Ерітінділер және элетролиттік процесстер

Химия
Ерітінділер және элетролиттік процесстер

Мақала авторы: Оспанова Айгуль Канатовна
Жұмыс орны: ШҚО әкімдігінің білім басқармасы "Геологиялық барлау колледжі" КҚМК Семей қаласы
Лауазымы: химия пәнінің оқытушысы
Порталға жариялану мерзімі: 26.03.2018


 

Сабақ   № 4
Өту мерзімі: 17.10.17 Топ: Бк-61 Аудитория: 52
Сабақтың тақырыбы:  Ерітінділер және электролиттік процесстер
Сабақтың мақсаттары:

Білімділік:   Ерітінділер және олардың қасиеттерімен, түрлерімен, концентрация                                    түрлерімен, Рауль заңдарымен, электролиттік диссоциация теориясымен  таныстыру. Осмос, диффузия құбылыстарының ерітінділерде жүру жолдарын қарастыру.Тұздардың, қышқылдардың,негіздердің эквивалентін есептеуге,ерітінді концентрациялары бойынша есептер шығаруды үйрету.

Дамыту: Студенттердің химиялық формула, химиялық реакция теңдеулерін құрастыру, есептер шығару біліктерін дамыту, өздігінен жұмыс істеуге және өз білімін бағалап тексеруге баулу.
Тәрбиелік: Студенттердің ізденімпаздық, жауапкершілік, ұйымшылдық қасиеттерін тәрбиелеу. Пәнге деген қызығушылықтарын арттыру.
Құзыреттіліктер:
Базалық БК1-өмір бойында өз білімдері мен біліктіліктерін жаңартып отыру;

БК2-нақты нәтижеге қол жеткізу;

БК3-жұмыс уақытын жоспарлау.

БК8–материалдарды рәсімдеу кезінде нұсқауларды, стандарттарды, компьютерлерді қолдану.

Кәсіптік ПК 2.5.11 –ұңғымаларды жүргізу үрдісінде жуу сұйықтықтардың дайындалуы, химиялық өңдеу бойынша  жұмыстарды басшылық ету және олардың параметрлерін қадағалау, жуу сұйықтықтардың параметрлерін анықтай білу және бұрғылау кезінде сұйықтықтардың сапасын реттеу.

ПК 3.7.14 — жуу сұйықтықтардың параметрлерін анықтау және бұрғылау кезіндегі сұйықтықтардың сапасын реттеу.

Сабақ типі:  аралас
Құрал-жабдықтар:        Презентация №5 , интерактивті тақта, таратпалар,ХЭПЖ
Пәнаралық байланыс:  Аналитикалық химия, жуу сұйықтықтары, физика
Оқыту әдістері: түсіндірмелі – әңгіме, сұрақ-жауап, есеп шығару,микротоппен жұмыс,жұппен жұмыс.

 

Сабақ барысы

р/с № Сабақ  кезеңдері Кезеңдердің мазмұны
1. Ұйымдастыру кезеңі а) Топты түгендеу.

б) Сабаққа әзірліктерін тексеру.

2. Сабақтың тақырыбы  және мақсатымен таныстыру Ертінділер және электролиттік процесстер

Мақсаты: Ерітінділер және олардың қасиеттерімен, түрлерімен, концентрация  түрлерімен, Рауль заңдарымен, электролиттік диссоциация теориясымен  танысу. Есептер шығаруға үйрену.

3. Үй жұмысын тексеру 3-топқа бөлу

1.Минерал (Қатты күй)

2. Ерітінді (Сұйық күй)

3. Шар (Газ күйі)

Ауызша.

1.      Топтық жұмыс  Агрегаттық күйді сипаттау (плакатта орындау) 10 мин

2.      Жазбаша тест жұмысы 10 мин

4. Студенттердің білімін өзектілеу.  Ерітінділердің табиғаттағы маңызына тоқталу
5. Жаңа білімді игеру. 1.      Ерітінділер және оның концентрациялары.

2.      Еру механизмі.

3.      Сұйықтардың және газдардың ерігіштігі.

4.      Рауль заңдары.

5.      Қатты заттардың ерігіштігі.

6.      Осмос және диффузия.

7.      Электролиттердің қасиеттері ЭДТ.

6 Бекіту. «Дұрыс-бұрыс» ойыны (концентрация-формула)

Сәйкестендіру тесті

Есептер шығару.

