Общее для растворов и химических соединений

При растворении веществ происходит химическое взаимодействие между растворителем и растворенным веществом, признаками которого являются:

1. тепловые эффекты;

2. выделение из растворов кристаллогидратов, т.е. таких соединений, в состав которых входит кристаллизационная вода (например: ).

Так как жидкие растворы находят самое широкое применение на практике, то в дальнейшем речь будет идти о растворах, в которых растворителем является вода.

Процесс растворения твердого вещества в воде сводится к следующему. От поверхности вещества, соприкасающегося с водой, отрываются частицы, которые благодаря диффузии распределяются по всему объему.

Как было доказано Д. И. Менделеевым, в водных растворах происходит процесс гидратации, т.е. образование гидратов – соединений, состоящих из частиц растворенного вещества и молекул воды. Если на разрушение кристаллической решетки растворяемого вещества расходуется энергии больше, чем ее выделяется при гидратации, то растворение – эндотермический процесс. Если же при гидратации выделяется энергии больше, чем ее расходуется на разрушение кристаллической решетки растворяемого вещества, то растворение – экзотермический процесс.

По мере накопления в растворе молекул растворенного вещества происходит обратное их соединение на поверхности еще нерастворенного вещества, т.е. кристаллизация. И в конце концов наступает равновесное состояние, при котором скорость растворения вещества становится равной скорости его кристаллизации. Раствор в таком состоянии называется насыщенным. При неизменных условиях концентрация такого раствора остается постоянной.

Концентрация насыщенного раствора – мера растворимости вещества при данных условиях.

Раствор, концентрация которого при соприкосновении с твердой фазой может увеличиваться, называется ненасыщенным.

При осторожном и медленном охлаждении или выпаривании насыщенных растворов некоторых веществ избыток растворенного вещества не выделяется. Получается пересыщенный раствор, т.е. раствор, содержащий больше вещества, чем это соответствует его растворимости при данной температуре.

Если в пересыщенный раствор внести кристаллик того вещества, которое находится в растворе, или другого, имеющего такую же кристаллическую структуру, то весь избыток растворенного вещества сразу выкристаллизовывается.

Способы выражения состава раствора

Состав раствора определяется содержанием растворенного в нем вещества и растворителя.

Концентрация – отношение количества или массы вещества, содержащегося в системе, к объему или массе этой системы. Известно несколько видов концентрации. Здесь рассмотрим два вида: молярную и массовую.

Молярная концентрация – это концентрация количества вещества, равная отношению количества вещества, содержащегося в растворе, к объему раствора:

,

где – количество вещества (в моль);– объем раствора (дм³).

Единица измерения молярной концентрации – моль/дм³.

Так как

,

где – масса вещества (г);– молярная масса вещества (г/моль),

то .

Например, молярная концентрация 4,9 г серной кислоты в 250 см³ раствора равна:

.

Массовая концентрация (титр) – это отношение массы растворенного вещества к объему раствора:

.

Единицей измерения является г/дм³ или г/см³.

Например, массовая концентрация раствора, 100 см³ которого содержат 5 г , равна:

.

.

Доля используется для выражения состава растворов (смесей) в тех случаях, когда известно количество (масса, объем) как растворенного вещества (компонента), так и раствора (смеси). Наиболее часто используется понятие массовая доля.

Массовая доля – это отношение массы растворенного вещества к общей массе раствора:

.

Массовая доля выражается в долях единицы или в процентах:

.

Например, массовая доля хлорида натрия в растворе, приготовленном из 5 г и 195 см³ воды, равна:

.

Плотность воды равна:

.