ВОДНЫЕ РАСТВОРЫ

Растворы

– это однородные (гомогенные) системы, состоящие из двух и более компонентов (составных частей) и продуктов их взаимодействия. Могут существовать растворы твердых, жидких и газообразных веществ в жидких растворителях, а также однородные смеси (растворы) твердых жидких и газообразных веществ.

Растворитель

– это вещество, в котором растворены другие вещества. Если растворитель – вода, говорят о водных растворах. Далее речь пойдет именно о водных растворах. Водные растворы имеют огромное значение в природе и технике. Многие химические реакции протекают в растворах.

Важной характеристикой любого раствора является его состав. Содержание растворенного вещества (в определенных единицах) в единице массы или объема раствора называют концентрацией.

Существуют различные способы численного выражения концентрации: массовая доля растворенного вещества, молярная концентрация и др.

Массовая доля растворенного вещества

– это безразмерная физическая величина, равная отношению массы растворенного вещества к общей массе раствора.

ω(Х) = m(Х)/m_{раствора}

где ω(Х) – массовая доля растворенного вещества;

m(Х) – масса растворенного вещества;

m_{раствора} – общая масса раствора. m_{раствора} = m_воды + m(Х)

Массовую долю растворенного вещества ω(Х) обычно выражают в долях единицы или в процентах. Например, массовая доля растворенного вещества – поваренной соли воде равна 0,05 или 5%. Это означает, что в растворе поваренной соли массой 100г. содержится поваренная соль массой 5г. и вода массой 95г.

Молярная концентрация или молярность

– это величина, равная отношению количества растворенного вещества к объему раствора.

C(X) = ν(X)/V

где C(X) – молярная концентрация вещества Х;

ν(X) – количество вещества Х, содержащегося в растворе;

V – объем раствора.

Единицы измерения молярной концентрации – моль/л, кмоль/м³.

 

Насыщенный раствор

– это раствор, в котором данное вещество при данной температуре больше не растворяется (т.е. раствор находится в равновесии с растворяемым веществом). Насыщенный раствор содержит максимально возможное количество растворенного вещества.

Ненасыщенный раствор

– это раствор, в котором еще можно растворить добавочное количество данного вещества.

Растворимость вещества

– это концентрация насыщенного раствора данного вещества при строго определенных условиях (температура, растворитель).Растворимость вещества при данных условиях – величина постоянная.

Раствор, содержащий растворенного вещества больше чем его растворимость, называется пересыщенным. Пересыщенные растворы представляют собой очень неустойчивые, неравновесные системы, в которых происходит самопроизвольный переход в равновесное состояние. При этом происходит выделение избытка вещества из раствора (кристаллизация)

Насыщенный и ненасыщенный растворы нельзя путать с концентрированным и разбавленным. Разбавленные растворы – растворы с небольшим содержанием растворенного вещества; концентрированные растворы – растворы с относительно большим содержанием растворенного вещества.

Важно понять сущность процесса растворения. В результате воздействия частиц растворителя происходит разрушение структуры растворяемого вещества. Частицы, перешедшие в раствор, вследствие диффузии распределяются по всему объему растворителя. Это физический процесс, который требует затрат энергии. Наряду с физическим идет и химический процесс – взаимодействие частиц растворенного вещества с молекулами растворителя. Химический процесс сопровождается выделением энергии. Растворение как физико-химический процесс сопровождается тепловым эффектом: выделением или поглощением теплоты.

В результате химического взаимодействия растворенного вещества с водой образуются соединения – гидраты.

Вопросы для самопроверки

1. Что называют раствором?

2. Что такое насыщенный раствор?

3. Дайте определение понятию растворимость.

4. Чем объясняют тепловой эффект растворения?

5. Какие способы выражения концентрации раствора вы знаете?