Агрегатное состояние вещества

Агрегатное состояние вещества бывает твёрдое, жидкое и газообразное. (Существует ещё плазма, но об этом в школе обычно не говорят.)

НАПРИМЕР, вода при нормальном давлении может быть

в твёрдом состоянии (лёд) – при температуре 0 градусов по Цельсию и ниже

в жидком состоянии – при температуре ниже + 100 градусов по Цельсию

в газообразном состоянии – при температуре + 100 градусов и выше.

ТВЁРДОЕ СОСТОЯНИЕ ВЕЩЕСТВА – это такое состояние, при котором атомы, молекулы или ионы, из которых состоит вещество, плотно прижаты друг к другу, образуя прочную кристаллическую решётку.

КРИСТАЛЛИЧЕСКАЯ РЕШЁТКА бывает ИОННАЯ, АТОМНАЯ И МОЛЕКУЛЯРНАЯ.

ЖИДКОЕ СОСТОЯНИЕ ВЕЩЕСТВА – это такое состояние вещества, при котором атомы, молекулы или ионы вещества двигаются относительно друг друга на близких расстояниях.

ГАЗООБРАЗНОЕ СОСТОЯНИЕ ВЕЩЕСТВА – это такое состояние вещества, при котором атомы, молекулы или ионы вещества двигаются относительно друг друга на больших расстояниях (расстояниях, намного больших, чем размеры частиц, из которых состоит вещество).

Т.е., в твёрдом состоянии частица вещества плотно прижаты друг к другу, при переходе в жидкое состояние эти частицы начинают двигаться, разрушая кристаллическую решётку, а в газообразном они разлетаются друг от друга на большие расстояния. И всё это получается благодаря энергии, которую получают частицы вещества, например, при нагревании.

 

ИЗМЕРЕНИЕ ВЕЩЕСТВ, НАХОДЯЩИХСЯ В РАЗНЫХ АГРЕГАТНЫХ СОСТОЯНИЯХ

 

 

Вещество в твёрдом агрегатном состоянии измеряется по его массе (г, кг, ц, т)

1кг=1000г, 1ц=100кг, 1т=1000кг

 

 

Вещество в жидком состоянии – по его объёму (см3=мл, дм3=л, м3)

1л=1000мл, 1 м3=1000л

Чтобы объём перевести в массу, нужно воспользоваться формулой:

 

m = V x p

p – плотность вещества (г/см3)

 

 

Вещество в газообразном состоянии измеряется по объёму. (л, см3). Чтобы перевести V газа в m, нужно воспользоваться ЗАКОНОМ АВОГАДРО.

любые газы при одинаковых условиях (температура, давление, количество) занимают одинаковый объём.

1 моль газа (= 6 умножить на 10 в 23-й степени атомов, молекул) при нормальных условиях (н.у.) (T = 0 градусов по Цельсию, P = 760 мм ртутного столба) занимает объём V = 22,4 л

 

ПРИМЕР ЗАДАЧИ:

Определить при н.у. объём газа, образующегося при взаимодействии 0,02 кг кальция и 0,36 л (360 см3) воды. (плотность воды = 1 г/см3)

РЕШЕНИЕ ЗАДАЧИ:

1. Определяем массу (в граммах) веществ, используемых в задаче.

m Cа = 0,02 кг = 20 г

m Н2О = v. p = 360 cм3. 1 г/см3 – 360 г

2. Записываем уравнение реакции: Са + 2Н2О – Са(ОН)2 + Н2

3. Рассчитываем молярные массы веществ, участвующих в реакции:

Са + 2Н2О == Са(ОН)2 + Н2

1 моль 2 моль 1 моль 1 моль

40 г/моль (1. 2 + 16) 40 + (16+1). 2 1. 2

18 г/моль 74 г/моль 2 г/моль

40г 36 г 74 г 2 г

 

Проверяем по закону сохранения масс (массу вещества в начале реакции и массу вещества в конце реакции).

 

4. Подставляем массу веществ, данных в условии задачи.

 

Са + 2Н2О == Са(ОН)2 + Н2

40г36г74г2г

20г 360г Хг

5. Считаем пропорции: 40/20 = 2/Х

Х = 1 г

 

36/360 = 2/Х

Х = 20 г

 

Из этих двух ответов берём наименьший, потому что Са взято гораздо меньше, чем необходимой ему воды.