7 Үй тапсырмасы Липатников В.Е. Казаков К.М. “Физколлоидная химия” стр.21. §4
8 Қорытындылау Білімдерін бағалау. Бағаларға сипаттама беру.Қорытындылау.

 

 

 

Үй тапсырмасын сұрау:

3-топқа бөлу

1.Минерал (Қатты күй)

  1. Ерітінді (Сұйық күй)
  2. Шар (Газ күйі)

Ауызша.

  1. Топтық жұмыс Агрегаттық күйді сипаттау (плакатта орындау) 10 мин
  2. Тест тапсырмалары жазбаша 10 мин

І нұсқа

  1. Заттардың агрегаттық күйіне байланысты жүйе нешеге бөлінеді?

 

А) 2                            Б) 3                             С)1                                     Д) 5

  1. Қандай процесс адиабатталық деп аталады?

 

А) тұрақты қысым
Б) тұрақты температура
С)  жұмыс жасалмайды
Д) сыртқы ортамен жылу алмаспайды

 

 

  1. Сұйықтың газ тәрізді күйге айналуы қандай құбылыс?

 

А) қайнау
Б) конвекция
С) кебу
Д) булану

 

 

  1. Шарль заңының формуласы

 

А)   P1V1=P2V2

Б)  V1/T1=V2/T2

С) P1/T1=P2/T2

Д)

 

 

  1. Бойль-Мариотт заңының формуласы

А)   P21=V2/  V1                                                             Б)  V1/T1=V2/T2

С) P1/T1=P2/T2                                                                  Д)

  1. Тұтқырлықтың өлшем бірлігі

А) Н/м                                    Б) см3                  С) П                     Д) г/моль

 

  1. Металдық кристал торын көрсет

 

А) Б) С) Д)
  1. Атомдық кристал торын көрсет

 

А) Б) С) Д)
  1. Беттің байланысқан энергиясының бірлігі

А) тұтқырлық  Б) беттік керіліс  С) анизотропия  Д)  полиморфизм

  1. Қатты заттарға тән  қасиеттер

А) көлемін сақтау                    Б) көлемі мен пішінін сақтау

С) тығыздығы аз                     Д) Молекулалары ретпен орналасқан

 

  1. Тұрақты қысымда жүретін процесс

А) Изобаралық   Б) Изотермиялық     С) Изохоралық     Д) изобара-изохоралы

 

 

ІІ нұсқа

  1. Заттың агрегаттық күйіне жатпайтыны?

 

А) қатты

Б) плазма

С) сұйық

Д) газ

 

 

  1. Бөлме температурасы  20 0 С  болса, абсолюттік температура  Кельвин шкаласы бойынша мәні қанша?


                      А.393К                      Б.20 К                 С. 293 К                   Д. 373 К

 

  1. Менделеев Клайперон теңдеуін көрсет:

А)   P1V1=P2V2                                                         С) P1/T1=P2/T2

Б)  V1/T1=V2/T2                                                  Д)

  1. Гей-Люссак заңының формуласы

А)   P1V1=P2V2                                                         С) P1/T1=P2/T2

Б)  V1/T1=V2/T2                                                  Д)

  1. Беттік керілістің өлшем бірлігі

А) Н/м              Б) см3                     С) П                        Д) г/моль

 

  1. Молекулалық кристалл торды көрсет

 

А) Б) С) Д)
  1. иондық кристал торды көрсет

 

А) Б) С) Д)
  1. Қалыпты жағдайдағы идеал газдың көлемі

А) 20,4 лмоль           Б) 22,4 лмоль         С) 24,4 лмоль    Д) 16,0 лмоль

 

  1. Сұйықтық қозғалыс кезіндегі бір қабатының екінші қабатына салыстырмалы кедергісі қалай аталады?

А) тұтқырлық  Б) беттік керіліс  С) анизотропия  Д)  полиморфизм

  1. Тұрақты температурада жүретін процесс

А) Изобаралық   Б) Изотермиялық     С) Изохоралық     Д) изобара-изохоралы

 

 

Тест кілті

І нұсқа ІІ нұсқа
1 А 1 Б
2 Д 2 С
3 С 3 Д
4 А 4 Б
5 С 5 А
6 А 6 С
7 Д 7 Б
8 Б 8 Б
9 А 9 А
10 А 10 Б

 

Бағалау критериі:

5—  10 дұрыс жауап

4— 8дұрыс жауап

3— 6 дұрыс жауап

2-5 дұрыс жауап

 

 

 

Жаңа тақырып:

Ерітінділер және электрохимиялық процесстер. Электролиттік диссоциация теориясы. Диссоциация константасы.

