Концентрации растворов

Жидкие бинарные системы

Двухкомпонентные системы

Основные понятия и определения

ФАЗОВЫЕ РАВНОВЕСИЯ

Фазой называется совокупность однородных частей системы (т.е. одинаковых по физическим, химическим и термодинамическим свойствам), отделённая от других частей системы физической (реально существующей) поверхностью раздела. Индивидуальное вещество в твёрдом агрегатном состоянии всегда образует самостоятельную фазу.

Жидкие и твёрдые фазы называются конденсированными.

Если вещество содержится одновременно в разных фазах, то происходит его переход из одной фазы в другую; такой переход называется фазовым. Состояние, при котором скорости противоположных фазовых переходов равны, называется фазовым равновесием.

Компонентами (составляющими веществами) называются все химические вещества, которые могут быть выделены из системы и существовать вне её.

Жидкие бинарные растворы – это гомогенные (однофазные) системы переменного состава, состоящие из двух или нескольких независимых компонентов.

В растворе компоненты равноценны, при этом одно из веществ называют растворителем, а другие – растворёнными веществами.

Растворителем считается вещество, которое до образования раствора находилось в жидком агрегатном состоянии, или, в общем случае, в том же агрегатном состоянии, что и раствор.

По своей природе растворы подразделяют на:

а) идеальные;

б) бесконечно разбавленные (предельно разбавленные);

в) реальные.

Идеальный раствор – это раствор, образование которого при любом соотношении компонентов, не сопровождается тепловым эффектом (ΔН_раств =0), а также расширением или сжатием системы (объём раствора обладает свойством аддитивности):

V_р-ра = V₁ + V₂,

где V₁ и V₂ – соответственно объёмы первого и второго компонентов до образования раствора.

Ни в одном реально существующем растворе эти условия не выполняются.

Раствор считается бесконечно разбавленным, если концентрация растворённого вещества в нём бесконечно мала. В таком растворе взаимодействие между молекулами растворённого вещества отсутствует, так как они разделены бесконечно большим объёмом растворителя.

В практике бесконечно разбавленные растворы не встречаются, но к ним близки по свойствам растворы газов в жидкости, с которой они химически не взаимодействуют. В водных растворах это, например, N₂ и Н₂, но не СО₂, который вступает в реакцию

СО₂ + Н₂О = Н₂СО₃.

На практике приходится иметь дело только с реальными растворами.

Способность вещества переходить в раствор называется растворимостью. Растворимость может быть неограниченной или ограниченной. Неограниченная растворимость присутствует только в таких системах, в которых и растворитель и растворённое вещество находятся в одинаковых фазах. Если растворитель и растворённое вещество находятся в разных по природе фазах, то растворимость ограничена некоторым пределом. При достижении предела растворимости между растворяемым веществом и образовавшимся раствором наступает равновесие.

Раствор, находящийся в данных условиях в равновесии с растворяемым веществом, называется насыщенным раствором.

Раствор, в котором при данных условиях предел растворимости не достигнут, называется ненасыщенным.

Одной из важнейших характеристик раствора является относительное содержание в нём растворённого вещества и растворителя, которое называется концентрацией. В общем случае концентрация обозначают буквой С. Качественно растворы делят на разбавленные, в которых растворённого вещества мало, и концентрированные, в котором растворённого вещества много.

В химии и смежных областях наиболее распространены следующие способы выражения концентрации:

Процентная концентрация (вес.%) выражается числом граммов растворённого вещества в 100 г раствора.

Молярная концентрация (молярность) выражается числом молей растворённого вещества в 1 л раствора.

Нормальная концентрация (нормальность) выражается числом грамм-эквивалентов растворённого вещества в 1 л раствора.

Моляльная концентрация (моляльность) выражается числом молей растворённого вещества, содержащегося в 1000 г растворителя.

Молярная доля показывает, какую часть от общего числа молей раствора составляет растворённое вещество или растворитель. Если обозначим число молей растворителя через n_a, а число молей растворённого вещества через n_b, то молярную долю растворённого вещества можно выразить

N_в = , (69)

а мольную долю растворителя

N_А = . (70)

Сумма N_А + N_в = 1.

Дата добавления: 2014-12-16