Розчини – це гомогенні термодинамічно стійкі системи змінного складу, які складаються з двох, або більше компонентів та продуктів їх взаємодії.

Хімічні речовини, при змішуванні яких утворюється розчин та які можна виділити із нього у чистому вигляді, називають компонентами розчину. Речовину, яка при розчиненні не змінює свого агрегатного стану, або входить до складу розчину у більшій кількості, називають розчинником. Другим компонентом розчину є розчинена речовина (одна або кілька). Частинками розчиненої речовини є окремі молекули або іони з розміром менше 1 нм, які рівномірно розподілені між молекулами розчинника. Важливо, що при утворенні розчину компоненти частково втрачають свої фізичні властивості.

Розчини посідають проміжне місце між механічними сумішами і хімічними сполуками. Від суміші розчин відрізняє те, що будь-який його мікроскопічний об’єм, який знаходиться у стані динамічної рівноваги, має однаковий хімічний склад і фізичні властивості, як і вся маса розчину. Важливо і те, що утворення розчинів супроводжується тепловим ефектом та зміною об’єму.

2.2. Класифікація розчинів. Класифікують розчини за різними ознаками.

1. За агрегатним станом розчини поділяють на газоподібні, рідкі і тверді. Для газових систем характерний хаотичний рух молекул усіх компонентів, дуже слабка взаємодія між ними і відсутність певної структури. Тому компонент зберігає характерні для нього фізичні та хімічні властивості. З огляду на це, газові розчини за звичайного тиску можна розглядати як фізичну суміш. Прикладом такого розчину є повітря.

Рідкі розчини можна одержати розчиненням у рідині газів (наприклад, амоніаку, гідроген хлориду (хлороводню), кисню у воді), твердих речовин (натрій хлориду або цукру уводі. Йоду в етанолі) і рідин (етанолу у воді, бензену в ацетоні).

Тверді розчини (сплави) утворюються при кристалізації рідких розплавів металів. Кристалічну гратку твердого розчину утворюють частинки усіх компонентів, які розміщені неупорядковано.

2. За вмістом розчиненої речовини розчини поділяють на розведені і концентровані. Розведеним вважають розчин, у якому вміст розчиненої речовини не перевищує 30%, а у концентрованому розчині масова частка розчиненої речовини становить понад 30%.

3. За здатністю речовини розчинятись за даних умов у даній масі розчинника розчини бувають ненасиченими, насиченими, пересиченими.

Якщо у даній масі розчинника якась маса речовини ще може розчинитись, то такий розчин за даних умов є ненасиченим.

У разі, коли досягнуто границі розчинення, тобто кількість речовини, що переходить у розчин за одиницю часу, дорівнює кількості речовини. Що виділяється у вигляді твердої фази, - розчин називають насиченим.

Якщо речовини розчинено більше, ніж її потрібно для насичення за даних умов. То такий розчин є пересиченим.. Ця система нестійка, тому за найменшої зміни умов (потирання скляною паличкою об стінки посуду, внесення маленького кристалу розчиненої речовини) розпочнеться процес кристалізації.

3. Термодинаміка процесу розчинення

Сучасна теорія розчинів розглядає розчинення як фізико-хімічний процес взаємодії між частинками різної полярності.

Основним фізико-хімічним параметром, яким визначають природу розчинника і полярність його молекул, є дипольний момент µ. Полярними розчинниками є вода, кислоти спирти, кетони тощо. Вода має найбільший дипольний момент і тому є добрим розчинником сполук з іонним та ковалентним полярним зв’язками. Встановлено, що речовини з неполярним ковалентним зв’язком легко розчиняються у неполярних розчинниках (бензен, сірковуглець, хлороформ, тетрахлорметан, ефір) і важко розчиняються у полярних.

При розчиненні твердих речовин у рідинах одночасно відбуваються такі процеси:

1.Орієнтація полярних молекул навколо частинок розчиненої речовини та утворення нових іон-дипольних зв’язків.

2. Руйнування кристалічної гратки розчиненої речовини, перехід її у рідкий стан та рівномірний розподіл у всьому об’ємі рідкої фази. Цей процес є ендотермічним, тобто супроводжується поглинанням теплоти (ΔН › 0).

3. Взаємодія окремих молекул чи іонів розчиненої речовини із розчинником з утворенням сольватів (гідратів), що завжди супроводжується виділенням теплоти (ΔН ‹ 0).

Залежно від співвідношення величин енергій наведений процесів, сумарна ентальпія може бути додатною або від’ємною. Якщо вона є додатною, то процес розчинення буде супроводжуватись вбиранням теплоти. Саме таким тепловим ефектом характеризується розчинення деяких солей (калій хлориду, амоній хлориду, амоній нітрату тощо) у воді. Тому, згідно з принципом рухомої рівноваги Ле-Шательє, при підвищенні температури їх розчинність у воді збільшується.

Якщо сумарна ентальпія від’ємна, тоді процес розчинення буде супроводжуватися виділенням теплоти (розчинення лугів, етанолу, сульфатної кислоти у воді). В останньому випадку виділяється дуже велика кількість теплоти, тому готуючи розчин сульфатної кислоти, треба лити кислоту до води, а не навпаки.

При розчиненні у рідинах твердих або рідких речовин, які добре сольватуються, ентропія системи збільшується, а при розчиненні газів – зменшується.

Розчини, утворення яких не супроводжується зміною об’єму і теплового ефекту, називають ідеальними. Властивості таких розчинів визначаються лише концентрацією.

До моделі ідеального розчину наближаються безмежно розведені розчини.

---

Дата добавления: 2015-07-20