РАСТВОРЫ, ИХ ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА.

Растворы, их общая характеристика, способы выражения состава растворов. Растворимость твердых веществ и газов в жидкостях. Идеальные растворы, законы Вант-Гоффа, Рауля и Генри. Криоскопия и эбулиоскопия. Диаграммы состояния раствор — пар для бинарных систем. Законы Коновалова, азеотропные смеси. Ограниченная взаимная растворимость жидкостей. Взаимно нерастворимые жидкости. Распределение вещества в двух несмешивающихся растворителях. Закон распределения Нернста-Шилова.

Энантиотропные и монотропные превращения.

Когда вещество может существовать в нескольких (двух и более) кристаллических формах, то имеется температура перехода, выше которой устойчивой является одна из модификаций, а ниже – вторая. Если при температуре перехода превращение одной твердой модификации в другую может самопроизвольно протекать как в прямом, так и в обратном направлениях, такой переход называется энантиотропным. Энантиотропные превращения наблюдаются только в таких системах, в которых температура взаимного перехода модификаций ниже температуры плавления этих форм. Примером такого превращения может служить переход:

ромбическая сера (S_P) ↔ моноклинная сера (S_M), Т_пер = 95,5⁰С.

Гораздо реже встречаются системы, где самопроизвольные превращения при всяких условиях идут только в одном направлении (односторонниие). Превращения такого типа называются монотропными. В таких системах переход от модификации, устойчивой при более высокой температуре, к модификации, устойчивой при более низких температурах, не происходит, тогда как обратный переход осуществляется и протекает тем быстрее, чем выше температура. Примером такого превращения может служить переход:

белый фосфор (Р_б) ↔ красный фосфор (Р_к), Т_пер = 44⁰С.

Раствор– гомогенная термодинамическая система, состоящая из нескольких компонентов, состав которых может изменяться непрерывно. Компонент – составная часть раствора, которая может быть выделена из раствора в индивидуальном виде, т. е. в виде чистого вещества. Растворитель – обычно тот компонент, которого больше, остальные – растворенные вещества (индекс 2, 3 и т.д.).Примерами растворов могут служить природные воды, сырая нефть, воздух и т.д.

При образовании истинных растворов растворенное вещество распределяется в растворителе в виде ионов, атомов, молекул или ассоциатов, состоящих из небольшого числа частиц.

Растворы классифицируют

1). по степени дисперсности на

— истинные (молекулярные или атомные смеси компонентов);

— коллоидные (микрогетерогенные);

— тонкие механические взвеси (суспензии и эмульсии).

2). по агрегатному состоянию на

— газовые;

— жидкие;

— твёрдые.

3. с термодинамических позиций на

— идеальные;

— предельно разбавленые (С₂ → 0);

— реальные.

Физическая химия изучает термодинамические и другие свойства растворов. Коллоидные растворы и тонкие механические взвеси являются предметом исследования коллоидной химии. Свойства растворителя обычно обозначаются индексом (1), а свойства растворенных веществ – индексами (2), (3) и т. д.

Способы выражения состава растворов.

Так как количество каждого компонента может быть представлено в различных единицах измерения, то и состав раствора можно выразить несколькими способами.

1). Через мольные (молярные) доли x_i:

, , (1)

где n_i – число молей i-го компонента в растворе.

2). Через объёмные доли j_i:

, , (2)

где u_i ‑ объём i-ого компонента в объёме раствора u.

3). Через массовые доли :

, , (3)

где ω_i – масса i-ого компонента в растворе.

4). Через молярные концентрации (молярности) С_i:

(моль/л), (4)

где ω_i – масса i-го компонента (г), М_i – молярная масса i-ого компонента (г/моль), V – объём раствора (л), n_i – число молей.

5). Через моляльные концентрации (моляльности) m_i:

(моль/кг). (5)

Моляльность выражает число молей i-ого компонента (растворенного вещества) в расчете на 1 кг растворителя.

6) Через молярные концентрации эквивалента (эквивалентные концентрации, нормальности) – С_i или N_i:

(моль·г-экв/л), (6)

где фактор эквивалентности f_экв показывает, какая доля молярной массы данного вещества эквивалентна одному иону водорода в данной окислительно – восстановительной реакции.