Д.В. Сивухин - Общий курс физики, Т2. Термодинамика и молекулярная физика (1106322), страница 117
Текст из файла (страница 117)
Узкая полоса, лежащая к запалу от Кордильер, исключительно богата дождями, в то время как местность по другую сторону этого горного хребта напоминает пустыню. Глава Х1 РАСТВОРЫ й 122. Общие сведения 1. Растпворамв назывоюгг~ физически однородные (гомогеннме) смеси двух или нескольких веществ. Физическая однородность достигается равномерным перемешиваиием молекул. В этом отношении растворы отличаются от механических смесей, в которых перемсшаяы но молекулы, а макроскопические частицы вещества. Если одного вещества в растворе болыпе, чем других, то оно называется растворителем.
а прочие вещества -- расгг~воренными веще; стивами. Рашгворы называются слабыми или рг збавлепными, если число молекул растворенных веществ очень мало по сравнению с числом молекул растворителя. Растворы же, содержащие много расгворенных веществ, называются крепкими. Очень крепкие растворы называются копценгпрированнььии. 2. От химических соодинений растворы отличаются тем, что в химические соединения вещества вступают в строго определенных пропорциях. тогда как относительные количества веществ в расгворах могут меняться в более или менее широких пределах. Но растворы нельзя считать и механическими смесями молекул. Из-за взаимодействия последних растворы по некоторым признакам приближаются к химическим соединениям.
Так, при смешении спирта с водой наблюдается некоторое уменьшение объема. Растворение обычно сопровождается выделением или поглощением теплоты, Тепловой эффект считается положительным, если при растворении теплота выделяется, и отрицательным, если она поглощается. Тепловой эффект зависит не только от количества растворенного вещества, но и от количества растворителя. Под тегтотой растворения обычно понимают количеспгво теплоты., копгорое выде яетпсл илп поглощаепюл, при растворении молл вещесгпва в пасгполько болыиом количесгпве распторителя, "ппо да.льнейгиее добавление расшворппилл уже не приводипг к выделению пли поглощению теплотьь Следующие данные дают вреде гавлеииг, о теплоте растворения некоторых веществ в воде нри 18'С и атмосферном давлении: нашатырь (МНгС!, тв.) — 16,5 кдж!моль азотнокислый аммоний (М14ХОз, тв.) — 26,5 кДж,'моль гидроокись калия (КОН, тв.) +54,2 кдж,'моль серная кислота (НгВОм жидк.) +74,5 кДж~'моль з 12,*5) Растворимость тел 477 Эти величины примерно лишь на порядок меньше соответствующих величин при химических реакциях (см.
5 17). При смещении соли со снегом или мелко раздробленным льдом происходит образование раствора, сопровождающееся сильным охлаждением. С помощью 14аС! можно добиться понижения температуры до — 21'С, а с помощью СаС12 6НгО до — 55'С. Это явление используется в холодильной технике (сьь з 105). В слабых растворах взаимодействие между молекулами растворенных веществ не играет заметной роли. В теории им обычно пренебрегают подобно тому, как это делается в учении об идеальных газах. Имеет значение только взаимодействие молекул растворенных веществ с молекулами растворителя.
В электролитах молекулы растворенных веществ полностью или частично диссоциируют (распадаютпя) на ионы. Этим объясняется электрическая проводимость электролитов и связанное с ней явление электролиза. Во многих жидких растворах установлено существование сольвагпов. '1'ак называют более или менее непрочныс соединения непостоянного состава молекул или ионов растворенных веществ с молекулами растворителя. В водных растворах сольваты называются гид7хгтами. Сольваты и гидраты непрерывно разрушактгся (диссоциируют) и образуются вновь.
3. Вещества, входящие в раствор, называются его компонеигпами. Относительное содержание компонентов в растворе характеризуется их концентрациями. Различают массовые, малярные и обвемиые концен грации. Массова коииентрация еглпь огг~ношение массы рассмапгриваемого компонеитпа к общей массе раство7кь Она обычно выражается в процентах. В теоретических исследованиях особенно удобна малярная концентрация. Это есть отношение числа молей рассматриваемого колгпоиекпга к обшему числу молей раствора,.
