РАСТВОРЫ гомогенные системы, состоящие из двух или более компонентов, состав которых в определенных пределах может непрерывно изменяться.
От мех. смесей Р. отличаются своей однородностью и возрастанием энтропии системы при смешении компонентов. По агрегатному состоянию различают Р. газовые (газовые смеси), жидкие и твердые. Обычно, если особо не оговаривается, термин "Р." относят к жидким системам; см. также твердые растворы. Относит. содержание компонента в Р. характеризуется его концентрацией. При этом преобладающий компонент обычно называют растворителем, остальные компоненты — растворенными веществами; такое деление, однако, является условным. При определенных температуре и давлении растворение одного компонента в другом происходит в некоторых пределах изменения концентрации, т. е. смешение является ограниченным.
Равновесный Р., в котором при ограниченной растворимости компонентов и заданных внеш. условиях концентрация одного из компонентов максимальна, наз. насыщенным, а его концентрация наз. растворимостью компонента. Зависимость растворимости от температуры и давления обычно изображают графически в виде диаграмм растворимости (см. диаграмма состояния, растворимость). При концентрациях растворенного вещества, меньших его растворимости, Р. наз. ненасыщенным. Р., переохлажденный таким образом, что концентрация растворенного вещества превышает его растворимость, наз. пересыщенным. Пересыщенные Р. мета-стабильны, при внесении затравки или перемешивании возможно самопроизвольное выделение избытка пересыщающего компонента, что ведет к образованию новой жидкой или твердой фазы (см. зарождение новой фазы).
По наличию или отсутствию электролитической диссоциации молекул растворенных веществ различают два осн. класса Р.: растворы электролитов и растворы неэлектролитов. В особый класс выделяют также Р. высокомол. соединений, свойства которых существенно отличаются от свойств Р. низкомол. веществ из-за больших различий в размерах молекул растворенного вещества и растворителя (см. растворы полимеров). Классификация Р. может быть основана также и на др. признаках. Так, в зависимости от концентрации растворенного вещества различают Р. концентрированные и разбавленные; в зависимости от природы растворителя выделяют водные и неводные Р.; в зависимости от концентрации ионов H+ и OH− — кислые, нейтральные и щелочные (основные).
Термодинамич. свойства Р. определяются взаимод. между молекулами компонентов и характеризуют Р. в целом. Доля, вносимая данным компонентом в то или иное свойство Р., определяется парциальной молярной величиной компонента. Особое значение имеет парциальная молярная энергия Гиббса — химический потенциал компонента, который позволяет выражать условия фазового и хим. равновесий в Р. Важнейшее свойство Р. — зависимость хим. потенциалов компонентов от состава. Межмол. взаимод. и тепловое движение приводят к образованию флуктуации концентрации — короткоживущих группировок молекул, обусловливающих отклонение локального микроскопич. состава Р. от макроскопического. Если компоненты близки по хим. строению, размерам и характеру взаимод., структура Р. принципиально не отличается от строения чистых жидкостей. При наличии специфич. взаимод. (хим. превращений, водородных связей и т. п.) растворенные вещества могут образовывать устойчивые комплексы с растворителем как постоянного, так и переменного состава (см. сольватация).
В ряде Р. взаимод. молекул растворенного вещества с молекулами растворителя сопровождается противоположным процессом — диссоциацией молекул растворенного вещества. При малых концентрациях растворенных веществ в Р. сохраняется структура, характерная для чистого растворителя, с увеличением концентрации структура Р. изменяется. Например, у водных Р. электролитов ионы больших размеров (в сравнении с молекулой воды) разрушают структуру растворителя, а ионы меньших размеров ее упорядочивают. Установление связи свойств Р. с характером межмол. взаимод. или макро-скопич. свойствами чистых компонентов составляет проблему теории Р. Р. широко распространены в природе и играют важную роль во мн. отраслях промышленности и техники. Химически чистые вещества представляют собой лишь предельное состояние, которое в действительности не достигается; даже чистейшие металлы, получаемые методами вакуумной или зонной плавки, содержат ничтожные количества примесей (10−6 %) и по существу являются твердыми Р. Образование Р. существенно изменяет условия протекания хим. реакций между компонентами (см. реакции в растворах); мн. процессы происходят исключительно в Р. Изучение физ.-хим. свойств Р. тесно связано с проблемами разделения прир. и пром. смесей, получения чистых веществ методами ректификации, экстракции, кристаллизации, абсорбции и др. Водные Р. солей, кислот и оснований широко используют в гидрометаллургии при извлечении цветных металлов из руд. Исключительна роль водных Р. во всех биол. процессах. Использование неводных Р. связано с применением полимеров, красителей, лаков, приготовлением жидкостей с заданными физ. свойствами (вязкостью, диэлектрич. проницаемостью и др.).
М. Ф. Головко
Некоторые файлы и информация, находящиеся на данном сайте, были найдены в сети ИНТЕРНЕТ, как свободно распространяемые, присланы пользователями сайта или найдены в альтернативных источниках, также использованы собственные материалы. Автор сайта не претендует на авторство ВСЕХ материалов. Если Вы являетесь правообладателем той или иной продукции или информации, и условия, на которых она представлена на данном ресурсе, не соответствуют действительности, просьба немедленно сообщить с целью устранения правонарушения.
Категории раздела
Вход
Поиск
Друзья сайта
Наш опрос
Статистика
