Библиографический список . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .63 введение

Физическая химия – это дисциплина, изучающая взаимосвязь физических и химических явлений. Один из основных разделов курса “Физическая химия” посвящен рассмотрению свойств растворов – однородных двух- и многокомпонентных систем, широко распространенных в природе и технике. Многие технологические процессы основаны на использовании растворов различных веществ. Поэтому изучение основных особенностей образования растворов, знание свойств данных систем и описывающих их количественных закономерностей являются необходимыми для решения научных и прикладных вопросов, возникающих в практической деятельности специалистов. В данном пособии излагаются основные понятия и определения, используемые при описании свойств растворов, дается классификация растворов, приводятся отдельные данные о термодинамике растворов, описываются свойства идеальных (разбавленных и совершенных) и реальных растворов. Большое внимание уделяется пояснению основных законов, описывающих свойства растворов. Отдельные положения иллюстрируются примерами. Учебное пособие предназначено для студентов, обучающихся по направлениям 150100 “Металлургия”, 150400 “Технологические машины и оборудование”, по направлению подготовки дипломированного специалиста 150200 “Машиностроительные технологии и оборудование”. Представленный в пособии материал соответствует рабочим программам дисциплины “Физическая химия” данных направлений. Учебное пособие может быть также полезным и для студентов, обучающихся по химико-технологическим направлениям подготовки специалистов.

1. Основные понятия и определения

Растворами называются гомогенные системы, состоящие из двух и более компонентов, состав которых в определенных пределах может непрерывно изменяться. Раствор представляет собой одну фазу переменного состава.

В растворе обычно различают растворитель (компонент 1) и растворенные вещества. С точки зрения термодинамики эти понятия относительны, так как все составляющие раствора вносят свой вклад в свойства образовавшейся однородной системы, а растворы могут образовываться при различных соотношениях компонентов.

1.1. Классификация растворов

В зависимости от агрегатного состояния однородных многокомпонентных систем различают газообразные, твердые и жидкие растворы. Смеси газов представляют собой, в большинстве случаев, однофазные гомогенные системы и, следовательно, являются газообразными растворами (воздух, печные газы и др.). Подавляющее большинство промышленных сплавов содержат в своем составе твердые растворы. Например, сталь – это твердый раствор углерода в железе, а бронза есть раствор олова и меди. Наиболее часто в природе и технике встречаются жидкие растворы. Многочисленные химические и металлургические процессы совершаются с участием жидких растворов. В частности, водные растворы солей, кислот, оснований и других веществ широко используются в гидрометаллургии при извлечении металлов из руд. Расплавленные чугун, сталь, цветные металлы представляют собой жидкие растворы различных элементов (углерода, кислорода, серы и др.) в основном металле. Шлаки доменных и сталеплавильных производств в расплавленном состоянии являются растворами оксидов и других соединений. Важную роль играют водные растворы в биологических процессах.

При образовании жидкого раствора растворенное вещество может находиться в виде отдельных молекул или ассоциатов, состоящих из нескольких молекул, либо частично или полностью диссоциировать на ионы. В связи с этим различают жидкие растворы неэлектролитов и жидкие растворы электролитов.

Особую группу составляют растворы высокомолекулярных соединений, которые в настоящем пособии не рассматриваются.

В зависимости от наличия или отсутствия взаимодействия между частицами в растворе различают идеальные (разбавленные и совершенные) и реальные растворы.