SparkNotes SAT Solutions Chimie
Cette section se concentrera sur ce que vous devez savoir sur les solutions, les concentrations de solution et les propriétés colligatives pour réussir le test de chimie SAT II. Ce matériel est étroitement liée avec le matériau de la première moitié de ce chapitre et « La structure de la matière. »
Propriétés des solutions
Une solution est un mélange homogène de deux ou plusieurs substances qui existent dans une seule phase. Il y a deux parties principales à toute solution. Le soluté est la composante d'une solution qui est dissous dans le solvant; il est généralement présent en une quantité inférieure à celle du solvant. Le solvant est le composant dans lequel le soluté est dissous, et il est habituellement présent en une plus grande concentration. Par exemple, dans une solution d'eau salée, le sel est le soluté et l'eau est le solvant. Dans les solutions où l'eau est le solvant, la solution est désignée par une solution aqueuse.
Une solution ne doit pas impliquer des liquides. Par exemple, l'air est une solution qui consiste en l'azote, l'oxygène, le dioxyde de carbone et d'autres gaz à l'état de traces, et la soudure est une solution de plomb et d'étain. La règle générale des solutions est l'idée que se ressemble se. substances polaires, ioniques sont solubles dans les solvants polaires, tandis que les solutés non polaires sont solubles dans des solvants non polaires. Par exemple, l'alcool et l'eau, qui sont à la fois polaire, peut former une solution et l'iode et le tétrachlorure de carbone, qui sont tous deux non polaire, préparer une solution. Cependant, l'iode ne se dissout pas facilement dans l'eau polaire.
Le processus de solution
Pour un soluté à dissoudre dans un solvant, les forces d'attraction entre les particules soluté et solvant doit être suffisamment grande pour surmonter les forces d'attraction dans le solvant pur et soluté pur. Le soluté et les molécules de solvant dans une solution sont développées par rapport à leur position dans les substances pures.
Le processus d'expansion, à la fois pour le soluté et du solvant, implique un changement dans l'énergie du système: ce procédé peut être soit exothermique ou endothermique. Après dissolution, le soluté est dit être entièrement solvaté (généralement par les forces dipôle-dipôle ou dipôle-ion), et lorsque le solvant est l'eau, le soluté est dit être hydraté. La séparation des particules de soluté à partir de l'autre avant de dissolution est un processus endothermique à la fois de solvant et de soluté (étapes 1 et 2), mais lorsque le soluté et le solvant se combiner entre eux, ceci est un processus exothermique (étape 3). Si l'énergie libérée à l'étape 3 est supérieure à l'énergie absorbée par les étapes 1 et 2, les formes de solution et est stable.
La solubilité terme se réfère à la quantité maximale de matériau qui se dissout dans une quantité donnée de solvant à une température donnée pour produire une solution stable. En regardant le tracé de solubilités ci-dessous, vous pouvez voir que la plupart des solides augmentent la solubilité avec une augmentation de la température.
Les degrés de saturation
Quand on parle de solutions, il y a trois degrés de saturation insaturés, saturés et sursaturée. Si une solution est insaturé. le solvant est capable de dissoudre plus de soluté. Lorsque la solution est saturée. le solvant a dissous la quantité maximale de soluté qu'il peut à la température donnée. À ce stade, nous disons que la solution est dans un état d'équilibre dynamique -les processus de dissolution et les précipitations se produisent au même rythme. Une solution sursaturée est celui dans lequel le solvant contient plus de soluté que théoriquement il peut contenir à une température donnée. solutions sursaturées sont souvent formés en chauffant une solution et dissoudre plus soluté, puis refroidir la solution lentement. Ces solutions sont instables et se cristallisent facilement.
Des solutions sont souvent désignées comme étant concentrés ou dilués. Ces deux termes sont très généraux. Bien que concentré indique qu'il ya beaucoup de soluté dissous dans le solvant (peut-être la solution est proche d'être saturée) et diluée indique qu'une petite quantité de soluté est dissous dans le solvant, nous avons souvent besoin d'être exacte avec des quantités en chimie. Les unités de concentration que vous devriez être au courant pour l'examen SAT II sont passés en revue ci-dessous.
