Вопрос 15 Растворы, виды растворов, растворимость, зависимость растворимости от условий. Способы выражения концентрации растворов.

Растворы – однородная многокомпонентная система, состоящая из растворителя, растворенных веществ и продуктов их взаимодействия. Растворы могут быть жидкими (морская вода), газообразными (воздух) и твердыми (сплавы металлов)

Растворимостью называется способность вещества растворяться в том или ином растворителе. Мерой растворимости вещества при данных условиях служит содержание его в насыщенном растворе. Поэтому численно растворимость может быть выражена теми же способами, что и состав, например, процентным отношением массы растворенного вещества к массе насыщенного раствора или количеством растворенного вещества, содержащимся в 1 литре насыщенного раствора. Часто растворимость выражают также числом единиц массы безводного вещества, насыщающего при данных условиях 100 единиц массы растворителя; иногда выраженную этим способом растворимость называют коэффициентом растворимости.

Вещества, состоящие из полярных молекул, и вещества с ионным типом связи лучше растворяются в полярных растворителях (вода, спирты, жидкий аммиак), а неполярные – в неполярных растворителях (бензол, сероуглерод).

Процесс растворимости избирательный и зависит от природы веществ и термодинамических условий (давления, температуры).

Насыщенным называется раствор, находящийся в равновесии с растворимым веществом в виде отдельной фазы.

Константой растворимости называется количество гр вещества, образующее насыщенный раствор в 100 гр растворителя при данных условиях.

По растворимости вещества разделяют на:

- хорошо растворимые (в 100 гр растворителя содержится больше 1 гр вещества)

- малорастворимые (в 100 гр растворителя содержится больше 1∙10⁻³ гр)

- практически нерастворимые (в 100 гр растворителя содержится меньше 10⁻³ гр)

Абсолютно нерастворимых веществ нет.

При растворении веществ всегда происходит выделение или поглощение тепла. Количество теплоты, выделяющейся или поглощающейся при растворении 1 моль вещества называется теплотой растворения.

РАСТВОРЕНИЕ ТВЕРДЫХ ТЕЛ:

Растворение большинства твердых тел сопровождается поглощением теплоты. Это объясняется затратой количества энергии на разрушение кристаллической решетки твердого тела, что обычно не полностью компенсируется энергией, выделяющейся при образовании гидратов (сольватов). Прилагая принцип Ле Шателье к равновесию между веществом в кристаллическом состоянии и его насыщенным раствором

приходим к выводу, что в тех случаях, когда вещество растворяется с поглощением энергии, повышение температуры должно приводить к увеличению его растворимости. Если же, энергия гидратации (сольватации) достаточно велика, чтобы образование раствора сопровождалось выделением энергии, растворимость с ростом температуры понижается. Это происходит, например, при растворении в воде щелочей, многих солей лития, магния, алюминия.

При растворении твердых тел в воде объем системы обычно изменяется незначительно. Поэтому растворимость веществ, находящихся в твердом состоянии, практически не зависит от давления.

РАСТВОРЕНИЕ ЖИДКОСТЕЙ:

Жидкости также могут растворяться в жидкостях. Некоторые из них неограниченно растворимы одна в другой, т.е. смешиваются друг с другом в любых пропорциях, как, например, спирт и вода, другие – взаимно растворяются лишь до известного предела.

Температура, при которой ограниченная взаимная растворимость жидкостей переходит в неограниченную, называется критической температурой растворения.

Как и в случае растворения твердых тел, взаимное растворение жидкостей обычно не сопровождается значительным изменением объема. Поэтому взаимная растворимость жидкостей мало зависит от давления и заметно возрастает лишь при очень высоких давлениях (порядка тысяч атмосфер).

Если в систему, состоящую из двух несмешивающихся жидкостей, ввести третье вещество, способное растворяться в каждой из этих жидкостей, то растворенное вещество будет распределяться между обеими жидкостями пропорционально своей растворимости в каждой из них.

Закон распределения: «Вещество, способное растворяться в двух несмешивающихся растворителях, распределяется между ними так, что отношение его концентраций в этих растворителях при постоянной температуре остается постоянным, независимо от общего количества растворенного вещества»:

Здесь C₁ и C₂ – концентрации растворенного вещества в первом и втором растворителях; K – коэффициент распределения.

РАСТВОРЕНИЕ ГАЗОВ:

При увеличении давления, растворимость газа в жидкости увеличивается. По правилу Генри масса растворенного газа прямо пропорциональна давлению.

,

Постоянная Генри зависит от температуры, природы газа и растворителя. Объем растворенного газа не зависит от давления.

При повышении температуры растворимость газа в жидкости понижается.

Растворение является сложным Физико-химическим процессом. Если растворителем является вода, то процесс растворения называется гидратацией и образуются кристаллогидраты.

 

Процесс растворения происходит в три стадии:

1) Разрушается связь между молекулами и атомами растворенного вещества и растворителя. Затрачивается энергия – Q

2) Происходит сольватация, процесс которой сопровождается выделением тепла + Q

3) Диффузия (Сольватирующие частицы равномерно распределяются по всему объему). Происходит поглощение тепла – Q.