РАСТВОРЫ. РАСТВОРИМОСТЬ, Общая характеристика и классификация растворов - Растворы

Общая характеристика и классификация растворов

Растворы имеют большое значение для живых организмов (питательные вещества усваиваются в виде растворов; плазма крови, лимфа, желудочный сок - все это растворы); природная вода и минеральные воды - это тоже растворы; в промышленности и производстве многие процессы протекают в растворах.

Если в сосуд с водой поместить кристаллы поваренной соли, сахара или перманганата калия, то можно наблюдать, как количество твердого вещества постепенно уменьшается. При этом вода, в которую были добавлены кристаллы, приобретает новые свойства: у нее появляется соленый или сладкий вкус, в случае перманганата калия появляется малиновая окраска, также изменяется ее плотность, температура замерзания и другие свойства. Полученные жидкости уже нельзя назвать водой, даже если они неотличимы от воды по внешнему виду, как в случае с солью и сахаром. Это - растворы.

Растворы это дисперсные системы, в которых частицы одного вещества равномерно распределены между частицами другого вещества. В общем случае есть дисперсионная среда и диспергируемое вещество.

По степени дисперсности (размеру частиц) различают:

    - Грубодисперсные системы (взвеси, суспензии, эмульсии), которые являются гетерогенными, непрозрачными и малоустойчивыми во времени; диаметр частиц в таких системах равен примерно 10-5 - 10-7 метра; - Истинные (молекулярные) растворы - гомогенные, прозрачные (кроме металлов, полупроводников), неограниченно устойчивые во времени системы; с диаметром частиц примерно 10-8 - 10-10 метра; - Коллоидные системы (золи) - сочетают свойства грубодисперсных систем и истинных растворов: это микрогетерогенные системы, достаточно прозрачные, но очень сильно рассеивающие свет; могут долго сохраняться при неизменных внешних условиях (т. е. термодинамически неустойчивы), с диаметром частиц примерно 10-7 - 10-8 метра.

Мы будем изучать Истинные растворы - термодинамически устойчивые гомогенные системы переменного состава, состоящие из двух и более компонентов, находящихся в состоянии химического равновесия. Раствор растворимость электролитический диссоциация

Компонентом в данном случае является вещество, количество которого можно изменять независимо от количества других веществ. Например, водный раствор хлорида натрия содержит следующие частицы: H2O, H3O+, ОН-, Na+, Cl-. Но компонентов в этой системе только два: H2O и NaCl.

В истинных растворах растворенное вещество диспергировано до атомного, ионного или молекулярного уровня. Если раствор профильтровать через самый плотный фильтр, то ни соль, ни сахар, ни перманганат калия не удается отделить от воды. Следовательно, эти вещества в воде раздроблены до наиболее мелких частиц - молекул и ионов. Молекулы могут опять собраться в кристаллы только тогда, когда испарится вода.

По Агрегатному состоянию растворы могут быть Жидкими (например, морская вода), газообразными (например, воздух) или Твердыми (многие сплавы металлов).

Растворитель + раств. вещество

Газ + газ

Воздух: азот + О2, СО2

Жидкость + газ

Газированная вода

Тв. вещество + газ

Платина (никель) + Н2

Газ + жидкость

Туман

Жидкость + жидкость

Раствор спирта в воде

Тв. вещество + жидкость

Сливоч. масло + вода

Газ + Тв. вещество

Дым

Жидкость + Тв. вещ.

Мутная речная вода

Тв. вещество+Тв. вещество

Сплавы, керамика

Любой раствор состоит из растворителя, растворенного вещества и продуктов их взаимодействия. Обычно компонент, содержание которого можно довести до 100%, не нарушая гомогенности системы, называют растворителем. В приведенных примерах растворителем является вода. Но не всегда обязательно вода является растворителем.

Пример 1. Спирт и вода смешиваются друг с другом в любых количествах, а раствор все время остается жидким, поэтому любое из этих двух веществ может считаться растворителем.

Пример 2. При комнатной температуре к воде больше 28 % NaCl добавить нельзя, хлорид натрия перестает растворяться, поэтому здесь растворителем является вода и не потому, что ее больше, а потому, что вода составляет с раствором единую фазу.

Пример 3. Растворимость нитрата серебра в воде при комнатной температуре равна 70%, следовательно, растворителя - H2O в насыщенном растворе содержится меньше, чем растворенного вещества. Все равно, в данном случае, растворителем является вода, так как в виде индивидуального вещества нитрат серебра - твердая фаза, а раствор - жидкость.

Растворы - физико-химические системы, которые имеют сходство и с механическими смесями, и с химическими соединениями.

Признаки механических смесей и химических соединений:

Механические смеси

Химические соединения

1. неоднородность

1. однородность

2. проявление свойств отдельных компонентов

2. появление новых свойств у компонентов (электропроводность, окраска)

3. возможность разделения на составные части физическими методами

3. проявление тепловых эффектов при смешивании компонентов

4. изменение объема

Физическая теория растворов (теория идеальных растворов).

Вант-Гофф и Аррениус в 1883-1885 годах по аналогии с газовыми смесями допускали, что молекулы растворенного вещества и растворителя индифферентны (безразличны) друг к другу, химического взаимодействия между компонентами нет, а движущей силой растворения является увеличение энтропии. Такая ситуация возможна, если энергия взаимодействия разнородных частиц мала и равна энергии взаимодействия одинаковых частиц друг с другом.

Идеальный раствор - однородная смесь двух веществ, которая состоит из неполярных молекул, причем силы взаимодействия между однородными молекулами равны силам взаимодействия между разнородными молекулами.

Главный недостаток теории - химическое взаимодействие между компонентами не учитывалось. Поэтому законы, которые открыты в рамках этой теории, используют для расчетов и описания свойств только очень разбавленных растворов неэлектролитов.

Химическая теория растворов.

Д. И.Менделеев в 1887 году предложил так называемую, Сольватную теорию, в которой считалось, что растворитель и растворенное вещество образуют непрочные соединения неопределенного состава - сольваты (для водных растворов - гидраты, например, гидраты серной кислоты H2SO4-H2O, H2SO4-2H2O, H3O+, [Al(H2O)6]3+ и т. д.). Часто, при охлаждении или упаривании, их можно выделить в виде твердых кристаллосольватов (кристаллогидратов). Например, медный купорос CuSO4 - 5H2O.

Основной недостаток теории - не позволяет количественно описать физико-химические свойства растворов.

Представления, лежащие в основе современной физико-химической теории растворов, были развиты русскими учеными И. А. Каблуковым и В. А. Кистяковским, которые объединили физическую и химическую теории, и также объяснили причины возникновения электролитической диссоциации.

Похожие статьи




РАСТВОРЫ. РАСТВОРИМОСТЬ, Общая характеристика и классификация растворов - Растворы

Предыдущая | Следующая