ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Электролиты из "Теоретическая электрохимия Издание 3" При всем разнообразии растворов некоторые свойства присущи всем растворам, независимо от природы веществ их образующих и от агрегатного состояния. Так, давление насыщенного пара растворителя над раствором всегда ниже, чем над чистым растворителем. В случае жидкого растворителя раствор имеет более высокую температуру кипения, а растворитель замерзает в растворе при более низкой температуре, чем чистый растворитель. Если концентрация не одинакова во всем объеме раствора, то возникает диффузия растворенного вещества, причем диффузионный поток направляется из области с большей в область с меньшей концентрацией. В противоположном направлении происходит диффузия растворителя. Через достаточно большой промежуток времени концентрация раствора выравнивается. Наконец, если раствор и чистый растворитель (или два раствора неодинаковой концентрации) приведены в соприкосновение через полупроницаемую перепонку, то наблюдается переход растворителя через нее, приводящий к уменьшению концентрации более крепкого раствора (осмос). Используя подходящее устройство, можно непосредственно измерить силу, обусловливающую переход растворителя (осмотическое давление). [c.21] Перечисленные свойства находятся в определенной взаимосвязи. Так, если мы примем одно из них за основное, то другие окажутся следствием этого основного свойства. В качестве основного свойства удобно принять понижение давления пара растворителя над раствором. [c.21] Обычно 2 относят к 1000 г растворителя. Так как молекулярный вес данного растворителя величина постоянная, то этому весу отвечает определенное число молей растворителя. [c.22] Выражения (1,4) позволяют, измерив АТ, найти М (эбулио-или криоскопия). [c.22] Очевидно, что представляет собой концентрацию С, выраженную числом молей растворенного вещества в единице объема. Выражения (I, 5) показывают, что к растворенному веществу можно применить уравнение состояния идеального газа. [c.23] Необходимо подчеркнуть, что приведенные простые зависимости справедливы лишь для очень разбавленных растворов. Для таких растворов они настолько точны, что позволяют, например, определять молекулярный вес растворенных веществ [уравнения (1,4)]. [c.23] Физическая природа растворов весьма сложна. Простые зависимости, описанные выше, часто объединяются под общим названием газовая теория растворов . Эта теория (созданная главным образом трудами Я- Вант-Гоффа) исходит из предположения, что частицы растворенного вещества практически взаимодействуют друг с другом и с частицами растворителя только по законам упругого соударения, т. е. ведут себя как частицы идеального газа. При этом растворитель вовсе не принимается во внимание. Он рассматривается лишь как среда, в которой распределены частицы растворенного вещества. В случае идеального газа средой, в которой движутся его частицы, является вакуум. В случае идеального раствора растворителю также приписываются свойства своеобразной пустоты , не влияющей на растворенное вещество. [c.23] Такое представление о физической природе растворов далеко от реальности. Газовая теория растворов, рассматривая сильно упрощенную модель раствора, дала, именно вследствие этого упрощения, возможность вывести некоторые простые количественные зависимости. Но эти зависимости справедливы только для очень разбавленных растворов. Если же перейти к рассмотрению растворов более концентрированных, то необходимо принять во внимание и взаимодействие частиц растворенного вещества друг с другом и взаимодействие их с растворителем. Особенно важно последнее. [c.23] Изучая свойства растворов в зависимости от концентрации, Д. И. Менделеев создал химическую теорию растворов. Согласно этой теории, частицы растворенного вещества могут взаимодействовать с растворителем, образуя с ним сложные соединения, в которых проявляются силы химических связей. Это могут быть либо определенные химические соединения вроде тех, которые Д. И. Менделеев обнаружил в водных растворах серной кислоты, либо соединения неопределенного переменного состава. [c.24] Стрелки показывают, что образуемое соединение находится в некотором равновесии со свободными частицами Ь, хотя константа равновесия может быть весьма велика и, следовательно, концентрация свободных частиц L исчезающе мала. [c.24] Обычно л = 1, т. е. одна частица растворенного вещества Ь соединяется с некоторым числом (у) частиц растворителя 5. [c.24] Подобные соединения получили название сольватов или сольватных комплексов. Процесс образования их называется сольватацией. В случае водных растворов соответственно говорят о гидратах, гидратных комплексах или о гидратации. Сольваты обычно мало стойки вне раствора и при выделении (кристаллизации) растворенного вещества разлагаются, образуя вещество, не содержащее растворителя. Иногда же некоторое количество растворителя остается связанным с растворенным веществом после выделения его из раствора. Так, например, если растворить в воде сернокислую медь, не содержащую воды (СиЗО ), то при испарении воды из раствора кристаллизуется гидрат этой соли (Си304-бНзО). [c.24] Энергия, выделяющаяся при сольватации (в частности при гидратации), часто весьма велика. Об этом говорит, между прочим, иногда наблюдаемый положительный тепловой эффект растворения веществ, образующих сольваты. [c.24] Для построения количественной теории растворов необходимо учесть химические силы взаимодействия частиц, образующих раствор. Однако такой учет представляет весьма трудную задачу, которая в достаточном объеме сейчас еще не может быть решена. Аппарат, которым располагает в настоящее время теоретическая физика, еще недостаточно развит, чтобы количественно описать взаимодействие частиц в растворе. Поэтому теория растворов далеко не завершена. [c.25] Газовая теория растворов дает ряд простых количественных зависимостей, удовлетворительно описывающих свойства разбавленных растворов. Важнейшие зависимости, приведенные выше, показывают, что свойства идеальных растворов являются простой функцией от концентрации, выраженной через число молей растворенного вещества (молярная доля, число молей в единице объема раствора, число молей в единице веса растворителя). [c.25] Но имеется много разбавленных растворов, для которых зависимости (1,1)—(1,5) дают неверный результат. Эти растворы обладают рядом особых свойств, из которых характернейшее — сравнительно высокая электропроводность. [c.25] Известно, что существуют два различных механизма прохождения электрического тока через проводники. Зарядами, движущимися в электрическом поле и создающими эффект тока, могут быть электроны или ионы. Электронная проводимость присуща металлам и некоторым другим телам. Ионная проводимость присуща многим химическим соединениям, обладающим ионным строением, например солям в твердом и расплавленном состоянии, а также многим водным и неводным растворам. [c.25] Такое деление не является вполне строгим. Нередки случаи, когда ток создается в проводнике за счет движения и электронов и ионов (смешанная проводимость). Примером могут служить растворы щелочных металлов в жидком аммиаке. При растворении в аммиаке атомы щелочных металлов диссоциируют на положительные ионы и свободные электроны. Доля электричества, переносимая теми и другими, зависит от концентрации раствора. Чем более концентрирован раствор, тем большее участие в переносе электричества принимают электроны. В жидких металлических сплавах также наблюдается смешанная проводимость. Большая доля тока переносится электронами, но можно обнаружить и перемещение ионов металлов. [c.25] Вещества, которые образуют растворы, обладающие преимущественно ионной проводимостью, называются электролитами. Растворы электролитов, для краткости, часто называют просто электролитами. [c.26] Важнейшими представителями растворов электролитов являются водные растворы солей, кислот и оснований (щелочей), т. е. наиболее распространенных неорганических и многих органических соединений. [c.26] Вернуться к основной статье