РАСТВОРЫ
Раствор – это однородная (гомогенная) смесь, образованная не менее чем двумя компонентами, один из которых называется растворителем, а другой – растворенным веществом. Растворенных веществ может быть и несколько (пример – морская вода).
Истинные растворы содержат молекулы, атомы или ионы, размер которых менее 10-9 м, частицы в таких растворах невозможно обнаружить оптическими методами.
Растворы имеют переменный состав.
Ниже будут рассматриваться только жидкие растворы.
Растворение – процесс перехода вещества в раствор. При этом происходит физико-химическое взаимодействие молекул/атомов растворителя и растворенного вещества.
Растворимость – способность вещества растворяться в том или ином растворителе.
Растворимость выражается концентрацией растворённого вещества в его насыщенном растворе. Растворимость показывает максимально количество вещества, способное раствориться при данной температуре в 100 г растворителя (г/100 г).
Растворимость зависит от:
1. природы растворителя и растворенного вещества. Подобное растворяется в подобном: вещества, молекулы которых полярны, растворяются, как правило, в полярных растворителях; вещества, молекулы которых неполярны, растворяются в неполярных растворителях. Например, иод практически не растворяется в воде, но растворяется в этиловом спирте.
2. температуры (растворимость жидких и твёрдых веществ с увеличением температуры, как правило, повышается, растворимость газов – уменьшается)
3. давления (растворимость газов с увеличением давления увеличивается, растворимость жидких и твёрдых веществ – практически не меняется).
Эти кривые растворимости имеют практическое значение. По ним легко узнать, сколько вещества выпадет в осадок при охлаждении насыщенного раствора, приготовленного при более высокой температуре. При охлаждении в осадок выпадает только чистое вещество, поэтому данный метод, называемый перекристаллизацией, используется для очистки веществ.
Насыщенным называют такой раствор, в котором при данной температуре вещество больше не растворяется.
Ненасыщенным называют такой раствор, в котором при данной температуре содержится меньше растворенного вещества, чем в его насыщенном растворе.
Пересыщенным называют такой раствор, в котором при данной температуре находится в растворенном состоянии больше вещества, чем в его насыщенном растворе при тех же условиях.
По растворимости вещества подразделяют на три группы:
Растворение может сопровождаться специфическим взаимодействием растворенного вещества с растворителем с образованием химического соединения (для аммиака, триоксида серы) или диссоциацией в растворе на ионы (для хлороводорода, солей, щелочей).
Растворение может сопровождаться тепловым эффектом – протекать с выделением (растворение серной кислоты, гидроксида натрия в воде) или поглощением (растворение хлорида натрия, нитрата калия в воде) тепла.
Количественный состав раствора выражают с помощью концентрации.
Массовая доля растворенного вещества (массовая процентная концентрация) – отношение массы растворенного вещества к массе раствора.
Выражается в долях от единицы или в процентах.
Массовый процент показывает, сколько г (кг) растворенного вещества содержится в 100 г (кг) раствора. Например, 12% раствор КОН содержит 12 г КОН в 100 г раствора.
Молярная концентрация или молярность (CM) – отношение числа моль растворенного вещества к объему раствора, выраженному в литрах.
Молярная концентрация показывает, сколько моль растворенного вещества содержится в 1 литре (дм3) раствора.
Массовая доля и молярная концентрация связаны соотношением:
Масса раствора равна плотности раствора, умноженной на его объем
Моляльность (Cm) – число моль растворенного вещества, содержащихся в 1000 г растворителя.
Нормальность или молярная концентрация эквивалентов (CN) – количество моль эквивалентов растворенного вещества, содержащихся в 1 л раствора.
Мольная доля (безразмерная величина) – число моль данного компонента, отнесенное к общему числу моль растворенного вещества и растворителя. (Мольный процент – мольная доля, умноженная на 100).
ДИСПЕРСНЫЕ СИСТЕМЫ
Дисперсная система – это гетерогенная (неоднородная) смесь, состоящая как минимум из двух веществ, которые друг с другом не смешиваются и не реагируют химически.
Все дисперсные системы состоят из сплошной фазы, называемой дисперсионной средой, и прерывистой фазы (частиц), называемой дисперсной фазой или диспергированным веществом. Дисперсная фаза мелко распределена в дисперсионной среде. Частицы в таких системах можно обнаружить оптическими методами или с помощью зрения.
В зависимости от размера частиц дисперсионные системы подразделяют на две группы:
1. взвеси, размер частиц 10-6 м и более
2. коллоидные системы (коллоидные растворы), размер частиц 10-9-10-7 м.
Фазы можно отделить друг от друга физическими способами (отстаиванием, сепарацией, центрифугированием, фильтрованием). Коллоидные системы относительно устойчивы, частицы из них нельзя выделить перечисленными выше методами.
Типы дисперсных систем
Тип дисперсной системы | Фазовое состояние | Примеры | |
дисперсионной среды | дисперсной фазы | ||
Аэрозоль | Газ | Жидкость | Туман, облака |
Аэрозоль | Газ | Твердая | Дым, пыль |
Пена | Жидкость | Газ | Мыльная пена, взбитые сливки |
Твердая пена | Твердая | Газ | Пемза, пенобетон, пенопласт, поролон, пенометалл |
Суспензия | Жидкость | Твердая | Ил, пульпа, цементный раствор, краски, зубная паста |
Эмульсия | Жидкость | Жидкость | Нефть, молоко, крем |
Гель | Твердая | Жидкость | Желе, холодец, агар-агар |
