ЧАСТЬ И

ОБЩАЯ ХИМИЯ

РАСТВОРЫ

Понятие о растворы

Растворы является одной из разновидностей дисперсных систем (от лат. disperse - рассеивать, рассыпать). Все дисперсные системы состоят из дисперсионной среды (растворителя) и дисперсной фазы (растворенного вещества). В зависимости же от того, в каком агрегатном состоянии и в котором степени дробления (дисперсности) вещества входят в состав дисперсных систем, их можно разделить на твердые, жидкие или газообразные растворы, настоящие, коллоидные растворы, суспензии, взвеси и т.д.

Классификация растворов по размерам растворенных частиц (по степени дробления дисперсной фазы)

По размерами частиц растворы разделяют на суспензии, коллоидные растворы и истинные растворы. Кроме разницы в размерах частиц, эти растворы отличаются еще и устойчивостью во времени.

Таким образом, понятно, что обычные растворы (истинные растворы) представляют собой смесь растворителя и растворенного вещества, в котором вещество измельченная на отдельные молекулы (или ионы). Но если суспензии достаточно легко отличить от настоящих растворов за мутностью, то коллоидные растворы на первый взгляд отличить достаточно трудно. Однако коллоидные растворы легко определить с помощью простого опыта: все коллоидные растворы должны обязательно проявлять эффект Тиндаля. Эффект Тиндаля заключается в том, что когда в затемненной комнате через стакан с коллоидным раствором пропустить луч света, то сбоку этот луч очень хорошо видно. Эффект Тиндаля мы наблюдаем довольно часто, когда смотрим на луч света, который пробивается через занавески в затемненную пристальное комнату или на снег, что падает, в свете автомобильных фар или уличных фонарей в вечернее время. Истинные растворы эффекта Тиндаля не проявляют, то есть луч света, пропущенный через стакан с таким раствором, со стороны увидеть невозможно.

Чаще всего встречаются растворы, в которых дисперсионным средой (растворителем) жидкости и, в частности, вода.

Истинные растворы

Следовательно, к истинным растворам относят растворы на основе жидких растворителей, в которых вещество измельченное до молекулярного уровня.

Растворы - это однородные (гомогенные) смеси переменной структуры, состоящие из нескольких компонентов и продуктов их взаимодействия.

Компонент раствора, что находится в том же агрегатном состоянии, что и раствор, называют растворителем (или дисперсионным средой), а другие компоненты называют растворенными веществами (или дисперсионной фазой). Если раствор состоит из смеси двух жидкостей, то растворителем называют ту вещество, которого больше. А если одним из компонентов является вода, то, независимо от ее содержания, обычно в таких случаях растворителем называют воду.

Следует также отметить, что хотя растворы и называют смесями, их надо отличать от обычных механических смесей. Так же, как и смеси, растворы не имеют постоянного состава (как и в случае химических соединений), и их можно разделить на индивидуальные вещества (если не происходит необратимых химических процессов). Тем не менее основным признаком, который характеризует растворы, является однородность. Кроме того, в отличие от обычных смесей, растворам присущи взаимодействия между частицами растворителя и растворенного вещества. На основании этого можно утверждать, что газообразные растворы являются механическими смесями газов.

Классификация дисперсных систем по агрегатному состоянию дисперсной фазы или дисперсионной среды

Механизм растворение и тепловые эффекты при растворении

Процесс растворение бесспорно можно назвать и физическим, и химическим процессом. 8 одного стороны, при растворении вещества происходит ее дробление, что делает похожим его на физический процесс. С другой стороны, при растворении обязательно наблюдается поглощение или выделение теплоты и в некоторых случаях происходят образование новых веществ. Однако процесс растворения не относят ни к тому, ни к другое. Его называют физико-химическим процессом. И это станет более понятно, если рассмотреть процесс растворения.

Рассмотрим процесс растворения кристалла натрий хлорида в воде. Молекула воды представляет собой диполь, у которого есть положительно и отрицательно заряженные полюса. Вследствие этого, при попадании кристалла соли в воду, этот кристалл окружают молекулы воды, которые соответствующим образом ориентируются вокруг положительно и отрицательно заряженных ионов. И, конечно же, молекулы воды начинают притягивать ионы к себе. Когда сила притяжения ионов к молекул воды становится больше, чем сила притяжения к кристалла, то ион в окружении молекул воды переходит в раствор.

Ионы или молекулы, окруженные молекулами растворителя, называют сольватами или, в случае водных растворов, гидратами.

Следовательно, в процессе растворения можно выделить три стадии:

1) взаимодействие частиц растворимого вещества с молекулами растворителя - сольватация (в случае водных растворов - гидратация);

2) разрушение структуры растворимого вещества - разрушение кристаллической решетки - ионизация;

3) распределение сольватованих частиц в объеме растворителя - диффузия.

В результате первого процесса происходит выделение теплоты за счет образования новых связей между частицами, а в результате второго - поглощение тепла (энергия расходуется на разрушение связей между частицами в кристаллической решетке). В связи с этим общий тепловой эффект процесса растворения равна сумме двух тепловых эффектов названных процессов: если при гидратации выделяется энергии больше, чем затрачивается на разрушение кристаллической решетки, то вследствие растворения энергия выделяется и раствор нагревается (процесс экзотермический) и наоборот (эндотермический).

если (теплота поглощается);

если (теплота выделяется).