Жоспар:

1 Ерітінділер және оның концентрациялары

2 Еру механизмі

3 Сұйықтардың және газдардың ерігіштігі

4 Рауль заңдары.

  1. Қатты заттардың ерігіштігі
  2. Осмос және диффузия

7.Электролиттердің қасиеттері ЭДТ.

 

  1. Ерітінділер және оның концентрациялары

Берілген физико – химиялық процесс болатын немесе қатынасатын компоненттердің жиынтығын жүйелі деп атаймыз. Жүйе гомогенді (біртекті) және гетрогенді (біртексіз, екі немесе көп фазалы) болуы мүмкін.

Ерітінді – бірнеше компоненттерден тұратын, гомогенді бір фазалы жүйе. Еріткіште біркелкі жайылған бір не бірнеше еріген заттар немесе иондар, еріткіш ерітіндінің компонеттері болып табылады. Ерітінді қандай агрегаттық күйде болса, таза күйінде дәл сондай болатын компонентті еріткіш деп есептейді, бірақ оның мөлері берілген жүйеде артықғырақ болуы қажет, мысалы, ауа – бұл оттектің, көмірқышқыл және инертті газдардың, су буының және басқа заттардың азоттағы ерітіндісі (ауадағы азот мөлшері көмегінің 8%).

Аналитикалық химияда көбінесе еріткіш сұйықтық болып келетін ерітінділер қолданылады. Маңызды еріткіштің бірі – су. Қатты затты сұйықтықта еріткенде, мысалы, суда FeCl3 – ті еріткенде, бұл заттың молекулалары қатты фаза бетінен үзіледі де диффузия  және броундық қозғалыс арқылы еріткіштің барлық көлемінде біркелкі таралады, сондықтан оның әр түрлі бөлігінде де ерітінді біртекті. Бұл қасиетімен ерітінділер химиялық қосылысты еске түсіреді. Қатты заттар еру процесінде жылу бөлінуі немесе жұтылуы мүмкін, кейде жалпы көлем де өзгереді. Мысалы, сілтілерді еріткенде жылу бөлінеді, ерітіндінің температурасы артады, ал ас тұзын және басқа да көптеген тұздарды еріткенде ерітіндінің температурасы төмендейді. Сұйықтықта сұйықты еріткенде ерітіндінің температурасы төмендейді. Сұйықтықта сұйықты еріткенде де дәл осы процестер жүреді. Мысалы, күкірт қышқылын суда еріткенде көп мөлшерде жылу бөлінеді. Спиртті суда еріткенде, мысалы олардың көлемі бірдей болғанда, алынған ерітінді екі көлем емес, одан аздау көлем алады.

Д.И. Менделеев ерітінділердің физико – химиялық теориясын ұсынды. Ол компоненттердің өзара әрекеттесуін зерттеуге негізделген. Бұл теорияға сәйкес еріткіш еріген заттармен гидратты қосылыстар түзе химиялық әрекеттеседі. Ерітінділердің химиялық теориясына И.А. Каблуков елеулі үлес қосты. Ол судағы ерітіндісінде иондар мен молекулалардың гидраттануы және кез келген еріткіште олардың сольваттануы туралы ұғым енгізді. Бұл процестер гидраттану және сольваттану деп аталады. Сольваттану (гидраттану) кезінде еріткіштің молекуласы бұзылмайды, бірақ түзілген қосылыстар салыстырмалы тұрақсыз. Гидраттану құбылысын көзбен көруге болады. Мысалы, ақ түсті сусыз мыс сульфаты су буын сіңіріп көк түсті гидрат түзеді, оның құрамы CuSO45H2O оны мыс купоросы (тотияйын) деп атайды.

           Ерітінділер – еріткіш және еріген зат бөлшектерінен тұратын және өзара бір-бірімен физикалық – химиялық әсерлесетін біртекті жүйе.

Ерітінді

 

Гомогенді                                                                      гетерогенді                                                                   су + қант біртекті                                                                                     құм+су

әртекті

 

Ерітіндінің концентрациясы – еритін зат шамасының жалпы ерітінді шамасына қатынасы .

