4. Растворы.

4.1. Дисперсные системы. Основные характеристики дисперсных систем. Степень дисперсности. Классификация дисперсных систем. Гетерогенные и гомогенные дисперсные системы. Гетерогенные равновесия.

Дисперсные системы - гетерогенные системы из двух или большего числа фаз с сильно развитой поверхностью раздела между ними.

Все дисперсионный системы по размеру частиц дисперсионной фазы можно классифицировать на молекулярно-ионные (<1 нм., к данной группе относятся разнообразные истинные растворы неэлектролитов: глюкозы, мочевины, спирта, сахарозы.), коллоидные (от 1 до 100 нм. Такие частицы легко проникают через поры бумажных фильтров. Примером коллоидной системы являются растворы желатина, альбумина, гуммиарабика, коллоидные растворы золота и серебра.), грубодисперсные (>100 нм, к ним относят эмульсии и суспензии).

По интенсивности взаимодействия между веществами дисперсной фазы и дисперсионной среды (только для систем с жидкой дисперсионной средой), по предложению Г. Фрейндлиха различают следующие дисперсные системы:

-Лиофильные (гидрофильные, если ДС – вода): Для них характерно сильное взаимодействие частиц ДФ с молекулами ДС. В предельном случае наблюдается полное растворение.

-Лиофобные (гидрофобные, если ДС – вода): эмульсии, суспензии, золи. Для них характерно слабое взаимодействие частиц ДФ с молекулами ДС.

Классификация дисперсных систем по агрегатному состоянию фаз

Степень дисперсности: D’=∑S/V где ∑S - суммарная межфазная поверхность или поверхность всех частиц дисперсной фазы; V - объем частиц дисперсной фазы.

Гомогенная система – система, состоящая из одной фазы.

Гетерогенная система – система, состоящая из двух или большего числа фаз.

Гетерогенные равновесия возникают в гетерогенных системах, т. е. системах, состоящих из нескольких фаз, разделенных реальными физическими границами раздела фаз.

Раствор, находящийся в равновесии с твердой фазой, называют насыщенным относительно осадка. Такой раствор представляет собой равновесную гетерогенную систему.

Охарактеризуем этот равновесный процесс количественно константой равновесия, применив к данной системе закон действующих масс a = fa × С.

Крав. = C(+)C(-)/C или Kрав=a(+)a(-)/a

Произведение двух констант дает новую постоянную величину, которую называют термодинамической константой растворимости и обозначают Kр:

Kp= C(+)*C(-), где С – равновесные концентрации катионов и анионов (моль/л) в насыщенном растворе малорастворимого сильного электролита.

Эту величину часто называют произведением растворимости и обозначают ПР; это устаревшее обозначение.

Таким образом, в насыщенном растворе малорастворимого сильного электролита произведение равновесных активностей его ионов есть величина постоянная при данной температуре.

4.2. Фазовые равновесия. Фазы и компоненты. Фазовая диаграмма воды.

Равновесие системы – химическая система находится в равновесии, если ее состояние при заданных условиях внешне во времени не изменяется.

Фаза – иногда фазу определяют как часть системы, отделенной от другой части системы, видимой поверхностью раздела. Более строгое определение фазы – совокупность телесных компонентов, обладающих на всем протяжении одинаковыми физическими, термодинамическими и химическими свойствами.

Компонент – или составляющей частью системы называются химически однородные вещества, которые могут быть выделены из системы и существовать вне ее бесконечно долгое время.

4.3. Образование растворов. Растворы как многокомпонентные системы. Процессы, сопровождающие образование растворов. Сольватация. Гидратная теория растворов Д.И. Менделеева. Гидраты и сольваты. Изменение энтальпии и энтропии при растворении.

Образование растворов – физико-химический процесс.

Растворы – это однородные (гомогенные) дисперсные системы, состоящие из двух или большего числа компонентов (относительные количества которых могут меняться в широких пределах) и продуктов их взаимодействия.

Процесс образования растворов – процесс, который сопровождается: 1)тепловым эффектом, 2)изменением объема, 3)изменением цвета.

Гидратная теория: при растворении между растворенным веществом и растворителем происходит межмолекулярное взаимодействие, приводящее к образованию связей по донорно-акцепторному механизму, водородными связями.

Сольваты – не являются соединениями постоянного состава. Состав сольватов меняется в зависимости от концентрации раствора и от температуры.

Процесс растворения веществ, при котором молекулы данного вещества связываются с молекулами растворителя, образуя при этом новые соединения-сольваты – сольватация.

В частном случае, когда растворителем является вода, эти соединения называются гидратами.

Влияние энтропийного фактора: при увеличении температуры, растворимость увелич.

Процесс растворения сопровождается значительным возрастанием энтропии системы, т.к. в результате равномерного распределения частиц одного вещ. в другом резко увеличивается число микросостояний системы.

Энтальпия –тепловой эффект химической реакции. Тепловой эффект любой реакции находится как разность между суммой теплот образования всех продуктов и суммой теплот образования всех реагентов в данной реакции