Лекция 4 Свойства растворов

1. Определение растворов. Механизм растворения.

2. Растворимость.

3. Разбавленные растворы неэлектролитов.

4. Растворы электролитов.

5. Степень и константа диссоциации.

6. Частные случаи константы химического равновесия для растворов.

Растворами называют гомогенные (однородные) системы, состоящие из двух и более компонентов, состав которых можно изменять в определенных пределах без нарушение однородности. С химическими соединениями их роднит однородность, значительные объемные и энергетические эффекты, сопровождающие процесс растворения многих веществ, а с механическими смесями - отсутствие постоянства состава.

Различают растворы истинные и коллоидные (точнее коллоидные системы). При образовании истинных растворов соединения распадаются на частицы раз­мером 10^-7- 10^-8 см, т. е. растворенное вещество находится в растворите­ле в виде атомов, молекул или ионов. Коллоидные растворы относятся к дис­персным (от слова рассеивать) системам - гетерогенным системам, в которых частицы одного ве­щества (дисперсная фаза) равномерно распределены в другом (дисперсионная среда). Размер частиц в дисперсных системах лежит в пределах от 10^-7 до 10^-3 см (и даже более). Коллоидные растворы - это высокодисперсные ультрамикрогетерогенные системы (радиус частиц 10^-7- 10^-5 см).

Растворы бывают газообразными (воздух), жидкими (морская вода) и твердыми (сплавы металлов).

Наибольшее практическое значение имеют жидкие растворы. В этих растворах обычно протекает большинство реакций, так как в них создаются весьма благоприятные условия для переме­щения молекул и тесного их сближения, необходимого для хими­ческого взаимодействия.

Растворы состоят из растворителя и растворенного вещества (веществ). Эти понятия условны. Если одним из составляющих растворов веществ является жидкость, а другими - газы или твердые вещества, то растворителем обычно считают жидкость. В других случаях растворителем считают тот компонент, кото­рого больше (за исключением воды).

Наряду с температурой и давлением основным параметром состояния раствора является концентрация в нем растворенного вещества.

Механизм растворения.

Процесс растворения всегда сопровождается выделением или поглощением тепла и часто изменением объема системы (напр., при смешивании воды с этиловым спиртом происходит уменьшение объема системы за счет разрыва водородных связей между молекулами воды и образования новых водородных связей между молекулами воды и спирта).

Теплоту процесса растворения можно рас­сматривать как сумму теплот соответствующего фазового пере­хода (ф. п.) растворяемого вещества и сольватации (в случае воды - гидратации):

Н_р = Н _ф.п. + Н _сольв.

Аналогично изменение энтропии при растворении равно:

S_p = S _ф.п. + S _сольв.

Для частного случая растворения кристаллических веществ в жидкостях первое слагаемое в этих уравнениях соответствует процессу разрушения кристаллической решетки, поэтому Н ф.п. > 0 и S _ф.п. > 0. Сольватация является процессом эк­зотермическим (Н _сольв. <0), поэтому теплота растворения (сумма Н _ф.п. и Н _сольв.), может иметь различный знак. Соль­ватация означает упорядочение состояния системы (происходит ориентация частиц), следовательно, S _сольв. < 0. По абсолют­ной величине S _сольв. обычно невелико, поэтому растворение, как правило, сопровождается возрастанием энтропии.

При смешении жидкостей, молекулы которых неполярны и сходны между собой по структуре и химическим связям, тепло­вые и объемные изменения очень малы.

Смеси, процесс образования которых не сопровождается теп­ловыми и объемными эффектами, т. е. Н_р = 0 и S_p =0, называются идеальными растворами. Для идеальных растворов в отличие от реальных вполне строго выполняются рассматриваемые далее законы. Понятие об идеальном растворе - во­ображаемое; реальные растворы могут быть только более или менее близки к идеальным.

По некоторым свойствам к идеальным растворам близки бесконечно разбавлен­ные растворы, в которых можно пренебречь взаимодействием частиц растворенного вещества из-за их разобщенности.

Растворение – физико-химический процесс, физическую сущность доказывает процесс диффузии, химическую – изменение окраски, температуры, объема. Химическую сущность процесса растворения доказал Д.И.Менделеев.