Лекція №6

3Агальна характеристика розчинів

План лекції

1. Розчинність речовин. Механізм процесу розчинення.

2. Дифузія. Закон Фіка.

3. Властивості розчинників. Полярні і неполярні розчинники.

4. Способи вираження концентрації розчинів.

Рекомендована література: [1] С.290-323, [2] С.49-51, [3] С.76-83, [4] С.151-155.

6.1 Розчинність речовин

Розчини – це гомогенні системи, в яких речовини розподілені в середовищі іншої речовини, яку називають розчинником, у вигляді молекул або іонів. Під розчиненням розуміють процес взаємодії речовини з рідиною, який не супроводжується їх хімічною взаємодією і дає можливість після видалення розчинника одержати вихідну речовину у незмінному стані. Розчинність речовин виражають максимальним числом грамів речовини, які можна розчинити у 100 г розчинника. Процес розчинення являє собою низку таких послідовних процесів:

• руйнування структури розчиненої речовини (наприклад кристалічних ґраток твердих речовин) і утворення іонів, молекул або атомів;

• взаємодія молекул розчинника з частинками розчиненої речовини – процес сольватації (у випадку коли розчинник вода – процес називається гідратацією);

• розподіл сольватованих часточок в об’ємі розчинника – процес дифузії.

6.2 Дифузія

Дифузія – це самочинний процес вирівнювання концентрації речовин у розчині внаслідок безладного теплового руху часточок. Процес дифузії необоротний: речовина переноситься з частини розчину, де її концентрація більша, у ту частину, де вона менша і припиняється після вирівнювання концентрації.

Швидкість дифузії визначається за законом Фіка: “Маса речовини dm, що переноситься шляхом дифузії пропорційна площині S, через яку проходить дифузія, часу dτ та градієнту (різниці) концентрацій dC/dx”:

. (6.1)

Здатність речовин до дифузії характеризується їх коефіцієнтом дифузії – D.

6.3 Властивості розчинників

Під час вибору ефективних розчинників користуються таким правилом: у неполярному розчиннику добре розчиняються неполярні речовини, погано розчиняються речовини з помітною полярністю і зовсім не розчиняються речовини іонного типу. Для полярних розчинників спостерігається протилежна залежність.

Полярними розчинниками, в яких розчиняються білки, вуглеводи, мінеральні речовини з іонними або ковалентними полярними зв'язками, є вода, аліфатичні спирти, естери, ацетон, рідкі органічні кислоти тощо. До неполярних розчинників, в яких розчиняються жири, жиророзчинні вітаміни, відносять рідкі аліфатичні вуглеводні та їх галогенопохідні, бензол тощо.

На лекції наводяться приклади розчинності речовин у залежності від їх природи, надається характеристика найбільш поширених розчинників.

Процес розчинення перебігає самочинно і завершується утворенням насиченого розчину, в якому міститься максимально можлива за даної температури кількість розчиненої речовини. Насичений розчин знаходиться в рівновазі з осадом розчиненої речовини. У ненасиченому розчині міститься менше розчиненої речовини, ніж у насиченому, а в пересиченому – більше. Останній є нестійкою системою, з якої розчинена речовина випадає у вигляді кристалів. При цьому із водних розчинів часто випадають кристали, що містять у собі молекули води. Кристалічні речовини, до складу яких входить певне число молекул води, називають кристалогідратами. Значна частина природних мінералів існує у вигляді кристалогідратів: CаSO₄2H₂O – гіпс, Na₂SO₄10H₂O – глауберова сіль.