11.Растворение как физико-химический процесс. Химическая теория растворов Менделеева.

Раствор – это однородная смесь переменного состава, состоящая из растворяемого вещества, растворителя и продуктов их взаимодействия.

Во время приготовления раствора мы должны учитывать растворимость растворяемого вещества. Вспомните, что такое растворимость и от чего она зависит? Как классифицируют вещества по растворимости? Растворимость   большинства веществ не безгранична. Например, при температуре 20 ⁰С в воде объёмом 1 л может раствориться сахар массой 2000 г, купрум (II) сульфат – массой 207 г, а кальций сульфат – массой 2 г.

Раствор, в котором данное вещество при определённой температуре больше не растворяется, называется насыщенным, а раствор, в котором это вещество ещё может растворяться, –ненасыщенным.

Растворы бывают концентрированными и разбавленными. Если в определённом объёме раствора содержится мало растворённого вещества, то такой раствор называется разбавленным, а если много – концентрированным. Однако совсем не обязательно, чтобы концентрированный раствор был насыщенным, а разбавленный – ненасыщенным. Например, если в 1 л раствора содержится 1 кг сахара, то понятно, что такой раствор будет очень концентрированным, но растворимость сахара настолько велика, что он может в данном растворе ещё растворяться, поэтому данный раствор является ненасыщенным. Или если в 1 л раствора содержится всего 1,5·10^{– 3} г аргентум хлорида, который больше не растворяется, то этот раствор из-за плохой растворимости AgCl уже будет насыщенным, но очень разбавленным, так как растворённого вещества в растворе содержится очень мало.

Кристаллогидраты

Если растворитель – вода, то продукты присоединения молекул воды к частицам растворяемого вещества называются гидратами, а процесс их образования – гидратацией.

Гидраты – очень неустойчивые соединения, и при выпаривании воды из раствора они легко разрушаются. Однако некоторые гидраты могут удерживать воду даже в твёрдом кристаллическом состоянии, например CuSO₄·5H₂O – медный купорос (купрум (II) сульфат пентагидрат), FeSO₄·7H₂O – железный купорос (феррум (II) сульфат гептагидрат), Na₂SO₄·10H₂O – глауберова соль (натрий сульфат декагидрат) и др. Такие вещества называют кристаллогидратами. Кристаллогидратами является большинство природных минералов. Много веществ получают в чистом виде в форме кристаллогидратов.

Химическая теория была предложена Д.И. Менделеевым. Согласно представлениям Д.И. Менделеева между молекулами растворяемого вещества и растворителем происходит химическое взаимодействие с образованием неустойчивых, превращающихся друг в друга соединений растворенного вещества с растворителем – сольватов.

Сольваты – это неустойчивые соединения переменного состава. Если растворителем является вода, их называют гидратами. Сольваты (гидраты) образуются за счет ион-дипольного, донорно-акцепторного взаимодействий, образования водородных связей и т.д. Например, при растворении NaCl в воде между ионами Na⁺, Cl^– и молекулами растворителя возникает ион-дипольное взаимодействие. Образование гидратов аммиака при его растворении в воде происходит за счет образования водородных связей.

Гидратная вода иногда настолько прочно связывается с растворенным веществом, что выделяется вместе с ним из раствора. Кристаллические вещества, содержащие молекулы воды, называютсякристаллогидратами, а вода, входящая в состав таких кристаллов, называется кристаллизационной. Примерами кристаллогидратов является медный купорос CuSO₄·5H₂O, алюмокалиевые квасцы KAl(SO₄)₂·12H₂O.