41. Растворы. Учение д. И. Менделеева о растворах.

Раствором называют гомогенную систему, состоящую из растворителя, растворённых веществ и продуктов их взаимодействия. Растворы представляют собой гомогенные (однородные) системы, т. е. каждый из компонентов распределён в массе другого в виде молекул, атомов или ионов. Компонент, агегатное состояние которого не изменяется при образовании раствора, принято считать растворителем (например в случае водного раствора соли — кто является растворителем? Правильно!). В случае же растворов, образующихся при смешении газа с газом, жидкости с жизкостью (например спирт и вода), твёрдого вещества с твёрдым, растворителем считается компонент, количество которого в растворе преобладает. Масса раствора равна сумме масс растворителя и растворённых веществ. Растворы бывают газовыми, жидкими и твёрдыми. Однородность раствора делает их очень сходными с химическими соединениями. Отличие растворов от химических соединений состоит в том, что состав растворов может изменяться в широких пределах. Непостоянство состава растворов приближает их к механическим смесям, но от последних они резко отличаются своей однородностью. Таким образом, растворы занимают промежуточное положение между механическими смесями и химическими соединениями.

По содержанию растворённых веществ растворы классифицируются на разбавленные (низкое содержание растворённого вещества) и концентрированные.

Мы, в основном, рассматривали водные растворы. В воде могут расторяться самые разнообразные вещества, главной причиной этого является строение молекул воды, которые представляют собой диполи благодаря наличию ковалентной полярной связи.

Растворение веществ сопровождается тепловыми эффектами. Пр растворении разрушаются химические связи между частицами вещества, что требует затрат энергии. Одновременно происходит образование связей между частицами растворённого вещества и растворителя, которое спровождается выделением энергии. При растворении газов и жидкостей теплота обычно выделяется (экзотермические процессы), а при растворении некоторых твёрдых веществ — поглощается (эндотермические). Химическое взаимодействие растворённого вещества с растворителем (водой) приводит к образованию соединений, которые называются гидратами (H2SO4*H2O, H2SO4*2H2O). Гидратную теорию растворов предложио русский учёный Д. И. Менделеев.

Основные положения учения Менделеева о растворах можно кратко охарактеризовать, одновременно связывая их с современными нам понятиями и терминами, следующими словами: 1. Возникновение и существование раствора невозможно без взаимодействия между всеми частицами, как его образующими, так и являющимися результатом сопровождающих растворение химических процессов. В понятие "раствор" Менделеев вкладывает очень широкое содержание, охватывая им также и жидкие металлические сплавы, стекла и т. д.

В полном соответствии с современными нам взглядами Менделеев допускает возможность всех видов химического взаимодействия при растворении, в том числе образование более или менее устойчивых соединений, реакций замещения или двойного разложения, реакций разложения под влиянием растворителя и др. 2. Раствор является динамической системой, в которой в различной степени диссоциирующие при данной температуре более или менее прочные соединения находятся в подвижном равновесии со своими продуктами диссоциации в соответствии с законом действия масс. При этом в разных зонах концентраций одной и той же системы могут доминировать различные равновесия, что приводит к невозможности описать всю область концентраций системы одной функциональной зависимостью.

Представление Менделеева о "постоянном друг с другом обмене" между частицами раствора нашло многочисленные подтверждения. Процесс взаимодействия растворяемого вещества с водой называется гидратацией. Вполне оправданно с точки зрения новых данных и убеждение Менделеева в применимости закона действия масс к взаимодействиям в растворе.

Иногда гидратные соединения настолько устойчивы, что выделяются в виде кристаллов. Кристаллы, в состав которых входят молекулы воды, называются кристаллогидратами.

Способность веществ растворяться в воде или другом растворителе называется растворимостью. По растворимости все вещества, в зависимости от своей природы, делятся на три группы: хорошо растворимые, малорасворимые, практически нерастворимые. Абсолютно нерастворимых веществ нет (кроме Чака Норриса, конечно). Растворимость зависит от природы вещества, температуры, давления. Процес выделения твёрдого вещества из раствора при понижении температуры называется кристаллизацией. Растворимость в методичке — это отношение массы вещества и массы растворителя (в граммах), образующих насыщенный раствор при данной температуре, хочешь верь, хочешь нет. Ведь по количеству растворённого вещества относительно предела его растворимости растворы классифицируются на: нассыщенные (р-р, находящийся в равновесии с чисты растворённым веществом), ненасыщенные, пересыщенные как свиньи на американской ферме.