Главная | Обратная связь

РАСТВОРЫ НЕЭЛЕКТРОЛИТОВ

Истинные растворы

Истинные растворы, в противоположность коллоидам, представляют собой гомогенные системы, содержащие не менее двух веществ. Вещество, которое не меняет своего агрегатного состояния при образовании раствора, называют растворителем.

Классификация растворов проводится по агрегатному состоянию (твердые, жидкие, газообразные), по соотношению растворенное вещество-растворитель (насыщенные, ненасыщенные, пересыщенные), по электропроводности (молекулярные, ионные).

Количественное содержание растворенного вещества относительно количества раствора или растворителя называется концентрациейраствора. Она может быть выражена несколькими способами:

Массовая доля - отношение массы растворенного вещества к общей массе раствора.

Массовая доля – безразмерная величина. Если концентрацию выражать в сотых долях от целого, то ее называют процентной концентрацией.

Молярнаяконцентрация показывает количество молей растворенного вещества в одном литре раствора.

, [моль/л или М]

Моляльная концентрация выражает содержание количества молей растворенного вещества в 1 кг растворителя

, [моль/кг]

Молярная эквивалентнаяконцентрация – отношение количества моль-эквивалентов вещества к объему раствора

, [моль -экв/л или М_э]

Мольная доля –отношение количестваданного вещества к сумме количеств всех компонентов, находящихся в растворе.

Причины растворения одних веществ в других связывают с характером взаимодействия их частиц. Опытным путем было установлено правило “Подобное растворяется в подобном” (ионные и полярные соединения растворяются в воде, жидком аммиаке и в других полярных средах, но не растворяются в малополярных, и наоборот).

Кроме электронного характера (природы) растворяемого вещества и растворителя на растворимость веществ оказывают влияние температура, давление (для газов).

Газы в жидкостях: в 100 объемах воды при 20 ⁰С растворяется 3 объема кислорода, но 700 объемов аммиака, 2 объема водорода, 400 объемов хлороводорода.

Жидкости в жидкостях: не растворяются (ртуть, бензол в воде); смешиваются (спирт, ацетон с водой); ограниченно растворяются (эфир в воде 6,5%, вода в эфире 1,2%).

Твердые вещества в жидкостях: ковалентные неполярные вещества (графит, парафины, сера) в воде не растворимы; многие соли – растворимы.

Влияние температуры: в большинстве случаев с повышением температуры увеличивается растворимость твердых и жидких веществ в жидкостях, напротив растворимость газов с повышением температуры уменьшается.

Изменение давления не оказывает существенного влияния на растворимость твердых и жидких веществ, но существенно влияет на растворимость газов.

Зависимость растворимости газов в жидкостях описывается законом Генри: При постоянной температуре растворимость газа в жидкости прямо пропорциональна его давлению над жидкостью.

Закон Генри дает теоретическое обоснование процессов экстракции. Отношение концентраций вещества, растворяющегося в двух соприкасающихся жидкостях, есть величина постоянная, независимая от количества растворенного вещества (закон распределения).

Если , а , то

Растворы описываются двумя известными теориями физической и химической теорией растворов. Первая была сформулирована Вант-Гоффом и Аррениусом (1883). Они рассматривали растворитель как индифферентную среду, в которой равномерно распределены частицы растворенного вещества при отсутствии всякого межмолекулярного взаимодействия (что возможно лишь для идеальных растворов, аналогично идеальным газам). Невзаимодействующие между собой фазы образуют смеси, которые можно изучать, применяя к ним законы идеальных газов.

Эти представления могут использоваться для описания разбавленных (идеальных) растворов. Реальные растворы подчиняются закономерностям, которые учитывают взаимодействие растворенного вещества с растворителем. Химическую теорию растворов, учитывающую образование сольватов (гидратов), разработал Д.И.Менделеев (1887). Некоторые сольваты настолько прочны, что при удалении воды сохраняются в виде кристаллогидратов. Кроме того, растворитель и растворенное вещество могут взаимодействовать химически. Например, растворение аммиака, хлора в воде сопровождается образованием новых, отличных от исходных веществ, соединений.

Cl₂ + H₂O = HCl + HOCl

NH₃ + H₂O = NH₃ ×H₂O = NH₄OH

Тепловой эффект растворения определяется соотношением теплоты разрушения кристаллической решетки (ΔΗ>0) и теплоты гидратации (ΔΗ<0).

РАСТВОРЫ НЕЭЛЕКТРОЛИТОВ

Коллигативные свойства растворов – свойства, которые не зависят от природы растворенного вещества и определяются только его концентрацией.

Важнейшей характеристикой жидкого или твердого вещества является давление насыщенного пара – константа, которая определяет равновесие: жидкость – пар, твердое тело – пар. Равновесие достигается, когда процесс испарения (возгонки) компенсируется процессом конденсации.

С этой точки зрения кипение жидкости имеет место тогда, когда давление насыщенного пара внутри жидкости равно или превышает его над жидкостью.

Известно, что растворы твердых веществ кипят при более высокой температуре, чем чистые растворители. При этом температура кипения раствора тем ниже, чем выше концентрация растворенного вещества. Эта зависимость напрямую связана с величиной парциального давления растворителя.

Если давление чистого растворителя p_A⁰, а давление пара растворителя над раствором p_A, тогда разница этих величин показывает величину абсолютного понижения давления p_A⁰ - p_A, а ее отношение к давлению паров растворителя численно равно мольной доле (n_B) растворенного вещества (первый закон Рауля). Сумма мольных долей растворенного вещества и растворителя равна 1, тогда , а p_A = p_A⁰n_a.