ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Физико-химические свойства растворов. Основные электрохимические понятия из "Физическая химия Издание 2 1967" Растворами называют однородные смеси нескольких компонентов. В этих смесях содержание каждого компонента может непрерывно изменяться. Вообще говоря, растворы могут представлять собой системы, находящиеся в газообразном, жидком или твердом состояниях. Жидкие растворы в практике встречаются особенно часто. Но и растворы других типов представляют для некоторых отраслей промышленности исключительный интерес. [c.292] Свойства растворов определяются характером взаимодействия компонентов. Это взаимодействие зависит не только от вида сил, действующих между частицами, но и от формы и размеров частиц. Общий признак растворов — стремление компонентов к смешению, связанному с ростом энтропии. [c.292] Учет всех особенностей взаимодействия компонентов во всех случаях очень труден, и поэтому в зависимости от наиболее типичных черт данного раствора прибегают к той или иной идеализации. Так, Вант-Гофф полагал, что частицы растворенного вещества ведут себя как молекулы газа, и применил к растворам законы газового состояния, совершенно отвлекаясь от возможности химического взаимодействия между компонентами. Д. И. Менделеев создал сольватную теорию растворов, основная идея которой заключалась в допущении химического взаимодействия между растворителем и растворенным веществом, ведущего к образованию непрочных и частично диссоциированных соединений. Мысль Менделеева была подтверждена большим числом работ, авторы которых выделили более или менее устойчивые соединения (сольваты) различных веществ с растворителями. [c.292] Необходимо помнить, что понятия растворитель и растворенное вещество имеют смысл лишь тогда, когда концентрация растворенного вещества невелика. Раствор же, содержащий, например, 50% спирта и 50% воды, можно с равным основанием рассматривать и как раствор спирта в воде, и как раствор воды в спирте. Поэтому в дальнейшем мы часто будем говорить просто о составных частях, илн компонентах, раствора. [c.293] Для количественной характеристики растворов указывают количество растворенного вещества, приходящегося на объемную или весовую единицу раствора. Обычно, выражая концентрацию раствора, указывают следующее. [c.293] Иногда указывают число молей вещества в 1000 г растворителя. Это моляльность раствора. [c.293] Выражение концентрации через нормальность часто применяют в аналитической химии, так как растворы одинаковых нормальностей содержат в равных объемах одинаковое число грамм-эквивалентов, а поэтому одинаковые объемы таких растворов нейтрализуют друг друга целиком. [c.293] Если известны мольные доли двух веществ, то доля третьего получается вычитанием суммы этих мольных долей из единицы. [c.294] Отсюда, имея в виду, что а = Л 2 ( i + г). [c.294] Уравнения (VH1, 2) и (VHI, 3) известны под названием уравнений Гиббса — Дюгема. [c.295] Это так называемое уравнение Дюгема — Маргулиса. [c.296] Существует несколько классификаций растворов. Так, различают растворы электролитов и растворы неэлектролитов. Коллоидная химия делит растворы сообразно агрегатному состоянию веществ на растворы твердых тел в жидкостях, жидкостей в жидкостях, газов в жидкостях и т. д. С точки зрения термодинамики целесообразно различать идеальные растворы и неидеальные, или реальные. В идеальных растворах внутренняя энергия каждого компонента не зависит от концентрации, и парциальный мольный объем не изменяется при растворении. Компоненты при этом смешиваются как идеальные газы, и увеличение энтропии можно рассчитать по уравнениям, характерным для идеальных газов. Здесь сил взаимодействия между частицами нет, и вещества смешиваются без выделения нли поглощения теплоты. [c.297] Растворы, не удовлетворяющие указанным условиям, относят к реальным растворам. Если данный раствор подчиняется законам идеальных растворов, при всех концентрациях его называют совершенным если это имеет место только при сильном разбавлении, говорят о бесконечно разбавленном растворе. Смысл этого выражения заключается в том, что чем меньше концентрация раствора, тем ближе его свойства к свойствам идеального раствора. Растворы изотопов одного элемента в другом почти точно подчиняются законам идеальных растворов. Однородные смеси неполярных веществ (углеводородов) близки к идеальным растворам при всех концентрациях. Растворы полярных веществ, особенно электролитов, обнаруживают заметное отклонение от идеальности уже при концентрациях, отвечающих мольной доле порядка одной миллионной. Характерным признаком идеальных растворов является строгое подчинение их законам Вант-Гоффа и Рауля. [c.297] Основные законы идеальных растворов, которым более или менее точно подчиняются разбавленные растворы, связаны друг с другом и могут быть выведены один из другого. [c.297] Давление пара растворенного вещества пропорционально его концентрации в растворе. [c.297] Если в двухфазную систему ввести какое-либо вещество, то оно в общем случае распределится между обеими фазами. Если в обеих фазах молекулярная масса распределившегося вещества одна и та же и раствор его подчиняется простым газовым законам, то имеет место следующая закономерность отношение концентраций вещества, распределяющегося между двумя фазами при данной температуре, есть величина постоянная. [c.298] Если над жидкостью имеется смесь газов, то р обозначает парциальное давление данного газа. [c.298] Другими словами, понижение давления пара при данном количестве растворителя М) пропорционально числу молей растворенного вещества. [c.300] Предположим, что у нас имеются два образца раствора некоторого вещества в одном растворителе, так что образцы отличаются только концентрацией. Разделим растворы полупроницаемой перегородкой. Будем предполагать, что перегородка пропускает молекулы растворителя, но задерживает молекулы растворенного вещества. Такие перегородки известны. Большое число животных и растительных тканей в той или иной степени проявляют свойства полупроницаемости. Свежеосажденный ферроцианид меди, имеющий гелеобразную структуру, также обладает этим свойством. Он может быть легко получен в порах слабообожженных фарфоровых сосудов, которые после пропитки их стенок растворами медной соли и ферроцианида калия ведут себя так, будто бы они были изготовлены из полупроницаемого материала. [c.300] Разделение растворов полупроницаемой мембраной приводит к тому, что молекулы растворителя начинают переходить нз раствора меньшей концентрации в раствор большей концентрации. В действительности эти молекулы, конечно, движутся в обих направлениях, но число их, переходящее в указанном направлении, превышает число молекул, движущихся в обратном, и в итоге мы имеем результирующий поток растворителя от раствора менее концентрированного к раствору более концентрированному. Если бы перегородка была сделана в виде поршня, по обе стороны которого размещены растворы, она смещалась бы в сторону менее концентрированного раствора. Проникновение растворителя через мембрану называется осмосом. Вполне очевидно, для того чтобы задержать движение поршня-перегородки и привести систему в равновесие, надо приложить к поршню некоторую силу. [c.301] Вернуться к основной статье