Глава 4. Растворы

Раствор - это гомогенная однородная система переменного состава, состоящая из двух и более компонентов.

В зависимости от размеров частиц вещества смеси делятся на:

• грубодисперсные или механические смеси (размер частиц 10^-5-10³см). Примером могут служить: суспензии - взвесь частиц одного или нескольких твёрдых веществ в жидкой среде (песок в воде),эмульсии – взвесь капель одной или нескольких жидкостей в среде другой (молоко),аэрозоли– взвесь жидких и твёрдых частиц в газообразной среде (туман, дым, пыль);

• коллоидные (размер частиц 10^-7-10^-5см), иначе –золи - микрогетерогенные системы с жидкой средой, содержащие очень мелкие частицы;

• истинные (размер частиц 10^-8-10^-7см).

Истинные растворы

Истинные растворы (как и другие виды растворов) состоят из растворённого вещества и растворителя.

Вещество, присутствующее в растворе в большем количестве, называют растворителем. Растворитель не меняет своё агрегатное состояние.

Растворённым веществом является вещество, меняющее своё агрегатное состояние. Если растворённое вещество и растворитель находятся в одинаковом агрегатном состоянии, то растворителем считается то вещество, которое находится в большем количестве.

По агрегатному состоянию растворы подразделяются на твёрдые, жидкие и газообразные.

Твёрдым раствором называется кристалл, кристаллическая решетка которого построена из двух или нескольких компонентов.

Металлические твёрдые растворы устойчивы к окислению и коррозии и применяются как конструкционные материалы.

Жидкие растворы могут быть построены по типам «жидкость – газ», «жидкость – жидкость», «жидкость – твёрдое тело».

Раствор отличается от механической смеси однородностью (гомогенностью), а от химического соединения - переменностью состава.

Важнейшей характеристикой каждого раствора является количественный состав.

1. Способы выражения состава растворов

Количественный состав раствора выражается:

1. Массовая доля растворенного вещества, ω выражается в долях единицы или процентах:

m(вещества) m(вещества)

ω_{вещества} = ──────── (в долях) или ω_{вещества} = ──────── • 100%,

m (раствора) m (раствора)

где m – масса;

2. Объемная доля растворенного вещества, ω выражается в долях единицы или объемных процентах:

V(вещества) V(вещества)

ω_{вещества} = ───── (в долях) или ω_{вещества}= ───── •100 %, V(раствора) V(раствора)

где V_{_} - объем;

3. Мольная доля растворенного вещества, N выражается соотношением

n(вещества) n(вещества)

N_{вещества} = ─────── (в долях) или N(В) = ─────── • 100 %,

n(раствора) n(раствора)

где n –количество вещества или раствора в молях;

4. Моляльная концентрация растворенного вещества,С_m определяется количеством моль растворенного вещества (n) в 1 кг (1000г) растворителя:

Сm = m_{вещества} /M_{вещества}• m_{растворителя,} моль/кг или

Сm = m_{вещества}•1000/M_{вещества}•m_{растворителя,}

где 1000 – коэффициент пересчета килограммов в граммы;

5.Молярная концентрация показывает отношение количества моль растворённого вещества, содержащееся в объеме раствора (в 1л или 1000мл):

С_м=n_{вещества}/V_{раствора}, моль/л или С_м=m_{вещества} /M_{вещества}• V_{раствора.}

Например: 117г хлорида натрия содержится в 1л раствора:

молярная масса NaCl:

23+35,5=58,5г/моль (по таблице Д.И.Менделеева),

тогда C_M=117/58,5=2,0 моль/л.

6. Эквивалентная концентрация (нормальность) – выражается количеством растворённого вещества в грамм-эквивалентах в 1л раствора:

C_Н=n/V, г-экв/л,

где n-число эквивалентов растворённого вещества,V- объём раствора.

Эквивалент - реальная или условная частица вещества,которая может замещать, присоединять или каким-либо другим способом эквивалентна одному иону водорода.

Например, эквивалентом гидроксида калия и хлороводородной кислоты будут 1 КОН и 1HCl, серной кислоты 1/2H₂SO_4, фосфорной кислоты – 1/3 H₃PO_4,хлорида алюминия – 1/3AlCl_3, сульфата алюминия - 1/6Al₂(SO₄)_3.

Например: в 1л раствора содержится 98г серной кислоты.

Масса одного эквивалента серной кислоты равна 98/2=49г-экв, следовательно, нормальность раствора равна С_н=2,0 г-экв/л или 2H - двунормальный раствор.