3 Растворы

3.1 Общие свойства растворов

3.1.1 Классификация систем, состоящих из двух и более веществ Системы, состоящие из двух и более веществ, в зависимости от размеров частиц можно разделить на дисперсные системы(10^–3 ÷ 10^–5 см), коллоидные растворы(10^–5 ÷ 10^–7 см) и истинные растворы(менее 10^–7 см).

Дисперсная система – это система из двух или более веществ, в

которой одно или несколько веществ измельчено и равномерно распределено в другом. Дисперсная система состоит из совокупности мелких частиц –дисперсная фаза и окружающего их вещества – дисперсионная среда. Классификация дисперсных систем по агрегатному состоянию приведена в таблице 3.1.

Таблица 3.1 – Классификация дисперсных систем

Дисперсионная среда	Дисперсная фаза
	Г	Ж	Т
Г	–	аэрозоли туман, облака	аэрозоли дым, пыль
Ж	пены мыльная пена, пивная пена	эмульсии молоко, масло сливочное	взвеси (суспензии) краски, лаки
Т	твердые пены пенопласт, пемза и т.д.	твердые эмульсии желеорабразные студни	твердые суспензии, сплавы

Обозначения: Г – газ, Ж – жидкость, Т – твердое вещество.

Важной характеристикой дисперсных систем является степень дисперсности (D) или степень раздробленности. С увеличением степени раздробленности резко возрастает площадь поверхности дисперсной фазы, что приводит к увеличению поверхностных явлений на границе раздела фаз.

Дисперсные системы термодинамически неустойчивы и с течением времени разделяются. Различают кинетическую (за счет действия силы тяжести) и агрегативную (за счет укрупнения размеров частиц) устойчивости.

Коллоидный раствор – это система, характеризующаяся такой степенью раздробленности компонентов, при которой броуновское движение препятствует осаждению частиц.

Коллоиды по внешнему виду напоминают истинные растворы. Однако при прохождении светового луча через прозрачный коллоидный раствор луч становится видимым сбоку на темном фоне. Этот оптический эффект называется конусом Тиндаля.

Коллоиды находятся в метастабильном состоянии и достаточно небольшого внешнего воздействия, чтобы началось разделение компонентов коллоидного раствора.

Истинный раствор – это система, в которой растворённое вещество и растворитель измельчены до атомного или молекулярного уровня и равномерно распределены по всему объему раствора. Истинные растворы – термодинамически устойчивые системы. В последующем вместо названия истинный раствор будет применяться термин «раствор».

Раствор – это гомогенная однородная система, состоящая из двух или более компонентов.

Растворы имеют большое практическое значение, в них протекают многие химические реакции. В большинстве пищевых технологий применяются растворы. Последующий материал посвящен изучению свойств водных растворов.

3.1.2 Способы выражения состава растворов

Приведем наиболее часто применяемые на практике концентрации растворов.

Массовая доля (ω) – отношение массы растворенного вещества к массе раствора:

ω(x) =.

(3.1)

Массовая доля выражается в долях от единицы или в процентах (в долях от ста). Процентная концентрация показывает, сколько граммов растворённого вещества содержится в 100 г раствора. Например: ω(Н₂SО₄) = 0,3 или 30 % Н₂SО₄, т.е. в 100 г раствора содержится 30 г Н₂SО₄.

Мольная доля (N) – отношение количества молей растворенного вещества к общему числу молей раствора. В случае двухкомпонентного раствора формула имеет вид:

N(х).

(3.2)

Мольная доля показывает, сколько молей растворенного вещества приходится на один моль раствора. Например,

N(Н₂SО₄) = 0,2, т.е. на один моль раствора приходится 0,2 моль Н₂SО₄.

Массовая и мольная доли являются безразмерными величинами.

Молярная концентрация (С) – отношение количества молей растворенного вещества к объему раствора:

С(х).

(3.3)

Сокращенное обозначение молярной концентрации – М. На практике молярную концентрацию выражают обычно в моль/л. Например:

С(Н₂SО₃) = 0,2 моль/л или 0,2 М Н₂SО₃, т.е. в одном литре раствора содержится 0,2 моль Н₂SО₃. В случае равновесной молярной концентрации будет применяться следующая запись: [Н₂SО₃].

С(fэкв.(х)х).

(3.4)

Молярная концентрация эквивалента С(fэкв.(х)х) или нормальная концентрация (н) – отношение количества моль эквивалентов растворенного вещества к объему раствора:

Например, С(1/2 Н₂SО₄ ) = 0,4 моль экв./л или 0,4 н Н₂SО₄, т.е. в одном литре раствора содержится 0,4 моль эквивалента Н₂SО₄.

Моляльная концентрация (Сm) – отношение количества молей растворенного вещества к 1 кг растворителя:

Cm(х).

(3.5)

Например, С_m(Н₂SО₄) = 0,3 моль/кг, т.е. на 1 кг растворителя приходится 0,3 моль Н₂SО₄.

Массовые концентрации (массовая доля, моляльная) не зависят от температуры. В случае применения в формуле объема концентрация раствора будет зависеть от температуры, поэтому её относят к определенной температуре.