ВУЗ:
Составители:
Рубрика:
377
симости с осью ординат составляет −0.15, что приводит к значению
К
обр
= 0.7, а тангенс угла наклона графической зависимости к оси lg
C
ДЭГ
, равный m = 1.54, свидетельствует о составе комплекса (вернее, о
числе молекул диэтиленгликоля).
VII.4.5. Определение чисел гидратации (сольватации)
хлорида калия
В главе I данного пособия отмечалось, что числа гидратации
могут быть определены методом высаливания (определение суммарно-
го количества моль воды при гидратации NaCl после растворения соли
и фенола). Отметим в связи с этим, что высаливание заключается в
уменьшении количества свободной воды, не участвующей в гидрата-
ции соли. По уменьшению растворимости неэлектролита или слабого
электролита в солевых растворах можно найти количество воды, обра-
зующей гидраты, а, значит, и вычислить числа гидратации, т.е. число
молей воды, гидратирующих 1 моль соли.
1. Число гидратации ионов калия и хлорида в соединении хло-
рид калия можно оценить теоретически, применяя уравнения для соль-
ватных чисел (см. Главу I ).
2
. Для определения чисел гидратации можно воспользоваться
экспериментальными данными о распределении неэлектролита между
экстрагентом и водой или солевым раствором.
По аналогии с методом определения чисел гидратации KCl (ме-
тод высаливания) по растворимости фенола в воде, можно определять
числа гидратации указанных ионов по растворимости о−нитрофенола в
воде и в 1М растворе хлорида калия. Например, растворимость
о−нитрофенола в воде составляет 0.21 г на 100 г воды, а в 50 мл (50 г)
составляет 0.105 г. Экспериментально установлено, что растворимость
о−нитрофенола в 1М растворе хлорида калия составляет 0.055 г в 50 мл
раствора (ρ = 1044 г/л).
Исходя из этих данных можно определить суммарное число гид-
ратации ионов калия и хлорида в воде (расчеты приведены в п.3).
3. Пусть отношение между количествами растворенного вещест-
ва и воды в насыщенном растворе этого вещества представлено отно-
шением S
(вод)
/W, где S
(вод)
- растворимость вещества в воде, моль/л, W -
содержание воды в растворе, моль/л, а растворимость вещества в рас-
творе, содержащем С моль/л соли, обозначим через S
c
моль/л.
Число гидратации n, тогда в гидрате связано n·С моль воды. Ес-
ли 1 л солевого раствора содержит W
c
моль воды, то в растворении не-
электролита участвует (W
c
− n·С) моль воды. Если принять во внима-
378
ние, что отношение между количествами неэлектролита и несвязанной
воды не изменяется в присутствии солей, то можно записать соотно-
шение:
S
(вод)
/W = S
c
/(W
c
− n·С).
Количество воды, содержащейся в солевом растворе, можно найти
следующим образом:
W
c
= (ρ
с
− М
с
·С)/М
в
(моль/л).
Здесь ρ
с
– плотность раствора соли, г/л; М
с
и М
в
– соответственно мас-
са 1 моль соли и воды, г/моль.
Комбинируя последние два уравнения и учитывая, что W =
ρ
в
/М
в
, а величина S
c
/S
в
согласно уравнений Сеченова
lg(S
в
/S
c
) = k·C ;
lg(D/ К
D
0
) = k·C
(где S
в
и S
c
– растворимость вещества в воде и в растворе соли, моль/л;
k – константа, характеризующая высаливающее действие соли по от-
ношению к данному вешеству – константа высаливания) равна:
n = (ρ
c
− ρ
в
· К
D
0
/D)/М
в
·С − М
с
/М
в
.
В данном уравнении ρ
в
– плотность воды (998.2 г/л при 20
0
С).
Приведем некоторые данные опытов.
Растворимость о-нитрофенола в воде равна m
1
= 0.21 г/100г, в
100 г 1М раствора хлорида калия равна m
2
= 0.1526 г. Тогда
S
в
= m
1
·1000/М·100 = 0.21·1000/139.11·100 = 0.01509 моль/л ;
S
c
= m
2
·1000/М·100 = 0.1526·1000/139.11·100 = 0.01097 моль/л ;
W
c
= (1044−74.5·1)/18 = 53.86 моль/л ;
S
в
/W = S
c
/(W
c
− n·С);
n·С· S
в
= S
в
· W
c
− W· S
c
;
n = (0.01509·53.86−55.5·0.01097)/1·0.01509 = 13.5.
Таблица 7.9
Определение чисел гидратации KCl при 20
0
С
С
KCl
,
моль/л
К
0
D
/
D
ρ
KCl
, г/л
ρ
в
· К
D
0
/D
ρ
KCl
−
ρ
в
· К
D
0
/D
n
1.0 0.728 1044 725.7 318.3 13.5
2.0 0.530 1088 528.7 559.3 11.4
2.5 0.452 1109 451.0 658.0 10.5
3.7 0.309 1160 308.1 851.9 8.6
Это один из способов определения гидратного числа. Второй
способ заключается в следующем.
lg (S
в
/S
c
) = lg (0.01509/0.01097) = k·C = k·1,
k = 0.138.
