nekrasovI (1114433), страница 51
Текст из файла (страница 51)
' Исследование растворов различными методами позволило установить наличие во многих нз них гол»витии (в частном случае водных растворов — гидратои), представляющих собой более или менее непрочные соединения частиц растворенного вещества с молекуламч растворителя. Образование сольватов иногда настолько изменяет свойства растворяемого вещества, что может быть обнаружено прямым набтнодением. Например, безводная сернокислая медь бесцветна, тогда как ее водный раствор имеет спшою окраску.
Вообще говоря, сольваты должны образовываться тем легче и обладать тем большей устойчивостью, чгм более полярны частицы растворенного вещества и растворителя. Так как из всех обычных растворителей наиболее полярными молекулами обладает вода, чаще всего приходится иметь дело именно с гидратами. Гидратная вода иногда настолько прочно связана с растворенным веществом, что при выделении последнего нз раствора входит в состав его кристаллов. Такие кристаллические образования, содержащие в своем составе воду, называются кристаллогидраталш (в общем случае — к р нет а л л о с ол ь в а т а м и). Вода, входящая в структуру кристаллов других веществ, называется к р и с т а л л и з а ц и о н н ой. Состав кристаллогидратов обычно выражают, указывая при формуле вещества число молекул крпсталлизацнонной воды, приходящейся на одну его молекулу.
Например, формула кристаллогидрата сернокислой меди — медного купороса — Ст!$0е. 5Н»О. Подобно водному раствору сернокислой меди, крнсталлогндрат этот имеет синюю окраску.'-' Состав сольватов в растворе, вероятно, переменен. Наряду с ннмя несомненно имеются и свободные молекулы растворителя. Именно поэтому у раствора в целом и не соблюдается характерная для химических соединений эквивалентность соотношений между колнчествамн растворенного вещества и растворителя. Таким образом, растворы не могут быть отнесены к химическим соединениям. Но, с другой стороны, онн не могут быть причислены н к простым механическим смесям. Занимая п ром е ж ут оч н ое положение, «растворы представляют жидкие диссоциационные системы, образованные част!щами растворителя, растворенного тела и тех определенных нестойких, но экзотермнческих соединений, которые между ннмн происходят, одного нля нескольких, смотря по природе составляю!цих начал».
В приведенных словах Д. И. Менделеева (1887 г.) заключена основная сущность развитой им х и м и ч е с к о й теории растворов. Последняя принципиально отличается от «ф ивич ее кой» теории, которая рассматривает растворитель лишь как инертную среду и отвергает наличие сольватов в растворах (т. е. по существу приравнивает их к простым механическим сх!есял!), В настоящее время точка зрения Менделеева на природу растворов является общепризнанной. Растворенное вещество ведет себя в некоторых отношениях аналогично газообразному. Г!одобно тому как один газ беспрепятственно распространяется в другом, одно вещество растворяется в разбавленном растворе другого практически так же легко, как и в чистом !т.
Растворы растворителе. Как и в газах, но только гораздо медленнее, в растворах протекают процессы диффузии, благодаря которым создается и поддерживается одинаковая во всем объеме концентрация растворенного вещества. ' в Сам процесс растворения тесно связан с диффузией. При внесении, например, в воду какого-лйбо твердого вещества молекулы его поверхностного слоя растворяются н в результате диффузии распределяются по всему объему растворителя. С поверхности снимается затем новый слой молекул, которые в свою очередь распределяются во всем объеме, и т, д.
Растворение должно было бы продолжаться подобным образом до полного перехода в раствор любого количества твердого вещества, если бы одновременно не происходил обратный процесс — выделение молекул из раствора. Находящиеся в непрерывном движении растворенные молекулы прн столкновениях с поверхностью растворяемого вещества могут задержаться на ней и образовать новый слой. Очевидно, что такое обратное их выделение будет происходить тем в большей степени, чем выше концентрация раствора. Но по мере растворения вещества она все более возрастает и наконец достигает такой величины, при которой за единицу времени выделяется стол ь к о же' молекул, скблько растворяется. Отвечающий этому равновесному сосостоянию раствор йазывается насыщенным: больше вещества при данных внешних условиях в нем раствориться уже не может.
Из изложенного следует, что равновесие в системе растворяемое вещество — насыщенный раствор является равновесием д и и а м и ч е с к и м, а сама такая система прн постоянных условиях может без видимых изменений существовать сколь угодно долгое время.' Всякий раствор, концентрация которого меньше концентрации насыщенного, является ненасыщенным. В противоположность насыщенному, такой раствор может при неизменных внешних условиях растворить еще некоторое количество вещества. Кроме этих обозначений, в практике иногда пользуются следующими: раствор, содержащий много растворенного вещества, называют к р е п к и м, содержап!ий мало растворенного вещества — р а з б а вл е н н ы и.
