фз-хим / лекция 6

ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ МНОГОКОМПОНЕНТНЫХ СИСТЕМ

Растворы. Основные понятия и определения

Любая многокомпонентная система может быть гомогенной (однофазной) или гетерогенной. Каждая фаза гетерогенной системы может состоять как из одного, так и из нескольких компонентов.

Раствором называют гомогенную систему, состоящую не менее чем из двух компонентов, содержание которых можно непрерывно изменять в определенных пределах. Другими словами, раствор – двух- или многокомпонентная фаза

переменного состава.

По агрегатному состоянию растворы разделяют на газообразные (газовые смеси), жидкие и твердые. Компоненты раствора принято разделять на растворитель и растворенные вещества. Такое разделение условно, так как с термодинамической точки зрения все компоненты раствора равноправны.

Обычно растворителем называют компонент, содержащийся в наибольшем количестве. Если же один из компонентов раствора – жидкость, а другие – газы или твердые вещества, то растворителем считают жидкость, не зависимо от ее количества.

Одними из основных параметров, определяющих состояние раствора, являются концентрации, т. е. относительные содержания компонентов в растворе. Поскольку содержание компонента в растворе можно выражать в различных единицах, то и состав раствора можно представлять различными способами.

В физической химии наиболее употребительными являются следующие способы выражения состава растворов:

Мольная доля компонента xi – число молей данного компонента nі в одном моле раствора:

хі = nі / nі.

(1)

Из уравнения (1) следует, что всегда хі = 1. Иногда используются также мольные проценты, т.е. число молей данного компонента в 100 молях раствора (100 хі).

Молярность – число молей компонента в единице объема раствора:

с = nі /V. (2)

Чаще всего в качестве единицы объема берется 1 дм3 (1 л) раствора.

Моляльность – число молей растворенного вещества в 1000 г растворителя:

m =1000nі /w = 1000nі /n1M1, (3)

где w – масса растворителя в г, n1 и M1 – число молей и молярная масса растворителя.

Способность веществ растворяться друг в друге характеризуется растворимостью.

Количественно растворимость определяется как содержание вещества в его насыщенном растворе. Насыщенным по отношению к данному веществу является раствор, в котором растворенное вещество находится в равновесии с его чистой фазой, что соответствует равенству химических потенциалов компонента в растворе и в индивидуальном состоянии (если твердое вещество образует кристаллосольваты – то в равновесии с кристаллосольватом).

В зависимости от природы компонентов и внешних условий растворимость может меняться в очень широких пределах – от неограниченной растворимости, когда вещества образуют раствор при любых соотношениях, до практической нерастворимости друг в друге.