Обьемшш копцтпарацией компонента пазываепшя количество его (в граммат или мо лх'! в единице обьема растворе,. й 123. Растворимость тел 1. Всякое вещество растворяется в другом веществе далеко не всегда в неограниченном количество. Раствор, содерглсащий наибольшее колггчеспло вицесглва, которое молсегп в нем рашпворится, называется васышеитым, Коли к насыщенному раствору добавить порцию растворяемого вещества.
то концентрация раствора меняться но будет. Возникает термодинамическое или статистическое равновесие между растворяемым телом и раствором: число молекул, переходящих от тела в раствор, в среднем будет равно числу молекул. возвращающихся обратно из раствора к телу.
Доказательством статистического характера равновесия могкет служить, например. такой опыт. Если в плотно закрывающийся сосуд с насыщенным раствором !4аС1 погрузить крупный, неправильной формы кусок кристалла поваренной соли Растворы, ! Гл. Х! и длительно выдерживать всю систему при постоянной температуре, то форма куска заметно изменится Гсприблиэкаясь к характерной для 1~аС! кубической), хотя масса сто останется без изменения.
Раствор называется пес*псы щепным, если концентрация растворенного вещества в нем меныпе, чем в насыщенном растворе. Если же она больше, то раствор называется пересьсщенпылс. 1!ересьпценные растворы лсетаспсабильиы. В присутствии зародышей растворясмомс вещества избыток его вьшадает из раствора, и раствор становится ссасыщениым. КоссцентрасСия насыщенного раствора может служить лсерой способности рассматриваемого вещества растворяться в растворителе. Ее называют растворс моссаью.
2. Растворимость зависит от температуры. Характер этой зависилсостсс определяется знаком теплового эффекта при растворении. Расслсотрим равновесную систему, состоящую из насыщенного раствора и граничащего с ним растворяемого вещоства. Если сг нагреть, то равновесие нарушится. Согласно принципу Ле-Шателье- Брауна для восстанонления равновесия в систелсе должны начаться процессы, стремящиеся умеиыиить это нагревание. Отсюда следует, что если тепловой эффект при растворении положителен, то часть растворенного вещества должна выпасть из раствора. Если жс он отрицателен, то некоторое количество вещества должно перейти в раствор.
Таким образом, длл вещгсспв с полоаюптельиым псепловым зффектолс растворимость йсбываепс с спемперпсшэрой. а длл веществ с отрио,асагльным тессловым зффекпсом — возриспсает. 11ри растворении газов в жидкостях и твердых телах молекулы переходят из газа, где они слабо взаимодействуют друг с другом, в раствор, где они подвергаются сильному притяжению со стороны молекул растворителя. С этим связано то обстоятельство, что в подавляющем большинстве случаев тепловой эффект при растворении газов положителен. Значит.
распюоримосспь газов !прсс постоянном давлении) должна убывать с повышением температуры. 3. Рассмотрим газ, находящийся в равновесии со своим раствором. Если давление газа над расгвором повысить, то равновесие нарушится. Г!ринцссп Ле-1Пателье Брауна ребуег, чтобы для восстановления равновесия начались процессы, которые бы уменьшали это давление. Часть газа должна перейти н раствор.
Значит, с повышение и давленссл (при иессзмсииой темтсерагнуре) расгпворимоппь газов долоюиа возрастазпь, а с поиизкеиие.м дссвссгссссл убывать. В состоянии статистического равновесия скорость перехода молекул из газа в раствор должна равняться скорости обратного перехода молекул из раствора сс гвз. Скорость первого перехода пропорциональна числу ударов молекул газа о поверхность раствора,т.е.
Гссри неизменной земпературс) давлению газа над раствором. Для слабых растворов скорость обратного перехода пропорциональна концентрации газа в растворе, т е. его растворимости. (Для крепких растворов г !25) Раггпворимоегпып ел 479 это л>ожет оказаться неверным из-за взаимодействия между молекулами самого газа в растворе.) 1'.сли над раствором находится смесь газов, то это рассуждение применимо для каждого газа в отдельности. Таким образом.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
