Раздел III химия растворов. Дисперсные системы. Начала электрохимии

Тема 8. Основные свойства растворов

“Воде была дана волшебная власть 

стать соком жизни на Земле!”

Леонардо да Винчи

8.1. Общая характеристика растворов

Еще алхимиками было высказано положение “Corpora non agunt, nisi fluida” (“Вещества не реагируют друг с другом иначе, как только в жидком состоянии”). Конечно, сейчас известны реакции, протекающие и в газовой фазе, и в твердом виде, но большая часть химических реакций протекают именно в растворах.

Раствором называется гомогенная система переменного состава, состоящая из двух или более компонентов, раздробленных до размеров атомов, молекул, ионов.

Любой раствор состоит из растворителя и растворенного вещества (веществ). Растворитель находится в растворе в большем количестве, чем растворенное вещество. В концентрированных растворах подобное деление условно.

По агрегатному состоянию растворы можно классифицировать как твердые растворы (например, сплавы), жидкие растворы (например, раствор уксусной кислоты в воде) и газообразные растворы (например, воздух).

По характеру взаимодействия растворенного вещества и растворителя различают ионные (растворы электролитов) и молекулярные (растворы неэлектролитов).

По количеству растворенного вещества растворы могут быть насыщенными, ненасыщенными и пересыщенными. В насыщенном растворе при данной температуре данное вещество больше не растворяется, т.е насыщенный раствор – это раствор, находящийся в динамическом равновесии с твердой фазой. Так при 20⁰С в 100 г воды может раствориться только 36 г хлорида натрия NaCl. Это и будет насыщенный раствор поваренной соли.

8.1.1. Способы выражения состава растворов

Содержание растворенного вещества в растворе может быть выражено с помощью безразмерных величин (долей) и величин, имеющих размерность – концентраций.

Наибольшее применение нашли следующие безразмерные величины:

- массовая доля (весовая доля, массовый процент, процентная концентрация);

- объемная доля (объемный процент);

- мольная доля (молярный процент).

Из величин, имеющих размерность, чаще всего используются:

- молярная концентрация (молярность, моль/л);

- нормальная концентрация (нормальность, моль/л);

- моляльная концентрация (моляльность, моль/кг);

- массовая концентрация (плотность, г/л или кг/м³).

1. Массовой долей  (процентной концентрацией) называют отношение массы растворенного вещества к общей массе раствора.

 =

2. Объемной долей ^об называется отношение объема вещества к общему объему смеси.

3. Мольной долей N компонента в растворе называется отношение числа молей этого компонента к общему числу молей всех компонентов раствора.

Предположим, что в растворе имеется два компонента: 1 и 2.

Тогда мольная доля компонента 1 N₁ составит:

N₁= , где

n₁ и n₂ – число молей компонентов 1 и 2 в растворе, моль;

m₁ и m₂ – масса компонентов 1 и 2 в растворе, г или кг;

М₁ и М₂ – молярные массы компонентов 1 и 2 в растворе, г/моль или кг/кмоль.

Безразмерные величины могут принимать значения от 0 до 1 (в долях) или от 0 до 100 (в процентах). Сумма долей в растворе всегда равна 1.

4. Молярная концентрация или молярность (М, моль/л) – это величина, равная отношению количества растворенного вещества (числа молей) компонента к объему раствора

M = n/V , моль/л, где

n – число молей компонента, моль;

V – объем раствора, л.