Очень крепкие растворы называют концепт ри рован ными. Концентрации растворов могут быть выражены различно, например указанием ч и с л а г р а м м - м о л е к у л растворенного вещества, содержащегося в одном л и т р е р а створ а. Определенные подобнсям образом концентрации называются молярными (М). Обозначают их обычно следующим образом: 1 М вЂ” одномолярный раствор (1 моль в литре), 2 М вЂ” двумолярный раствор (2 моля в литре), О,! М вЂ” децнмолярный раствор (0,1 моля в литре) и т. д. Молярные растворы удобны тем, что при одинаковой концентрации равные их объемы содержат одинаковое число молекул растворенных веществ. Следовательно, если одна молекула вещества А реагирует с одной молекулой вещества Б, для полного взаимодействия нужно взять равные объемы растворов; если одна молекула А реагирует с двумя молекулами Б, раствора Б нужно взять вдвое больше, чем раствора А, и т.
д. в-" Концентрация н а сы ще н ного раствора численно определяет растворимость вещества прн данных условиях. К сожалению, еще не существует теории, позволяющей объединить результаты отдельных исследований и выпсстп об:цис законы растворимости. Подобное положение 4 2.
Молеааляраые растворы 1о7 в значительной степени обусловлено тем, что растворимость разных веществ очень различно зависит от температуры. Единственно, чем можно до некоторой степени руководствоваться,— это старинным найденным на опыте правилом: и од о б н о е р а с т в ор я е т с я в п о д о б н о м. Смысл его с точки зрения современных взглядов на строение молекул состоит в том, что если у самого растворителя молекулы неполярны или малополярны (например, бензол, эфир), то он будет хорошо растворять вещества с неполярными или малополярными молекулами, хуже — вещества с большой полярностью и практически не будет растворять вещества, построенные по ионному тяпу. Наоборот, растворитель с сильно выраженным полярным характером молекул (например, вода) будет, как правило, хорошо растворять вещества, образованные молекулами полярного и отчасти ионного типов, и плохо — вещества с иеполярными молекуламн.'в Хотя агрегатные состояния растворяемого вещества и растворителя могут быть различными ($1), практически приходится иметь дело почти исключительно с растворами в жидкостях, главным образом в воде.
Поэтому далее н рассматриваются преимущественно водные растворы. Растворимость газов в жидкостях очень различна. Например, при обычных условиях один объем воды может растворить 0,02 объема водорода или 400 объемов хлористого водорода. Подавляющее большинство газов растворяется в менее полярных растворителях лучше, чем в воде.
При нагреваний растворимость газов в жидкостях, как правило, ум е н ь ша ется. Кипячением жидкостей обычно удается освободить их от растворенных газов (т. е. осуществить их д е г а з ац и ю) . 9-1в Зависимость растворимости газов от давления выражает закон растворимости газов (Генри, 1803 г.): растворимость газа в жидкости прямо пропорциональна его парциальному давлению. Понижение парциального давления ведет, следовательно, к уменьшению растворимости. Примером может служить обычная газированная вода, представляющая собой приготовленный под повышенным давлением углекислого газа его насыщенный водный раствор: при соприкосновении ее с воздухом (в котором парциальное давление СОе составляет всего 0,2 мм рт.ст.) растворенный углекислый газ начинает бурно выделяться.
Данные о растворимости газов обычно относят к 760 мм рт. сг. их нарциального давления (т. е. к насыщению жидкости соответствующим газом под атмосферным давлением). ' При растворении жидкостей в жидкостях могут быть различные случаи. Например, спирт и вода смешиваются в любых соотношениях, а вода и бензол почти нерастворимы друг в друге. Наиболее общим является случай ограниченной взаимной растворимости, что характерно, напрймер, для системы вода — эфир.
При нагревании рас.творимость жидкостей в жидкостях изменяется различно: иногда увеличивается, иногда уменьшается.тв-~ Растворимость твердых веществ в жидкостях широко колеблется для различных растворяемых веществ и растворителей. При повышении температуры она обычно уз ел ич ив а ется. Зависимость растворимости от температуры удобно выражать графически в виде кривых раствор и мост и, три типичные формы которых показаны на рнс. Ч-1. Как видно из рисунка, растворимость ХаС! увеличивается при повышении температуры очень медленно, а КХОв — очень быстро. Более сложный вид имеет кривая растворимости сернокислого натрия. Прн 32,4'С крнсталлогидрат его распадается и переходит в без- (г Растворы водную соль. Этому и соответствует излом кривой растворимости, которая, в сущности говоря, представляет собой сочетание двух отдельных кривых: до 32,4'С насыщенный раствор находится в равновесии с осадком, состоящим нз Маз$0з.!ОНз0, выше этой температуры— с безводным Каз50ь Резкое изменение хода кривой показывает, что растворимость обоих веществ существенно различна.
То же наблю- дается и для кристаллогидратов с различ- г ным содержанием воды: каждый из них 1 г имеет свою, характерную для него раствоФга, г ' римость. хт-зе !00 М /о" Для довольно многих (но далеко не г:ч всех) твердых веществ характерно сравни- 60 с тельно легкое образование лересыщеннпгх г с растворов.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