Ерітінді

 

 

Концентрлі                            сұйытылған

Еритін зат мөлшері көп болса                  еріген заттың мөлшері аз болса

 

Шынайы ерітінділер – еріген зат мөлшері аз болады, мұнда еріген зат ион атом , не молекула түрінде болады да бір фазалық жүйе құрады. (гомогенді)

Еріген заттың массалық үлесі – w% ерітіндінің 100 масса бөлгенде еріген зат массасының бөлігі.

Еріген зат және ерітінді; кг,г

 

Ерітіндінің мольдік концентрациясы— 1 л ерітіндідегі еріген зат мольінің саны

                                                       

См -мольдік концентрация, моль/л

µ — еріген заттың молярлық массасы

Ерітіндінің  нормальды концентрациясы – См 1 л ерітіндіге еріген заттың молярлық массасы

э – еріген заттың эквивалент саны, г/моль       

Қышқылдардың эквивалент массасы – оның мольдік массасының құрамындағы металлға ауыса алатын сутегі атомдық санына бөлгенге тең.

Э(қыш )= М сутегі атомының саны , Валенттілігі

Э(НСl) =1+35, 51 =36,5

Э(Н2SO4) = М (Н2SO4) 2 = 1х 2+32+16х42=49

Э (Н3РО4) = 1х 3+31+16х4 3=32,7

Негіздердің эквивалент массасы оның мольдік масасының құрамындағы гидрооксид тобының санына бөлгенге тең немесе металл валенттілігіне

Э( NaOH) =23+16+11=40

ЭCa(OH)2 = 40+16x 2+1x 2 2 = 37

Э(Аl(OH)3) = 27+( 16+1)x 33 = 26

Тұздардың эквивалент массасы оның мольдік массасын молекуласындағы металл атом санымен металл валентілігіне көбейтінтісіне бөлгенге тең.

Э( тұз )= М (тұз )/ металдың атом саны х валент)

Э(NaCl) = 23+35.51 =58, 5

Э(NaSO4)= 23 x 2+32+16x 42 =71

Э (Са3(РО4)2) =40 х 3+( 31 +16х 4) х 2 6=51,7

 

  1. Еру механизмі

Еру кезінде көбінесе, жылуды бөлумен немесе жұтумен жүреді, сондай-ақ ерітіндінің көлемінің ұлғаюымен немесе кемуімен. Еріту кезінде 2 үрдіс жүреді: 1) Физикалық – ерітілген заттың барлық бөлшектерінің ертінідінің бүкіл көлемі бойынша біркелкі таралуы. 2) Химиялық – ерітінді мен еріткіш арасындағы реакция

Еріту үрдісі Д.И.Менделеевтің гидраты теориясымен сипатталады, оған сәйкес, еріген заттың бөлшектері және еріткіштің (Н2О) молекулалары арасында химиялық қосылыстар – гидраттар түзіледі, ал үрдістің өзі гидратация деп аталады. Егер сулы емес еріткіш болса, ал үрдіс – сольтавация.

Na+ — Cl               +-

-+                       +-

Cl — Na+               -+     →   Na+                          Cl

-+                       +-

Na+ — Cl               +-

 

Еріткіштің ерітілетін заттың бөлшектерін гидраттау (сольваттау) қабілеті еріткіштің молекулаларының полярлылығына тәуелді, ол төмен болған сайын еру үрдісі жақсы жүреді.

 

III. Сұйықтардың және газдардың ерігіштігі

  • Газдың және еріткіштің табиғаты
  • Р
  • Т с Т↑ газдардың ауданы төмен, ал Т↑ кезінде ауданы ұлғаяды.

Газдардың ерігіштігінің қысымға тәуелділігі Генри (1803) заңымен анықталады. Оған сәйкес, берілген газдың температурасы тұрақты болғанда ерігіштігі сұйықтың алдында оның қысымына тура пропорционал:

Сж=КР

Мұнда:

Сж – сұйықтағы газдың концентрациясы;

Р – сұйық алдындағы газдың қысымы;

К – пропорционалдық коэффициенті.

