7. Растворы

7.1. Общие понятия о растворах

Большинство процессов, происходящих в природе, происходит в системах, которые называются дисперсными. Такие системы состоят из дисперсной фазы и дисперсионной среды.

Например, система песок + вода состоит из дисперсной фазы – песок и дисперсионной среды – вода.

Наиболее распространенными являются истинные растворы, в которых дисперсная фаза находится в молекулярной или ионной степени раздробленности, например, раствор сахара в воде или йода в спирте.

ИСТИННЫЕ РАСТВОРЫ – термодинамически устойчивые однородные системы переменного состава, состоящие из двух или нескольких компонентов.

растворенное вещество (дисперсная фаза)

Раствор

растворитель (дисперсионная среда).

Рассмотрим растворы, в которых растворителем является вода.

При растворении наблюдаются два процесса: сольватация и фазовый переход.

Сольватация – образование химических соединений переменного состава. Сольватация сопровождается поглощением или выделением энергии в виде тепла, что характеризуется изменением энтальпии (Н  0 или Н  0).

Фазовый переход – изменение агрегатного состояния вещества, которое сопровождается поглощением энергии, поэтому Н  0 и процесс эндотермический. При этом энтропия возрастает.

Изменение энтальпии и энтропии рассчитывается по уравнению:

G = Н – Т ^. S.

Условия процесса растворения:

G < 0 – система устойчива, процесс самопроизвольный;

G = 0 – система находится в состоянии равновесия.

7.2. Количественная характеристика растворов

Количественно растворы характеризуются следующими понятиями:

• Растворимость. Это понятие показывает массу растворенного вещества при данных условиях температуры и для газов - давления, в 100 г РАСТВОРИТЕЛЯ.

• Концентрация. Это величина, которая показывает содержание растворенного вещества в определенном количестве или объеме РАСТВОРА или РАСТВОРИТЕЛЯ. Существуют различные способы выражения концентрации растворов: массовая доля, молярная, моляльная, нормальная концентрации.

7.3. Способы выражения концентрации растворов

7.3.1. Массовая доля

Массовая доля растворенного вещества - это отношение массы растворенного вещества к массе раствора. Массовая доля обозначается буквой  и выражается в долях единицы или в процентах.

Например, массовая доля серной кислоты в растворе равна 15%. Это значит, что в 100 массовых единиц раствора находится 15 массовых единиц растворенного вещества (г, кг, млг и т.д.), или в 1 массовой единице раствора - 0,15 массовых единиц растворенного вещества.

Математическое выражение:

m(x) m(x)

 = ^______ ; % = ^{______ .} 100,

m m

где  - массовая доля растворенного вещества,

m - масса раствора (г, мг, кг) m = m (x) + m (H₂O),

m (x) - масса растворенного вещества (г, мг, кг и т.д.).

Если в задачах дается объем, то масса раствора находится по формуле:

m =  ^. V,

где m - масса раствора, V – объём (мл, л, см³),

 - плотность (г/мл, г/ см³, кг/л).

1л = 1000 мл (1000 см³).