La molarité de la solution est une mesure du nombre de moles de soluté par litre de solution. Ceci est l'unité de concentration le plus couramment utilisé en chimie. Par exemple, vous pouvez voir une expression qui ressemble à ceci:
ce qui signifie que 0,75 mole de NaCl est dissous par 1.00 litres de solution. Les crochets autour du nombre indiquent que la concentration est exprimée en termes de molarité. Lançons maintenant à la façon dont vous calculez la molarité d'une solution.
Calculer la molarité d'une solution préparée par dissolution de 20,0 g de NaOH solide dans suffisamment d'eau pour obtenir 100 ml de solution.
Convertir grammes à taupes:
Certaines solutions sont capables de conduire un courant électrique et ces solutions sont appelées électrolytes. D'une manière générale, nous disons qu'il ya trois classes d'électrolytes (solutions qui conduisent un courant): les acides, les bases et les sels.
- électrolytes solides constitués de solutés qui se dissocient complètement en solution. Les acides forts, bases fortes, et les sels solubles sont dans cette catégorie. (Nous discuterons des acides et des bases dans le chapitre 6.)
- Non-électrolytes sont des substances qui sont principalement liés de manière covalente, ne produira généralement des ions en solution, et sont donc considérés comme des non-conducteurs.
- électrolytes faibles se composent de solutés qui se dissocient seulement un peu en solution. Les acides faibles, des bases faibles, et les sels légèrement solubles sont dans cette catégorie.
Plus le degré de dissociation du soluté, plus la conductivité de la solution. Considérons deux solutions acides ayant la même concentration de l'acide chlorhydrique et l'acide acétique. l'acide chlorhydrique ionise complètement, tandis que seulement 2% des molécules d'acide acétique ioniser. Si un appareil de conductivité ont été utilisés pour tester les deux solutions, HCl effectuerait un courant électrique à un degré beaucoup plus parce qu'il ya plus de charge disponible en solution. Ci-dessous est une figure représentant l'ionisation de chlorure de baryum; comme vous pouvez le voir, le Ba + et Cl - ions flottaient libre en solution, ce qui rend le chlorure de baryum un électrolyte.
Propriétés des solutions qui dépendent du nombre de particules de solutés présents par molécule de solvant sont appelées propriétés colligatives. La concentration en soluté dans une solution peut affecter diverses propriétés physiques du solvant, y compris son point de congélation, point d'ébullition et la pression de vapeur. Pour le SAT II vous ne devez être familier avec les deux premiers.
Abaissement du point de congélation
Pourquoi le point de congélation d'une solution déprimée inférieure à celle d'un solvant pur? La réponse réside dans le fait que les molécules groupe afin de geler. Ils doivent être attirés l'un vers l'autre et un endroit où se regrouper; si elles agissent en tant que solvant, les molécules de soluté obtenir de la manière et les empêchent de se grouper étroitement ensemble. Plus d'ions en solution, plus l'effet sur le point de congélation. Nous pouvons calculer l'effet de ces particules soluté en utilisant la formule suivante:
DTF = le changement de point de congélation
Kf = abaissement du point de congélation molal constant pour la substance (eau = 1.86ºC / m)
m = molalité de la solution
i = nombre d'ions en solution (ce qui correspond à 1 pour les composés covalents et est égal au nombre d'ions dans la solution de composés ioniques)
Point d'ébullition Elevation
Comme vous l'avez appris plus tôt dans ce chapitre, le point d'ébullition d'une substance est la température à laquelle la pression de vapeur est égale à la pression atmosphérique. Étant donné que la pression de vapeur est réduite par l'addition d'un soluté non volatil, le point d'ébullition est augmentée. Pourquoi? Etant donné que les particules de soluté obtenir de la manière des particules de solvant qui tentent d'échapper à la substance qu'ils se déplacent plus vite, il faudra plus d'énergie pour la pression de vapeur pour atteindre la pression atmosphérique, et donc l'augmentation du point d'ébullition. Nous pouvons calculer la variation du point d'ébullition d'une manière qui est similaire à la façon dont on calcule la variation du point de congélation:
Kb = molal constante d'élévation du point d'ébullition (eau = 0.51˚C / m)
Maintenant, essayez un problème qui traite de la dépression du point de congélation et élévation du point d'ébullition.
Calculer le point de congélation et le point d'ébullition d'une solution de 100 g d'éthylène glycol (C2 H6 O2) dans 900 g d'eau.