محلولهاي الکتروليت و غير الکتروليت

ترکيبهايي مانند NaCL ، HCL، H2 SO4 ، NaOH و ... الکتروليت قوي مي نامند. محلول آنها در آب به خوبي رساناي جريان الکتريسته است چون به صورت يوني در آب حل مي شوند.

 

ترکيبهايي مانند الکل ، شکر که صورت مولکولي حل مي شوند و توليد يون نمي کنند رساناي جريان الکتريسته نيستند و غير الکتروليت ناميده مي شوند.

 

ترکيبهايي مانند HF ، NH3  و استيک اسيد که در آب عمدتاً به صورت مولکولي حل مي شوند و مقدار کمي از مولکولها به يون تفکيک مي شوند الکتروليت ضعيف ناميده مي شوند.

 

براي مقايسه تمايل تفکيک مواد به يون هنگام حل شدن در آب يا حلال قطبي ديگر از مقياس درصد تفکيک يوني استفاده مي شود.

 

تعداد مولهاي تفکيک شده تعداد کل مولهاي حل شونده

= درصد تفکيک يوني

اسيد کيومتري محلول ها و تمرین

 انجام واکنش چه در محلول باشد چه در محلول نباشد، محاسبات بنابر نسبت مولي حاصل از معادله ي شيميايي موازنه شده است. در حل مسايل مربوط به استوکيومتري مطابق مراحل زير عمل مي کنيم.

 

۱ – مقادير داده شده ي مربوط به فرآورده ها و مواد اوليه را به مول تبديل مي کنيم.

۲ – با استفاده از مقادير بدست آمده در بالا و با استفاده از ضريب تبديل مناسب ، مولهاي خواسته شده در مساله را محاسبه مي کنيم.

۳ – مقادير مولي بدست آمده را به واحدهاي خواسته شده در مساله تبديل مي کنيم.

 

تمرین :

 

در صورتي که مقدار   mol ۳۵  از محلول 0/125 ، Nacl   با مقدار اضافي منيزيم نيترات Mg(N0₃) ₂   واکنش دهد، حداکثر چند گرم MgCL2 بدست مي آيد.

 (  Mgcl2  = ۹۵/۲۱mol ^-1  )

۲ Nacl + Mg(N03) 2 ®  MgCL2 + 2 Na NO3

 350 : پاسخ  ml =  ./350 L

? mol NaCL  = M × V = (  0/125 mol/L)(./35 L) =  0/۰۴۳۸ mol   Nacl

= 0/۰۲۱۹mol MgCL2

(

1 mol Mg CL2 2 mol NaCL

)

* mol MgCL2  =  0/۰۲۱۹  mol MgCL2

=  ۲/۰۹ g  Mgcl2

(

95/1 g Mg CL2 1 mol MgCL2

)

? g MgCL2  =  g HNO3

 

غلظت و روشهاي بيان آن و تمرین

اگر مقدار ماده حل شده در مقدار معيني حلال مشخص باشد، مي توان غلظت محلول را مشخص کرد. غلظت را مي توان به چند صورت بيان کرد.

 

۱۰۰  ×

جرم ماده حل شونده جرم محلول

= درصد جرم

 

Þ     g / L

مقدار ماده حل شونده به گرم   حجم محلول به ليتر

= غلظت معمولي

Þ  mol / L

مقدار ماده حل شونده به مول حجم محلول به ليتر

= غلظت مولار M =

Þ  mol / kg

مقدار ماده حل شونده به مول جرم حلال به کيلوگرم

= غلظت مولال M =

 

تمرین ۱ :

مولاليته يک محلول 12/5% گلوکوز ( C6H12O6) در آب چه قدر است؟

حل :

C6H12O6 =   180. g.mol ^-1

ابتدا بايد مول گلوکز را بدست آوريم

 

= 0/069 mol

(

۱ mol گلوکز ۱۸۰ g گلوکز

)

Mol گلوکز    12/5 = گلوکز

سپس جرم آب را بدست مي آوريم.

100g -12/5 g = 87/5gجرم آب

= 0/0۸۷۵ kg

(

۱kg   1۰۰۰g

)

Kg آب  = ۸۷/۵

= ./ ۷۸۸ mol .kg ^-1

0/069 0/0875

=

تعدادمول گلوکز  جرم آب kg

M مولاليته  =

 

تمرین ۲ :

براي تهيه ۲۵۰ mol محلول HNO3 با غلظت ۲ M چند گرم محلول نيتريک اسيد غليظ ۷۰ % جرمي لازم است ؟ g.mol^-1 ۶۳ = HNO3

حل : ابتدا تعداد مول اسيد لازم را تعيين مي کنيم.