симости с осью ординат составляет −0.15, что приводит к значению ние, что отношение между количествами неэлектролита и несвязанной
Кобр = 0.7, а тангенс угла наклона графической зависимости к оси lg воды не изменяется в присутствии солей, то можно записать соотно-
CДЭГ, равный m = 1.54, свидетельствует о составе комплекса (вернее, о шение:
числе молекул диэтиленгликоля). S(вод)/W = Sc/(Wc − n·С).
Количество воды, содержащейся в солевом растворе, можно найти
VII.4.5. Определение чисел гидратации (сольватации) следующим образом:
хлорида калия Wc = (ρс − Мс·С)/Мв (моль/л).
Здесь ρс – плотность раствора соли, г/л; Мс и Мв – соответственно мас-
В главе I данного пособия отмечалось, что числа гидратации са 1 моль соли и воды, г/моль.
могут быть определены методом высаливания (определение суммарно- Комбинируя последние два уравнения и учитывая, что W =
го количества моль воды при гидратации NaCl после растворения соли ρв/Мв, а величина Sc/Sв согласно уравнений Сеченова
и фенола). Отметим в связи с этим, что высаливание заключается в lg(Sв/Sc) = k·C ;
уменьшении количества свободной воды, не участвующей в гидрата- lg(D/ КD0) = k·C
ции соли. По уменьшению растворимости неэлектролита или слабого (где Sв и Sc – растворимость вещества в воде и в растворе соли, моль/л;
электролита в солевых растворах можно найти количество воды, обра- k – константа, характеризующая высаливающее действие соли по от-
зующей гидраты, а, значит, и вычислить числа гидратации, т.е. число ношению к данному вешеству – константа высаливания) равна:
молей воды, гидратирующих 1 моль соли. n = (ρc − ρв· КD0/D)/Мв·С − Мс/Мв .
1. Число гидратации ионов калия и хлорида в соединении хло- В данном уравнении ρв – плотность воды (998.2 г/л при 200С).
рид калия можно оценить теоретически, применяя уравнения для соль- Приведем некоторые данные опытов.
ватных чисел (см. Главу I ). Растворимость о-нитрофенола в воде равна m1 = 0.21 г/100г, в
2. Для определения чисел гидратации можно воспользоваться 100 г 1М раствора хлорида калия равна m2 = 0.1526 г. Тогда
экспериментальными данными о распределении неэлектролита между Sв = m1·1000/М·100 = 0.21·1000/139.11·100 = 0.01509 моль/л ;
экстрагентом и водой или солевым раствором. Sc = m2·1000/М·100 = 0.1526·1000/139.11·100 = 0.01097 моль/л ;
По аналогии с методом определения чисел гидратации KCl (ме- Wc = (1044−74.5·1)/18 = 53.86 моль/л ;
тод высаливания) по растворимости фенола в воде, можно определять Sв/W = Sc/(Wc − n·С);
числа гидратации указанных ионов по растворимости о−нитрофенола в n·С· Sв = Sв· Wc− W· Sc ;
воде и в 1М растворе хлорида калия. Например, растворимость n = (0.01509·53.86−55.5·0.01097)/1·0.01509 = 13.5.
о−нитрофенола в воде составляет 0.21 г на 100 г воды, а в 50 мл (50 г) Таблица 7.9
составляет 0.105 г. Экспериментально установлено, что растворимость Определение чисел гидратации KCl при 200С
о−нитрофенола в 1М растворе хлорида калия составляет 0.055 г в 50 мл СKCl, К0D/ ρKCl, г/л ρв· КD0/D ρKCl − n
раствора (ρ = 1044 г/л). моль/л D ρв· КD0/D
Исходя из этих данных можно определить суммарное число гид- 1.0 0.728 1044 725.7 318.3 13.5
ратации ионов калия и хлорида в воде (расчеты приведены в п.3). 2.0 0.530 1088 528.7 559.3 11.4
3. Пусть отношение между количествами растворенного вещест- 2.5 0.452 1109 451.0 658.0 10.5
ва и воды в насыщенном растворе этого вещества представлено отно-
3.7 0.309 1160 308.1 851.9 8.6
шением S(вод)/W, где S(вод) - растворимость вещества в воде, моль/л, W -
содержание воды в растворе, моль/л, а растворимость вещества в рас-
Это один из способов определения гидратного числа. Второй
творе, содержащем С моль/л соли, обозначим через Sc моль/л.
способ заключается в следующем.
Число гидратации n, тогда в гидрате связано n·С моль воды. Ес-
lg (Sв/Sc) = lg (0.01509/0.01097) = k·C = k·1,
ли 1 л солевого раствора содержит Wc моль воды, то в растворении не-
k = 0.138.
электролита участвует (Wc − n·С) моль воды. Если принять во внима-
377 378
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 187
- 188
- 189
- 190
- 191
- …
- следующая ›
- последняя »
