е.Е. Физическая и коллоидная химия: Учебник / Под ред. Проф. Беляева А.П. – М.: ГЭОТАР - Медиа, 2008, стр. 130-139.

2. Евстратова К.И., Купина Н.А., Малахова Е.Е. Физическая и коллоидная химия: учебник для фармацевтических ВУЗов и факультетов/ под ред. Евстратовой К.И. – М.: Высш. шк., 1990,

стр. 68-71, 74-82.

3. Ершов Ю.А., Попков В.А., Берлянд А.С., Книжник А.З. Общая химия. Химия биогенных элементов: учебник для ВУЗов/ под ред. Ершова Ю.А. – 2-е изд., испр. и доп. – М: Высш. шк., 2000,

стр. 42-51, 66-76.

4. Олишевец Л.И. Физическая химия. Курс лекций. Томск, 2006,

стр. 60-74.

 

Методические указания студентам по подготовке к занятию

При подготовке к занятию изучите материал, рассмотрев следующие вопросы

I. Растворы: классификация, способы выражения концентрации растворов

1. По каким признакам классифицируют жидкие растворы?

2. Какой компонент раствора называют растворителем?

3. Какие способы выражения концентрации существуют?

4. Как рассчитывается молярная доля вещества?

5. Раскройте содержание понятий: молярная, моляльная концентрация, молярная концентрация эквивалента, массовая доля.

 

II. Закон Рауля для разбавленных растворов неэлектролитов. Следствия закона о повышении температуры кипения и понижении температуры замерзания раствора

1. Какой компонент раствора создает над ним пар?

2. Почему понижается давление пара растворителя над раствором?

3. Запишите закон Рауля для растворов неэлектролитов в двух вариантах.

4. При каком условии начинается процесс кипения?

5. Покажите на графике, что раствор большей концентрации закипает при более высокой температуре.

6. Как рассчитывается повышение температуры кипения?

7. Смысл эбулиоскопической константы.

8. При каком условии начинается процесс кристаллизации?

9.  Покажите графически, что понижение температуры замерзания зависит от концентрации раствора.

10. Расчет понижения температуры замерзания.

11. Смысл криоскопической константы.

12. Применение эбулио- и криоскопии.

 

III. Осмос, осмотическое давление, закон Вант-Гоффа

1. Какой процесс называют осмосом? В каких системах он имеет место?

2. Что такое осмотическое давление? Как оно рассчитывается?

3. Какие растворы называют изо-, гипо-, гипертоническими?

4. Как ведет себя клетка в гипо- и гипертоническом растворах?

5. Практическое применение изо-, гипо-, гипертонических растворов.

6. Приложение закона Вант-Гоффа к растворам электролитов. Изотонический коэффициент, его смысл, связь со степенью диссоциации.

 

Вопросы и задачи для самоконтроля знаний

1. По каким признакам растворы подразделяются на а) истинные и коллоидные, б) жидкие и твердые, в) насыщенные и ненасыщенные?

2. Укажите, свойствами растворителя или растворенного вещества определяется величина эбулиоскопической константы.

3. Мочевину массой 3 г растворили в 200 г воды. Вычислите моляльную концентрацию раствора.   Ответ: 0, 25 моль/кг

4. Вычислите молярную долю хлорида натрия в системе, которая состоит из 0, 2 моль хлорида натрия и 0, 8 моль воды.

                                                                      Ответ: N_NaCl = 0, 2

5. Рассчитайте молярную концентрацию 0, 9 % раствора хлорида натрия (физиологический раствор) (ρ =1г/мл). Ответ: 0, 154 моль/л

6. Опишите поведение клетки в гипер-, гипо- и изотоническом растворах.

7. При одной и той же температуре имеются растворы формальдегида и глюкозы с одинаковой концентрацией, выраженной в граммах

на литр. Равны ли осмотические давления растворов? Если нет, то как они соотносятся?

8. Какова степень диссоциации хлоруксусной кислоты в растворе, содержащем в 100 г воды 1 г хлоруксусной кислоты, если понижение температуры замерзания этого раствора 0, 218?

                                                                      Ответ: α = 0, 11

В рабочей тетради

1. Запишите все формулы, по которым рассчитываются величины коллигативных свойств.

2. Начертите график, показывающий, что раствор имеет более высокую температуру кипения и более низкую температуру замерзания, чем растворитель.

 

ТЕМА 5.
ДВОЙНЫЕ ЖИДКИЕ СИСТЕМЫ

 

Учебные цели

 

В производственных условиях довольно часто приходится иметь дело со смесями жидкостей, которые характеризуются: а) полной взаимной растворимостью (этанол-вода); б) ограниченной взаимной растворимостью (анилин-вода); в) полной нерастворимостью (эфирные масла-вода).

Фазовые диаграммы систем (а) строят в координатах «давление пара-состав» при постоянной температуре или «температура-состав» при постоянном давлении. Диаграммы такого типа имеют большое практическое значение в процессе разделения смеси путем перегонки.

Фазовые диаграммы систем (б) строят в координатах «температура-состав системы». Анализ диаграмм позволяет судить о влиянии температуры на взаимную растворимость жидкостей, о составе равновесных слоев, об условиях, при которых система становится однородной.

Для систем (в) характерно, что температура кипения смеси ниже температуры кипения чистых компонентов. На этом основана перегонка с водяным паром. Системы (в) используются при экстракции.

Перечисленные методы разделения жидких систем, извлечения веществ из жидких смесей и их очистки (перегонка, экстракция,

перегонка с водяным паром) нашли широкое применение в химической, пищевой, фармацевтической промышленности.

Изучив тему, вы должны

«знать» -

1. Закон Рауля для идеальных двойных жидких систем.

2. Диаграммы равновесия «жидкость-пар» для систем с полной взаимной растворимостью. Законы Коновалова и теоретические основы перегонки.

3. Диаграмму состояния для систем с ограниченной взаимной растворимостью компонентов, её анализ. Правило Алексеева.

4. Закон Нернста и принцип экстракции.

5. Перегонку с водяным паром.

 

«уметь рассчитывать» -

1. Давление пара над двойной жидкой системой.

2. Степень свободы системы.

3. Количество экстрагированного вещества и эффективность процесса экстракции.

Учебные вопросы

 

1. Системы с полной взаимной растворимостью компонентов.

2. Системы с ограниченной взаимной растворимостью компонентов.

3. Нерастворяющиеся жидкости.

 

Литература

 

1. Беляев А.П., Кучук В.И., Евстратова К.И., Купина Н.А., Малахова Е.Е. Физическая и коллоидная химия: Учебник / Под ред. Проф. Беляева А.П. – М.: ГЭОТАР - Медиа, 2008, стр. 156-172, 187-198.

2. Евстратова К.И., Купина Н.А., Малахова Е.Е. Физическая и коллоидная химия: учебник для фармацевтических ВУЗов и факультетов/ под ред. Евстратовой К.И. – М.: Высш. шк., 1990, стр. 93-113.

3. Ершов Ю.А., Попков В.А., Берлянд А.С., Книжник А.З. Общая химия. Химия биогенных элементов: учебник для ВУЗов/ под

ред. Ершова Ю.А. – 2-е изд., испр. и доп. – М: Высш. шк., 2000, стр. 77-78.

4. Олишевец Л.И. Физическая химия. Курс лекций. Томск, 2006, стр. 48-60.

Методические указания студентам по подготовке к занятию

 

При подготовке к занятию повторите правило фаз Гиббса для расчета числа степеней свободы и изучите материал, рассмотрев следующие вопросы

 

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться: