11

ЛЕКЦИЯ 2

Растворы Введение. Способы выражения состава растворов.

Растворами называются такие системы, в которых одно вещество равномерно распределено в среде другого или других веществ. В общем случае этот термин может относиться к любому агрегатному состоянию системы. Сюда входят и смеси газов, и жидкие растворы, и твердые растворы или смешанные кристаллы.

Процесс растворения в общем случае отнюдь не представляет собой простого распределения молекул или ионов одного вещества среди молекул или ионов другого, но большей частью связан с различными взаимодействиями химического и физического характера между ними.

Когда речь идет о жидких растворах, то нередко пользуются понятиями растворителя и растворенного вещества. В случае растворов газов или твердых веществ в жидкостях растворителем считается обычно жидкость, а растворенным веществом— растворенный газ или твердое вещество, независимо от их относительного количественного содержания. В случае же растворов, жидкостей в жидкостях применение этих понятий не всегда целесообразно.

Когда компоненты обладают ограниченной смешиваемостью, то растворителем является тот из них, прибавление которого к раствору возможно в неограниченном количестве без нарушения гомогенности. Растворенным же веществом считается тот компонент, растворимость которого в данном растворе ограничена.

Если компоненты обладают неограниченной взаимной растворимостью, то можно выделить два случая. При значительном различии содержания компонентов в растворе растворителем называется обычно тот из них, который присутствует в относительно большем количестве, а остальные компоненты называются растворенными веществами. Так, при растворении небольшого количества спирта в большом количестве воды можно считать этот раствор раствором спирта в воде и называть воду растворителем, а спирт растворенным веществом. В обратном же случае, т. е. при растворении небольшого количества воды в большом количестве спирта, можно считать растворителем спирт, а воду растворенным веществом. В области промежуточных составов, когда различие в. относительном содержании компонентов невелико, применение этих понятий становится нецелесообразным и может привести к недоразумениям. Количественный состав растворов выражают различными способами. Широко распространено выражение его в массовых % или массовых долях. В физической химии чаще характеризуют его в мольных % или мольных долях, так как зависимость свойств растворов от состава обычно проще при выражении его соотношением мольных количеств компонентов.

Мольная доля Ni компонента i равна отношению числа молей n_i этого компонента к сумме чисел молей (n_i + n₂ + n_з+ … +n_k) всех K компонентов раствора и определяется по формуле:

Мольную долю называют также молярной или молекулярной долей или дробью. Мольный процент равен 100 N_i.

Когда компонентами жидкого раствора являются жидкости или когда речь идет о газовых смесях, в некоторых случаях сопоставляют не весовые или мольные, а объемные количества компонентов; при этом выражают состав или в объемных долях, или в объемных процентах, или в объемных отношениях. Например, градусы крепости водно-спиртовых смесей выражают объемный процент спирта в растворе.

Объемная доля φ_i компонента i определяется по формуле:

Когда концентрация выражается числом молей растворенного вещества в 1 л раствора, она называется молярностью. В некоторых случаях содержание растворенного вещества относят не к количеству раствора в целом, а к тому или иному количеству растворителя. Так, концентрация, выраженная числом молей растворенного вещества на 1000 г растворителя, называется моляльностью.