46. Растворы. Растворимость как физико-химический прочес (гидратная теория, теория Менделеева).

Растворы – это однородные (гомогенные) системы переменного состава находящиеся в состоянии химического равновесия.

Растворы представляют собой дисперсные системы, в которых частицы одного вещества равномерно распределены в другом. Дисперсные системы по характеру агрегатного состояния могут быть:

- газообразные (воздух);

- жидкие (спирт в воде, глицерин+вода, нашатырь, растворы солей в воде, сахар в воде);

- твердые (углерод в железе, KCl-NaCl, медь в золоте); а по степени дисперсности – взвесями, коллоидными и истинными растворами. Частицывзвесейобычно имеют размер порядка 1 мкм и более. Такие частицы сохраняют все свойства фазы, поэтому взвеси следует рассматривать как гетерогенные системы. Характерным признаком взвесей служит их нестабильность во времени. Они расслаиваются, причем вещество, распределенное в среде, выпадает в виде осадка или всплывает. Примеры взвесей – туман (жидкость распределена в газе), дым (твердое+газ), суспензии (твердое+жидкость), эмульсии (жидкость+жидкость), пены (газ+жидкость). При образованииистинного раствора распределенное в среде вещество димпергировано до атомного или молекулярного уровня. Примеры – воздух (газообразный раствор, содержащий кислород, азот и т.д.), жидкие водно-солевые системы, сплавы меди с золотом, представляющие собой пример твердых растворов и многие др. Для истинных растворов – термодинамически равновесных систем – в противоположность взвесям характерна неограниченная стабильность во времени. Промежуточное положение по степени дисперсности и свойствам занимаютколлоидныерастворы. В них частицы диспергированного вещества представляют собой относительно простые агрегаты с размерами, промежуточными между истинными растворами и взвесями. С этой точки зрения коллоидные растворы можно рассматривать как микрогетерогенные системы.

Насыщенный раствор – в котором при данных условиях невозможно дальнейшее растворение вещества.

Растворение обычно сопровождается заметным тепловым эффектом (эндо- или экзотермическим), изменение объема (общий объем раствора не равен сумме объемов компонентов), иногда изменением окраски и т.п. Все эти явления свидетельствуют об изменении химической природы компонентов раствора в процессе его образования. В связи с этим Д.И. Менделеев, основоположник современной теории растворов, в 1887г. выдвинул положение, отражающее химический аспект образования растворов: "Растворы представляют жидкие диссоциационные системы, образованные частицами растворителя, растворенного вещества и тех определенных нестойких, но экзотермических соединений, которые между ними происходят, одного или нескольких, смотря по природе составляющих начал".

Существует физ. теория растворов Аррениуса Вант-Гоффа: согласно этой теории – процесс растворения – это физ. процесс. ∆Н смещения=0, ∆Vсмещения=0. Призвана описывать состояние идеальных растворов (разбавленные растворы неэлектролитов).

- согласно этой теории процесс растворения веществ в растворителе является не только физическим, но и химическим, т.е. физико-химический процесс. Если в растворителе в воде растворять какое-либо вещество, то молекулы этих веществ с молекулами воды образуют хим. образование – гидраты. Если растворитель не водный, то эти образования – сольваты – промежуточные соединения, образующиеся в растворах между молекулами растворителя и частицами (молекулами, ионами, атомами) растворенного вещества. (NH₃∙H₂O,NH₃∙2H₂O;H₂SO₄∙H₂O,H₂SO₄∙2H₂O;H⁺∙H₂O– (H₃O⁺),CuSO₄,MgCl₂,CrCl₃; [Cu(H₂O)₄]⁺², [Mg(H₂O)₆]⁺², [Cr(H₂O)₆]⁺³).

При растворении веществ наблюдаются тепловые эффекты, т.е. ∆Н смещения0: выделяется тепло; изменяется объем (при смешении воды со спиртом объем уменьшается); изменение цвета (при растворении белого безводного сульфата меди в воде раствор окрашивается в голубой цвет – образование гидратированног ионаCu). При кристаллизации этого раствора в осадок выпадают кристаллы медного купороса голубого цветаCuSO₄∙5H₂O. Внутреннее строениеCuSO₄∙5H₂O: [Cu(H₂O)₄]SO₄(отвечает за цвет в кристалле и в растворе) ∙H₂O.