6. Переводим m (массу) образующегося газа в V (объём) по закону Авогадро.

1 моль Н2 массой 2г занимает объём при нормальных условиях (н.у.),

а Н2 массой 1г занимает объём Х л

2г/1г = 22,4л / Х л

Х = 11,2 л

ОТВЕТ: V водорода = 11,2 л

 

РАСТВОРИМОСТЬ ВЕЩЕСТВ В ВОДЕ

Вещества бывают растворимые в воде, нерастворимые и малорастворимые в воде. Это можно узнать по таблице растворимости веществ в воде.

Рассмотрим растворимость веществ в воде на примере пищевой соли (NaCl).

1) Пищевая соль (NaCl) находится в твёрдом агрегатном состоянии и образует ионную кристаллическую решётку:

+ _ + _

Na Cl Na Cl

_ + _ +

Cl Na Cl Na

+ _ + _

Na Cl Na Cl

 

2) Вода (Н2О) находится в жидком состоянии, и молекулы воды движутся относительно друг друга на близких расстояниях:

+ _ + _

H---O H---O

| + |+

H H

3) Когда кристалл пищевой соли попадает в воду, молекулы воды окружают его, притягиваясь соответствующими полюсами.

+ _ + _

Na Cl Na Cl

_ + _ + _ + _ +

O---H Cl Na Cl Na O---H

| + + _ + _ | +

H Na Cl Na Cl H

 

 

Так как молекулы воды находятся в движении, они разрывают кристалл пищевой соли NaCl на ионы Na+ и ионы хлора Cl-

+ _ + _ + _ + _

H---O Na O---H Cl H---O

| + | + | +

H H H

 

Молекулы воды окружают ионы натрия Na+ и ионы хлора Cl- и не дают им соединиться снова (если воду убрать, выпарить, например), то ионы натрия и хлора снова соединятся в кристалл.

Так происходит растворение пищевой соли NaCl в воде Н2О.

Растворение сахара (С12Н22О11) происходит не с образованием оинов, а с образованием молекул, так как у сахара молекулярная кристаллическая решётка.

ПИЩЕВАЯ СОЛЬ NaCl – ЭЛЕКТРОЛИТ.

САХАР С12Н22О11 – НЕЭЛЕКТРИЛИТ.

Раствор пищевой соли (электролита) в воде хорошо проводит электрический ток.

Раствор сахара (неэлектролита) в воде практически не проводит электрический ток.

ЭЛЕКТРОЛИТ – вещество, которое при растворении в воде или при нагревании распадается на ионы и проводит электрический ток.

НЕЭЛЕКТРОЛИТ – вещество, которое при растворении в воде или при нагревании не распадается на ионы и не проводит электрический ток.

 

ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКАЯ ДИССОЦИАЦИЯ – это процесс распада электролита на ионы при растворении в воде или нагревании.

 

Краткая запись процесса электролитической диссоциации:

 

H2O + _

NaCl === Na + Cl

 

Серная кислота тоже является электролитом.

 

H2O + 2-

H2SO4=== 2H + SO4

 

Электролитическая диссоциация объясняет механизм реакции ионного обмена.

 

HCl + NaOH === NaCl + H2O молекулярный вид реакции

+ _ + _ + _

H+Cl+Na+OH=== Na+Cl+ H2O ионный вид реакции

+ _

H + OH=== H2O краткий ионный вид реакции

 

Если все ионы в начале и в конце реакции, записанной в ионном виде, сокращаются, реакция ионного обмена невозможна.

 

СИЛА ЭЛЕКТРОЛИТА показывает способность электролита распадаться на ионы при растворении в воде или при нагревании.

СИЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОЛИТ – это электролит, который практически полностью распадается на ионы при растворении в воде или при нагревании.

СЛАБЫЙ ЭЛЕКТРОЛИТ – это электролит, который частично распадается на ионы при растворении в воде или при нагревании.

 

СТЕПЕНЬ ДИССОЦИАЦИИ (альфа) равна отношению продиссоциированных молекул (n) к общему числу молекул (N): альфа = n: N.

Альфа сильного электролита стремится к 1. Альфа слабого электролта стремится к 0.

