Химическая теория растворов

Дисперсные системы и растворы

Смешивание двух или более веществ может сопровождаться: 1) химической реакцией между ними с образованием совершенно новых веществ; 2) образованием механической неоднородной смеси, которая легко разделяется на исходные вещества; 3) образованием раствора.

В отличие от механической смеси, раствор однороден, т.е. его состав по всему объему одинаков. Таким образом, раствор – это однородная система из двух или более компонентов, состав которой можно изменять в определенных пределах без нарушения однородности. Это первое определение растворов.

Раствор можно рассматривать как дисперсную систему. Такие системы часто встречаются в природе и в технике. Дисперсными называются системы, в которых одно вещество (дисперсная фаза) в виде очень мелких частиц равномерно распределено в другом (дисперсионная среда). Например, мелкие капли воды в воздухе образуют облака и туман, капли жира в воде – эмульсию, а твёрдые частицы в воде – суспензию. Раствор – это тоже дисперсная система, только растворённое вещество в ней раздроблено до молекул или ионов. Дисперсные системы постепенно разделяются на свои составные части (расслаиваются). Но растворы на составные части не разделяются: при постоянных внешних условиях они сохраняют свой однородный состав постоянным при сколь угодно долгом хранении.

В XIX столетии растворы считались физическими смесями, в которых отсутствуют какие-либо взаимодействия между растворителем и растворенным веществом. Д.И. Менделеев разработал (1887) химическую теорию растворов, которая рассматривает процесс образования растворов как химическое взаимодействие растворителя с растворяемым веществом. Продуктами этого взаимодействия являются особые соединения – гидраты (для водных растворов) или сольваты (для неводных растворов), которые отличаются от обычных соединений неопределенностью своего состава. Д.И. Менделеев дал следующее определение раствора, которое сохраняет свое значение и в настоящее время.

Растворы представляют жидкие диссоционные системы, образованные частицами растворителя и растворенного вещества и тех неопределенных, но экзотермических соединений, которые образуются между ними.

Какие же соединения образуются при растворении, и почему их состав неопределенный?

Растворы подразделяются на неэлектролиты, которые не проводят электрический ток, и электролиты, которые являются проводниками тока. В растворах неэлектролитов растворенное вещество находится в виде молекул, а в растворах электролитов – в виде ионов. Молекулы и ионы образуют соединения с растворителем по донорно-акцепторному механизму, за счет водородных связей, и межмолекулярного взаимодействия, поэтому состав образующихся сольватов неопределенный. Например, при растворении солей в воде образуются катионогидраты и анионогидраты. В катионогидратах ближайшие 4–6 молекул воды связаны с катионом донорно-акцепторным взаимодействием и образуют аквакомплексы, а к ним присоединяется множество других молекул Н₂О водородными связями и за счет межмолекулярного взаимодействия.

Молекулы воды связаны с катионами и анионами так прочно, что эти связи не разрушаются при кристаллизации солей, поэтому многие соли выпадают в осадок из растворов в виде кристаллогидратов: СuSO₄·5H₂O, FeSO₄·7H₂O, Mn(NO₃)₂·6H₂O и т.д.

Дата добавления: 2014-12-16