Растворы.

Растворами называют гомогенные однородные системы, состоящие из двух и более компонентов, состав которых можно изменять в определенных пределах без нарушения однородности. С химическими соединениями их роднит однородность, другим общим признаком являются довольно значительные объемные и энергетические эффекты, сопровождающие процесс растворения многих веществ. Первые обширные работы по изучению растворов принадлежат М. В. Ломоносову. Различают растворы истинные и коллоидные. При образовании истинных растворов соединения распадаются на частицы очень маленького размера, т. е. растворенное вещество находится в растворителе в виде атомов, молекул или ионов. Коллоидные растворы относятся к гетерогенным системам, в которых частицы одного вещества равномерно распределены в другом. Растворы бывают газообразными (газовые смеси), жидкими и твердыми. Газообразным раствором является, например, воздух. Морская вода - наиболее распространенный жидкий раствор различных солей и газов в воде. К твердым растворам относятся многие металлические сплавы. Наибольшее практическое значение имеют жидкие растворы. В этих растворах обычно протекает большинство реакций, так как в них создаются весьма благоприятные условия для перемещения молекул и тесного их сближения, необходимого для химического

взаимодействия.

6-2) Концентрация - это отношение массы растворенного вещества к массе раствора (массовая концентрация) или отношение количества вещества к объему раствора (молярная концентрация). Единицами этих концентраций служат соответственно г/л и моль/л. В аналитической практике используются также эквивалентная концентрация, равная отношению количества эквивалента вещества к объему раствора. Единицей этой концентрации является моль экв/л. Концентрация - это один из способов выражения состава раствора. Кроме того, состав раствора выражают через безразмерные относительные величины - доли. Объемная доля - отношение объема растворенного вещества к объему раствора; массовая доля – отношение массы растворенного вещества к массе раствора; мольная доля - отношение количества растворенного вещества (число молей) к суммарному количеству всех компонентов раствора. Существуют и другие способы выражения состава раствора. В частности, концентрацию вещества в растворах, используемых для титрования, часто представляют с помощью титра - число грамм растворенного вещества в 1 мл раствора. В термодинамике часто используют моляльную концентрацию и моляльность раствора. Моляльная концентрация - это число моль растворенного вещества, приходящееся на 1 кг растворителя; безразмерная величина, численно равная моляльной концентрации, называется моляльностью раствора, ее обозначают символом m.

6-3) Растворимость — способность вещества образовывать с другими веществами однородные системы — растворы, в которых вещество находится в виде отдельных атомов, ионов, молекул или частиц. Растворимость выражается концентрацией растворённого вещества в его насыщенном растворе либо в процентах, либо в весовых или объёмных единицах, отнесённых к 100 г или 100 см³ (мл) растворителя (г/100 г или см³/100 см³). Растворимость газов в жидкости зависит от температуры и давления. Растворимость жидких и твёрдых веществ — практически только от температуры.

Насыщенным называется раствор, который находится в динамическом равновесии с избытком растворённого вещества.
Ненасыщенный раствор - раствор, содержащий меньше вещества, чем в насыщенном.

Перенасыщенный раствор - раствор, содержащий больше вещества, чем в насыщенном.

Перенасыщенные растворы очень неустойчивы. Помешивание, встряхивание, добавление крупинок соли может вызвать кристаллизацию избытка соли и переход в насыщенное устойчивое состояние.

6-4) При растворении в жидкости какого-либо вещества давление насыщенного пара этой жидкости понижается. Таким образом, давление насыщенного пара растворителя над раствором всегда ниже, чем над чистым растворителем при той же температуре. Разность между этими величинами принято называть понижением давления пара над раствором (или понижением давления пара раствора). Отношение величины этого понижения к давлению насыщенного пара над чистым растворителем называется относительным понижением давления пара над раствором.

Обозначим давление насыщенного пара над чистым растворителем через ρ_о, а над раствором через ρ. Тогда относительное понижение давления пара над раствором будет представлять дробь:

(ρ_о – Δ) / ρ_о.

Математическим выражением закона Рауля является уравнение:

(ρ_о – ρ) / ρ_о = χ_В,

где χ_В - молярная доля растворëнного вещества.

Явление, связанное со способностью проходить через мембрану, в частности, только молекул растворителя, называется осмосом, а вызываемое им изменение давления по обе стороны мембраны – осмотическим давлением.
Это давление стремится уравнять концентрации обоих растворов вследствие встречной диффузии молекул растворённого вещества и растворителя.
Раствор, имеющий более высокое осмотическое давление по сравнению с другим раствором, называется гипертоническим, имеющий более низкое — гипотоническим.

6-5) Понижение давления пара растворителя над раствором пропорционально мольной доле растворенного вещества. Суть явления с физической точки зрения - уменьшение поверхности испарения. С химической точки зрения - уменьшение количества молекул растворителя за счет сольватации.

- I закон Рауля

Повышение Т кипения раствора - понижение давления пара растворителя приводит к необходимости увеличения температуры, при которой p_пара=p_атм (кипение).

Понижение температуры замерзания раствора (p_{пара над ж.=}p_{пара над тв.}).

Повышение Т кипения и понижение Т замерзания раствора не зависят от природы растворенного вещества, а зависят только от количества растворенных частиц (моляльной концентрации) -II закон Рауля.

DТ_кип. = Еm, Е - эбулиоскопическая константа

DТ_зам. = Кm, К - криоскопическая константа

Е и К - характеристики растворителя.

6-6) Слабые электролиты — химические соединения, молекулы которых даже в сильно разбавленных растворах незначительно диссоциированны на ионы, которые находятся в динамическом равновесии с недиссоциированными молекулами. К слабым электролитам относится большинство органических кислот и многие органические основания в водных и неводных растворах.

К слабым относят некоторые минеральные кислоты (HNO₂, HCN, H₂SO₃), большинство оснований, практически все органические кислоты.

Дата добавления: 2015-10-02