Альфа неэлектролита = 0.

 

ЭЛЕКТРОЛИЗ – процесс, идущий в растворе или расплаве электролита под действием электрического тока.

 

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК – это направленное движение заряженных частиц.

 

Рассмотрим электролиз водного раствора хлорида меди II (CuCl2)

 

H2O 2+ _

CuCl2 === Cu + 2Cl

 

Если в раствор хлорида меди II опустить два электрода: анод (+) и катод (-) (электроны движутся от анода к катоду по проводу), то положительно заряженные ионы меди Cu 2+ (катионы) будут притягиваться к катоду, а отрицательно заряженные ионы Cl- (анионы) будут притягиваться к аноду.

электроны(е-)

-------------------------

электрод АНОД + | 2+ | - КАТОД электрод

_ 0 | Cu----------- | 2+ 0

2Cl + 2(e-) == Cl2 | _ | Cu + 2(e-) == Cu

|------- 2Cl |

окисление | | восстановление

 

НА АНОДЕ АНИОНЫ ОТДАЮТ ЭЛЕКТРОНЫ, НА КАТОДЕ КАТИОНЫ ПРИНИМАЮТ ЭЛЕКТРОНЫ.

 

ЭЛЕКТРОЛИЗ – ОКИСЛИТЕЛЬНО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫЙ ПРОЦЕСС, ИДУЩИЙ В РАСТВОРЕ ИЛИ РАСПЛАВЕ ЭЛЕКТРОЛИТА ПОД ДЕЙСТВИЕМ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА.

Электролиз будет идти до тех пор, пока все ионы не превратятся в атомы.

В данном примере на катоде будет образовываться вещество медь (Cu), а на аноде будет образовываться вещество хлор (Cl2).

 

КОНЦЕНТРАЦИЯ – величина, показывающая количество растворённого вещества, находящегося в растворе.

ПРОЦЕНТНАЯ КОНЦЕНТРАЦИЯ (массовая доля) показывает, сколько граммов растворённого вещества находится в 100 г раствора.

 

ПРИМЕРЫ

1) 200 г 10% раствора пищевой соли.

В 100 г раствора – 10 г соли (10%-ный раствор)

В 200г раствора – Х г соли.

100/200 = 10/Х

Х=20г

В 200 г 10% раствора пищевой соли находится 20 г соли.

 

2) Орпеделить конентрацию раствора, если в 150 г воды растворили 50 г пищевой соли.

Масса раствора m = 150 г + 50 г = 200 г

200г раствора 100%

50 г соли – Х%

 

200/50 = 100/Х

Х = 25%

Концентрация раствора, состоящего из 150 г воды и 50 г соли – 25%.

 

ЗАДАЧА

Определить m известняка (карбоната кальция), образующегося при пропускании

5,6 л углекислого газа (н.у.) через 0,8 л 15% раствора гашёной извести (гидроксид кальция) плотностью 1,1 г/см3.

1) Определяем массу (в грамма) веществ, используемы в задаче.

m CO2 (по закону Авогадро)

1 моль СО2 = 44 г занимает объём 22,4 л (н.у.)

Х г ---------------------5,6 л

Составляем пропорцию:

44/Х = 22,4/5,6

Х = 11 г

 

m CО2 = 11 г

 

m раствора Са(ОН)2 = V. p = 800 см3. 1,1 г/см3 = 880 г

 

880 г - 100%

У г – 15%

880/У = 100/15 У=132 г

2) Записываем уравнение реакции:

 

Са(ОН)2 + СО2===СаСО3 + Н2О

 

3) Рассчитаем молекулярные массы веществ, участвующих в реакции

 

Са(ОН)2 + СО2 ===СаСО3 + Н2О

1 моль 1 моль 1 моль 1 моль

74 г 44 г 100 г 18 г

 

4) Подставляем массу веществ, данных в условии задачи:

 

Са(ОН)2 + СО2 === СаСО3 + Н2О

74г 44 г 100 г 18 г

132 г 11г Х г

 

5) Считаем пропорцию. (Из предыдущей записи видно, что углекислого газа СО2 взято гораздо меньше, чем необходимо для данного количества гашёной извести Са(ОН)2.)

44/11 = 100/ Х

Х = 25 Г

Ответ: m СаСО3 = 25 г