۲۵۰ ml = 0/۲۵۰L

 

= 0/۵۰  mol

(

۲mol HNO3  1 L محلول

)

* mol   HNO3 = 0/  ۲۵ L محلول

سپس گرم اسيد لازم را تعيين مي کنيم.

= ۳۱/۵ g HNO3  اسيد خالص

(

63 G HNO3 1 mol HNO3

)

* g HNO3 =  0/۵  mol HNO3

= ۴۵ g جرم اسيد۷۰%لازم

(

100 g HNO3 محلول غليظ ۷۰ گرم  HNO3

)

* HNO3 = ۳۱/۵  g

گرماي انحلال

انحلال هر ماده با تغيير گرما همراه است. تغيير آنتالپي مربوط به حل شدن يک مول حل شونده در مقدار زيادي حلال را گرماي انحلال يا آنتالپي ( انحلال ΔH) مي نامند. به عنوان مثال حل شدن شکر در آب را در نظر بگيريد که شامل مراحل زير است.

                                          

۱ – جدا شدن مولکولهاي شکر از هم ¬ صرف انرژي ¬ گرماگير

۲ – جداشدن مولکولهاي آب از هم ¬ صرف انرژي ¬ گرماگير

۳ – پراکنده شدن همگن مولکولهاي شکر در آب ¬ نيروهاي جاذبه تازه بين مولکولهاي شکر و آب به وجود مي آيد ¬ گرماده

 

گرماي انحلال از جمع جبري مراحل ۱ و ۲ و ۳ به دست مي آيد. انحلال شکر در آب گرماگير است چون

 انحلال شکرΔH = ΔH₁+ΔH₂+ΔH₃

 انحلال شکر ΔH>0 Þ گرماگير

ΔH >0 Þ انحلال گرماگير است

ΔH < 0 Þ انحلال گرماده است

 

تمرین ۱ :

تغييرات انرژي در ضمن انحلال يک ترکيب در آب به شرح زير است. با توجه به اين مقدارها پيش بيني کنيد که آيا اين ماده در آب حل مي شود يا نه :

ΔH1 = +  ۸۳۵ KJ براي جدا شدن ذره هاي حل شونده از هم

ΔH 2 =  +98 KJ براي جدا شدن ذره هاي حلال از هم

ΔH 3 =  -۸۰۵ KJ براي برقراري جاذبه بين ذره هاي حل شونده و حلال  

ΔH انحلال  = ΔH1 + ΔH2+ ΔH3  =  (+835KJ) + (+98kj) + (-805Kj) = + 128 Kj

ΔH > 0 Þ احتمالا ً حل نمي شود

 

تمرین ۲ :

 اگر انرژي لازم براي فروپاشي شبکه بلوري KCL  ۷۰۱/۲  کيلو ژول بر مول و مجموعه انرژي آزاد شده در آب پوشي يونهاي K+ ،   cl- ، ۶۸۴/۱ کيلو ژول بر مول باشد.  ΔHانحلال را محاسبه کنيد.

 

حل :

در مورد جامدات يوني که يونهاي آنها پس از تفکيک در آب ، آب پوشيده مي شوند، مجموع مراحل ۲ و ۳ را مراحل آب پوشي مي نامند (ΔH3   +  ΔH2 )

Δ H = ΔH₁ مرحله تفکيک + ΔH₂ + ΔH₃ مراحل آب پوشي

 ΔH 701/2 = انحلال   KJ - 684/1 KJ =  +17/1 KJ Þ انحلال گرما گير است.

اين انحلال گرماگير است ولي خود به خود انجام مي شود . زيرا عامل ديگري بجز انرژي در آن دخالت دارد. اين عامل آنتروپي است. حل شدن جامد در مايع با افزايش آنتروپي همراه است.

 

تغيير آنتروپي در فرايند انحلال را مي توان به صورت زير بيان کرد :

حل شدن جامد در مايع ¬  افزايش آنتروپي  ¬ بي نظمي بيشتر

حل شدن مايع در مايع  ¬افزايش آنتروپي  ¬ بي نظمي بيشتر

حل شدن گاز در مايع  ¬ کاهش آنتروپي  ¬ بي نظمي کمتر