Дисперсные системы

4. Растворы

4.1. Дисперсные системы

Раствором называют гомогенную систему переменного со­става, состоящую из двух или более индивидуальных веществ. Вещества, составляющие раствор, называют компонентами рас­твора. Компонентами раствора" являются растворитель и раство­ренное вещество, равномерно распределенное в растворителе в виде молекул или ионов. Под растворителем обычно понимают то вещество, которое находится в таком же агрегатном состоя­нии, как и раствор в целом. Если вещества, составляющие рас­твор, имеют одинаковое агрегатное состояние (например, спирт и вода), то растворителем называют то из веществ, которого больше в растворе. Растворы бывают насыщенные, ненасыщен­ные, пересыщенные.

Растворение как физико-химический процесс. В зависи­мости от растворителя бывают водные и неводные растворы. При растворении происходит химическое взаимодействие час­тиц растворяемого вещества с молекулами растворителя, в ре­зультате чего образуются соединения, называемые сольватами. Если растворителем является вода, то эти соединения называют гидратами. Как правило, гидраты - соединения менее прочные, чем обычные химические соединения. Однако часто молекулы воды настолько прочно связываются с частицами растворенного вещества, что при кристаллизации входят в состав твердой фазы.

Эту воду называют кристаллизационной водой, а сами кристал­лические образования — кристаллогидратами, состав которых выражают формулами Na2SO₄×10H₂O; CuSO₄ ×5H₂O и т.д. Про­цесс растворения кристаллических веществ в воде состоит из трех последовательных стадий, каждая из которых сопровожда­ется тепловым эффектом:

- стадия 1 - разрушение кристаллической решетки раство­ряемого вещества протекает с поглощением теплоты (D_rH⁰₁ > 0);

- стадия 2 - взаимодействие частиц растворенного вещества с молекулами воды (гидратация) протекает с выделением тепло­ты (D_rH⁰₂ < 0);

- стадия 3 - самопроизвольное перемешивание раствора или равномерное распределение сольватов (гидратов) в растворителе, связанное с диффузией и требующее затраты энергии, (D_rH⁰₃ ^> 0).

Таким образом, тепловой эффект растворения D_rH⁰ является алгебраической суммой трех тепловых эффектов:

Рекомендуемые материалы

D_rH⁰ = D_rH⁰₁ + D_rH⁰₂ + D_rH⁰₃

Растворимость веществ. Влияние температуры и дав­ления на растворимость. Коэффициент растворимости веще­ства s - максимальная масса вещества, способная раствориться в 100 г воды при данной температуре с образованием насыщен­ного раствора.

Растворимостью также называют молярную концентрацию вещества в его насыщенном растворе, или любой способ выра­жения состава насыщенного раствора при данной температуре.

Растворимость зависит:

1) от природы вещества;

2) природы растворителя;

Обратите внимание на лекцию "16 Мероприятия по предупреждению вредного воздействия на природную среду при разработке нефтяного месторождения".

3) агрегатного состояния веществ;

4) наличия посторонних примесей;

5) температуры;

6) давления (для газов).

Растворимость твердых веществ при изменении температу­ры зависит от знака теплового эффекта процесса растворения.

Растворимость газов увеличивается при понижении темпе­ратуры и зависит от давления газа над жидкостью. Эта зависи­мость выражается законом Генри: растворимость газа при по­стоянной температуре прямо пропорциональна давлению газа над раствором.