Сұйықты сұйықта еріту кезінде 3 жағдай мүмкін болады:

  • Шектелмеген ерігіштік (Н2О, С2, судағы Н5О4)
  • Шектелген ерігіштік (С6Н4 суда, С6Н5ОН суда)
  • Іс жүзіндегі ерімеу (суда май, суда бензол)

Ерекше қызығушылықты 2 ерімейтін сұйықтардан тұратын, әр түрлі екі қабатты жүйелерде еруі тудырады. Мысалы: егер Н2О және С6Н6ОН тұратын ерітіндіге KJ енгізсе, онда KJ екі сұйықтықта да  таралады, бірақ оның судағы концентрациясы KJ % мөлшері кем болады.  Бұл қатынас

Мұнда: с.в. – судағы заттың концентрациясы; с.орг. – с.в. С6Н5ОН; к – таралу коэффициенті.

2 араласпайтын сұйықтардың арасында таралатын заттың концентрациясының қатынасы әр Т үшін тұрақты шама болып табылады. Ол әр еріткіштердің және таралған заттың абсолютті және қатысты мөлшеріне тәуелді емес. Таратушы заңының негізінде сулы ерітінден затты алу әдісі туындады.

 

  1. Рауль заңдары

I заңы: ерітінді үстінде еріткіш үшін температура тұрақты жағдайда бу қысымының төмендеуі еріген заттың мольдік бірлігіне пропорционалды.

∆р=Р

∆р – будың қысымының төмендеуі

Р – еріткіш буының қысымы

N – еріткіштің мольдерінің саны

n – еріген заттың мольдерінің саны

II заңы: Ерітінділердің қату температурасының төмендеуі және қайнау температурасының жоғарылауы заттың ерітінділерінің концентрациясына тура пропорционал.

∆t=Ккр. С

Ккр – криоскоп, тұрақты Ккр.=1,860С (Н2О).

С=  ·1000   болғандықтан

Мұнда:

G – еріткіш m

M – ерітінділер Мr, онда

∆t қайнау. =Кэ.б.*с, мұнда Кэ.б. – эбуллиоскоп, тұрақты (0,52*с, Н2О)

∆tқату  =   

∆tқайнау=

  1. Қатты денелердің ерігіштігі

Қатты заттардың еруі үшін кристалл торларды бұзып, заттардың диффузиясын  көлемге айналдыру керек. Ол үшін еріткіш әсерінен қатты заттан бөлек молекулалары бөлініп, бүкіл еріткіш көлеміне таралады. Еру жылдамдығына: 1) әрекеттесу немесе жанасу бетінің ауданы үлкен болса, еру жылдам жүреді. 2) Т, Т↑, V 3) Еріткіш зат және ерітінді табиғаты. Қатты заттардың ерігіштігі шектеулі.

Дифузия және осмос

Газдарға диффузия тән болса, электролит емес ерітінділерге де диффузия  тән. Еріген зат молекулаларының бүкіл ерітінді бойына өз бетімен ретсіз таралу құбылысын диффузия деп атайды.

 

Жартылай өткізгіш мембрана
Судың араласу бағыты
Қант ерітіндісі
Осмостық қысым

 тіндінің қасиет Еріт  і Жартылай өткізгіш

 

Жартылай өткізгіш арқылы бір жақты диффузия – осмос құбылысы болады. Жартылай өткізгіш арқылы еріткіштің ерітіндіге өтуге қабілетін көрсететін күш өлшемі ерітіндінің осмос қысымы деп аталады.

Ерітіндінің осмос қысымы, сол еріген зат газ күйінде болып, осы температурада, ерітіндінің көлеміндей көлем алып тұрғандағы туғызатын қысымына тең. (Вант-Гофф заңы)

Электролиттік диссоциация-электролиттердің токтың әсерінен суда ерігенде оң және теріс зарядталған иондарға ыдырауы. Электр тоғының әсерінен теріс полюсқа оң зарядталған иондар жылжиды(катиондар), ал оң полюсқа теріс зарядталған иондар жылжиды(аниондар).

Диссоциация – қайтымды процесс. Молекулалардың иондарға ыдырау процесімен қатар иондардың молекулаларға бірігу  процесі жүреді.(ассоциация)

Конкурстар мен олимпиадалар - https://talimger.kz

Республикалық қашықтық олимпиадалар — http://clever.zti.kz

Республикалық конкурстар, курстар, конференциялар мен олимпиадалар — https://ukz.kz

Конкурстар, конференциялар және олимпиадалар — https://tarim.kz

Халықаралық семинарлар, олимпиадалар мен конкурстар — https://mriks.ru

Халықаралық педагогтар ассоциациясы - https://iae.su

Атаулы ертегілер - https://hansunqar.kz