Розчини.
Розчини - однорідна багатокомпонентна система, що складається з розчинника, розчинених речовин і продуктів їх взаємодії.
По агрегатному стані розчини можуть бути рідкими (морська вода), газоподібними (повітря) або твердими (багато сплавів металів).
Розміри частинок в істинних розчинах - менше 10-9 м (порядку розмірів молекул).
Ненасичені, насичені і перенасичені розчини.
Якщо молекулярні або іонні частинки, розподілені в рідкому розчині присутні в ньому в такій кількості, що за даних умов не відбувається подальшого розчинення речовини, розчин називається насиченим. (Наприклад, якщо помістити 50 г NaCl в 100 г H2O, то при 20 º C розчиниться тільки 36 г солі).
Насиченим називається розчин, який знаходиться в динамічній рівновазі з надлишком розчиненої речовини.
Помістивши в 100 г води при 20 º C менше 36 г NaCl ми отримаємо ненасичений розчин.
При нагріванні суміші солі з водою до 100 ° C відбудеться розчинення 39,8 г NaCl в 100 г води. Якщо тепер видалити з розчину нерастворившаяся сіль, а розчин обережно охолодити до 20 º C, надмірна кількість солі не завжди випадає в осад. У цьому випадку ми маємо справу з перенасиченим розчином. Перенасичені розчини дуже нестійкі. Помішування, струшування, додавання крупинок солі може викликати кристалізацію надлишку солі і перехід в насичене стійкий стан.
Ненасичений розчин - розчин, що містить менше речовини, ніж у насиченому.
Перенасичений розчин - розчин, що містить більше речовини, ніж у насиченому.
Розчинення як фізико-хімічний процес.
Розчини утворюються при взаємодії розчинника і розчиненої речовини. Процес взаємодії розчинника і розчиненої речовини називається сольватацией (якщо розчинником є вода - гідратацією).
Розчинення протікає з утворенням різних за формою і міцності продуктів - гідратів. При цьому беруть участь сили як фізичної, так і хімічної природи. Процес розчинення внаслідок такого роду взаємодій компонентів супроводжується різними тепловими явищами.
Енергетичної характеристикою розчинення є теплота утворення розчину, що розглядається як алгебраїчна сума теплових ефектів всіх ендо-і екзотермічні стадій процесу. Найбільш значними серед них є:
- Які поглинають тепло процеси - руйнування кристалічної решітки, розриви хімічних зв'язків у молекулах;
- Виділяють тепло процеси - утворення продуктів взаємодії розчиненої речовини з розчинником (гідрати) і ін
Якщо енергія руйнування кристалічної решітки менше енергії гідратації розчиненої речовини, то розчинення йде з виділенням теплоти (спостерігається розігрівання). Так, розчинення NaOH - екзотермічний процес: на руйнування кристалічної решітки витрачається 884 кДж / моль, а при утворенні гідратованих іонів Na + і OH-виділяється відповідно 422 і 510 кДж / моль.
Якщо енергія кристалічної решітки більше енергії гідратації, то розчинення протікає з поглинанням теплоти (при приготуванні водного розчину NH4NO3 спостерігається зниження температури).
Розчинність.
Гранична розчинність багатьох речовин у воді (або в інших розчинниках) представляє собою постійну величину, відповідну концентрації насиченого розчину при даній температурі. Вона є якісною характеристикою розчинності і наводиться в довідниках в грамах на 100 г розчинника (при певних умовах).
Розчинність залежить від природи растворяемого речовини і розчинника, температури і тиску.
Природа растворяемого речовини.
Кристалічні речовини поділяються на:
P - добре розчинні (більше 1,0 г на 100 г води);
M - малорозчинні (0,1 г - 1,0 г на 100 г води);
Н - нерозчинні (менше 0,1 г на 100 г води).
Природа розчинника. При утворенні розчину зв'язку між частинками кожного з компонентів замінюються зв'язками між частинками різних компонентів. Щоб нові зв'язки могли утворитися, компоненти розчину повинні мати однотипні зв'язку, тобто бути однієї природи. Тому іонні речовини розчиняються в полярних розчинниках і погано в неполярних, а молекулярні речовини - навпаки.
Вплив температури. Якщо розчинення речовини є екзотермічним процесом, то з підвищенням температури його розчинність зменшується (Наприклад, Ca (OH) 2 у воді) і навпаки. Для більшості солей характерне збільшення розчинності при нагріванні.
Практично всі гази розчиняються з виділенням тепла. Розчинність газів у рідинах з підвищенням температури зменшується, а зі зниженням збільшується.
Вплив тиску. З підвищенням тиску розчинність газів в рідинах збільшується, а з пониженням зменшується.