Теорії утворення розчинів

Розчинність – це максимальна маса речовини, яка може за даних умов (температури, тиску) розчинитись у певному розчиннику масою 100 г.

Деякі речовини необмежено розчиняються у воді. Це сульфатна, нітратна, оцтова кислоти; ацетон, гліцерин тощо.

Розрізняють добре розчинні речовини. Їх розчинність перевищує 10 г на 100 г розчинника. Наприклад, газ амоніак добре розчиняється у воді.

Якщо розчинність речовин від 1 до 10 г на 100 г розчинника, то речовини називають розчинними. Наприклад, розчинність брому – 3,58 г на 100 г води.

Розчинність малорозчинних речовин від 0,001 до 1 г на 100 г розчинника. Азот – малорозчинний у воді. Кальцій карбонат – приклад практично нерозчинної речовини, оскільки його розчинність менша за 0,001 г на 100 г води.

Абсолютно нерозчинних речовин не існує. Навіть малоактивні метали здатні розчинятись у воді. Слов’янські красуні, щоб мати гладеньку шкіру та ніжний рум’янець, здавна вмивались водою зі срібного глечика. І зараз люди використовують бактерицидні властивості срібла. Учені Харківського державного науково-виробничого підприємства “Рубін” запропонували оздоровлювати воду, занурюючи в неї “Українську срібну кулю”.

Розрізняють концентровані і розбавлені розчини. Концентровані розчини містять набагато більше розчиненої речовини, ніж розчинника, а розбавлені – навпаки. Оцтова есенція – це концентрований водний розчин оцтової кислоти, а столовий оцет – її розбавлений розчин.

Проте концентрований розчин може бути ненасиченим. Наприклад, у воді масою 100 г можна розчинити цукор масою 150 г. Утворений розчин дуже концентрований, проте ненасичений, адже в ньому можна розчинити ще цукор масою 53 г. Натомість бромна вода – насичений, але досить розбавлений розчин брому, адже розчинність брому у воді невисока.

Розчини дуже поширені і мають велике значення у житті та практичній діяльності людини. Вода морів і океанів містить багато розчинених речовин – переважно хлоридів Натрію, Кальцію, Магнію. Природні мінеральні води – розчини.

Розчини, як дво- і більш компонентні системи, склад яких може змінюватись у досить широких межах, нагадують механічні суміші. Проте, змінність складу розчинів ще не означає, що між компонентами розчинів немає хімічної взаємодії.

Фізична теорія розчинів (Я. Вант - Гофф і С. Арреніус) розглядає процес розчинення, як простий розподіл (диспергування) однієї речовини у всьому об’ємі іншої, а отже, властивості розчинів мають залежати лише від концентрації розчиненої речовини. За фізичною теорією розчинник – це індиферентне середовище, в якому хаотично розподілені часточки розчиненої речовини.

Але, насправді, властивості розчинених речовин відрізнялися від хімічних властивостей цих же речовин у твердому стані.

Виникає хімічна теорія розчинів (Д.І.Менделєєв). Головна ідея цієї теорії припускає хімічну взаємодію компонентів розчину і утворення неміцних і частково дисоційованих сполук між розчиненою речовиною і розчинником. Такі сполуки називаються сольватами (гідратами), а процес їх утворення внаслідок взаємодії компонентів розчину – сольватацією (гідратацією). Терміни “гідрати” і “гідратація” застосовують, коли розчинником є вода.

Існування сольватів (гідратів) у розчині підтверджується виділенням відповідних сполук з рочинів у вигляді кристалосольватів або кристалогідратів. Так, якщо розчинити у воді безводні солі, наприклад, CuSO₄, NaCO₃,Mg(ClO₄)₂, то потім з рочину вони виділяються у вигляді кристалогідратів складу: CuSO₄ ×5Н₂О, NaCO₃× 10Н₂О,Mg(ClO₄)₂ ×6Н₂О. Подібно поводять себе більшість солей і деякі представники інших класів неорганічних сполук. З неводних розчинників також можна добути кристалосольвати. Наприклад, CaCl₂× 6CH₃OH, Mg(ClO₄)₂ × 6CH₃OH. Про утворення сольватів або гідратів можна дізнатися за зовнішніми змінами, що відбуваються з розчинами, наприклад, за:

1. Зміною об’єму при розчиненні спирту і Н₂SO₄ у воді;

2. За зміною забарвлення розчину при розчиненні (білий СuSO₄ утворює голубо-сині розчини, а синій безводний СоСl₂ – рожеві розчини).

Внаслідок перебігу процесів сольватації або гідратації розчинення речовин у розчинниках супроводиться певним енергетичним ефектом. Зміна ентальпії при розчиненні одного моля речовини називається ентальпією розчинення цієї речовини у даному розчиннику. Тепловий ефект розчинення (екзо- чи ендотермічний) залежить від двох величин:

а) енергії кристалічної решітки речовини;

б) енергії взаємодії розчиненої речовини з молекулами розчинника (ентальпія сольватації).

Сучасна теорія розчинів об'єднує фізичну і хімічну теорії, однак єдиної кількісної теорії, що давала б можливість визначати властивості розчину за властивостями компонеіпігі і складом розчину, ще не існує. Це дуже складна проблема молекулярної фізики та вчення про хімічний зв'язок.

Дата добавления: 2014-01-07