Открыть сервисСервис

Раствор — гомогенная смесь веществ

Раствор — гомогенная (однородная по объёму) смесь двух или более веществ, в которой размеры частиц растворённого вещества не превышают 100 нм, а система находится в состоянии, близком к термодинамическому равновесию. Растворы состоят из растворителя — компонента, содержащегося в большем количестве, и растворённого вещества (сольватанта); в водных растворах роль растворителя играет вода.

Терминология и определение

Термин «раствор» ввёл в обиход химик XVII века Ян Баптиста ван Гельмонт, хотя представления о растворении существовали и раньше. В современной химии раствор рассматривается как фаза, состав которой непрерывно меняется в определённых пределах (в отличие от соединения с фиксированным стехиометрическим составом). Раствор относится к классу дисперсных систем, но отличается от суспензий и эмульсий тем, что его частицы не оседают под действием силы тяжести и не рассеивают свет (растворы прозрачны).

Компонент, находящийся в избытке, принято называть растворителем, однако это условное разграничение: при смешивании спирта и воды в равных объёмах граница между растворителем и растворённым веществом проводится произвольно.

Классификация растворов

По агрегатному состоянию растворителя и растворённого вещества различают:

РастворительРастворённое веществоПример
ЖидкостьТвёрдое веществоРаствор поваренной соли в воде
ЖидкостьГазГазированная вода (CO₂ в H₂O)
ЖидкостьЖидкостьРаствор этилового спирта в воде
Твёрдое телоТвёрдое веществоСплавы (латунь — Cu и Zn)
Твёрдое телоЖидкостьАмальгамы (ртуть в металлах)
ГазГазВоздух — смесь газов

По концентрации растворённого вещества растворы делят на:

  • разбавленные — малая доля растворённого вещества;
  • концентрированные — значительная доля;
  • насыщенные — при данной температуре содержат максимальное количество растворённого вещества;
  • пересыщенные — содержат больше вещества, чем равновесная концентрация (получаются осторожным охлаждением насыщенного раствора без зародышеобразования).

Физико-химические свойства

Растворимость

Растворимость — способность вещества образовывать раствор заданного состава при данных условиях (температура, давление). Она количественно характеризуется массой вещества, растворяющейся в 100 г растворителя до насыщения. Растворимость зависит от природы растворителя и растворённого вещества, температуры и давления. Для твёрдых веществ в жидкостях растворимость обычно растёт с температурой, для газов — убывает.

Правило «подобное растворяется подобным» отражает закономерность: неполярные вещества хорошо растворяются в неполярных растворителях, полярные — в полярных. Так, жиры нерастворимы в воде, но растворяются в бензоле и эфире.

Давление паров и криоскопия

Растворение понижает давление паров растворителя по сравнению с чистым растворителем (закон Рауля). Связанные с этим явления:

Эти свойства относятся к так называемым коллигативным свойствам — они зависят только от числа частиц растворённого вещества, а не от их природы.

Электролитическая проводимость

Растворы электролитов (кислот, щелочей, солей) проводят электрический ток за счёт ионов, образующихся при диссоциации. Растворители и растворы неэлектролитов (сахар, спирт) ток не проводят. Электропроводность растворов лежит в основе гальваностегии, электролитического получения металлов и работы гальванических элементов.

Теория строения растворов

Теория сольватации

Растворение сопровождается сольватацией (гидратацией в водных системах) — обкладыванием молекул или ионов растворённого вещества оболочкой из молекул растворителя. Энергия сольватации может компенсировать энергию разрыва кристаллической решётки или межмолекулярных связей, что и определяет растворимость.

Электролитическая диссоциация

С. А. Вожиков в 1887 году предложил теорию электролитической диссоциации, согласно которой растворение электролитов сопровождается распадом молекул на ионы. Теория объяснила проводимость растворов и осмотические явления.

Теория Байера — Вант-Гоффа

Якобус Хендрик Вант-Гофф и Сванте Аррениус показали, что свойства растворов зависят не от природы растворённого вещества, а от числа его частиц. Это позволило объяснить коллигативные свойства и ввести понятие осмотического давления.

Применение

Растворы играют ключевую роль в химической технологии, медицине, пищевой промышленности и быту. В медицине растворы используются как формы лекарственных препаратов (физиологический раствор NaCl 0,9 %, растворы для инфузий). В аналитической химии растворы применяются для титрования, кристаллизации и очистки веществ. В природе растворы — основная форма переноса веществ: минеральные компоненты почвы, морская вода, кровь и лимфа человека также являются растворами.

Интересные факты

Морская вода содержит около 3,5 % солей (преимущественно NaCl) и относится к насыщенным растворам. Кровь человека — сложный раствор, содержащий более 100 различных веществ. При образовании сталей и сплавов твёрдые растворы замещения и внедрения определяют их механические свойства.

Источники:

Заметили ошибку или не согласны с информацией в статье? Напишите нам support@bfometr.ru