ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Однородные (гомогенные) функции состава смесей из "Курс физической химии. т.1" Впоследствии Менделеев признал ван ную роль физического фактора прн образовании растворов, но высказывался против крайнего, чисто физического взгляда на природу растворов. Он писал Две указанные стороны растворения (физическая и химическая—автор) и гипотезы, до сих пор приложенные к рассмотрению растворов, хотя имеют отчасти различные исходные точки, но без всякого сомнения со временем, по всей вероятности, приведут к общей теории растворов, потому что одни общие законы управляют как физическими, так и химическими явлениями, ибо лишь от свойств и движений атомов, определяющих химические взаимодействия, зависят свойства и движения частнц, составленных из атомов и определяющих физические соотношения (Д. И. Менделеев, Сочинения, том IV, Растворы, стр. 530, 1937). [c.167] Физическая теория растворов получила особенное развитие после 80-х годов прошлого века в связи с успехами в изучении разбавленных растворов (Вант-Гофф, Аррениус, Оствальд). Была создана первая количественная теория растворов, связанная с представлением о растворенном веществе как о газе, распространяющемся в инертном растворителе. Однако вскоре было обнаружено, что количественная теория Вант-Гоффа—Аррениуса справедлива только для очень разбавленных растворов. Многие факты указывали на взаимодействие компонентов раствора. Все попытки рассмотреть с единой точки зрения растворы любых кон-центраций приводили к необходимости учета химического фактора и подтверждали правильность многих мыслей Д. И. Менделеева, критиковавшего физическую теорию. [c.167] Возрождение в начале XX века химической теории растворов вызвало проявление иной крайности все отклонения от законов разбавленных растворов пытались объяснить наличием определенных химических соединений, не учитывая неизбежных отклонений, вызываемых различием молекулярных силовых полей. [c.167] В последние десятилетия борьба двух точек зрения уступила место признанию важного значения обоих факторов и невозможности их противопоставления. Развитие учения о межмолекуляр-ных взаимодействиях и применение методов статистической физики позволили начать разработку количественной теории растворов любых концентраций. [c.167] Однако сложность и разнообразие закономерностей, охватывающих свойства растворов различных веществ, делают теорию растворов труднейшей проблемой молекулярной физики и учения о химических связях. Общей количественной теории растворов пока не существует, имеются лишь с успехом разрабатываемые частные теории растворов неполярных веществ с молекулами, симметрия силового поля которых близка к шаровой, или разбавленных растворов электролитов. [c.168] Упрощая вопрос и заменяя совокупность сил межмолекулярного взаимодействия (молекулярное силовое поле) ее макроскопическим аналогом—внутренним давлением, можно положить, что при отсутствии химического взаимодействия свойства раствора определяются в основном различием во внутренних давлениях компонентов. Можно допустить, что при равенстве внутренних давлений двух смешивающихся жидкостей молекулярные силовые поля не изменяются существенно при смешении и молекулы обоих компонентов испытывают такое же воздействие окружающих молекул, что и в среде себе подобных. В этом случае можно ожидать простых законов для многих свойств растворов, в частности отсутствия теплоты смешения и наличия пропорциональности между давлением насыщенного пара компонента и его мольной долей в растворе. Последнее связано с тем, что возможность для отдельной молекулы растворителя перейти из жидкой фазы в пар остается в растворе (в рассматриваемом простейшем случае) той же, что и в чистой жидкости число же молекул, испаряющихся в единицу времени, уменьшается пропорционально мольной доле. [c.168] Чем больше различие между внутренними давлениями компонентов, тем больше должно быть отклонение от указанных простейших свойств. Можно показать, что это отклонение должно иметь определенный знак теплота при смешении должна поглощаться, а давление насыщенного пара увеличиваться по сравнению с идеальным случаем. С принятой здесь при первоначальном рассмотрении упрощенной точки зрения равенство внутренних давлений является необходимым, но недостаточным условием образования раствора с указанными простейшими свойствами. Поэтому даже при равенстве внутренних давлений компонентов свойства растворов не обязательно являются простейшими. [c.168] Отклонения от простейших свойств обусловливает, например, полярность молекул. В растворах полярных молекул происходят явления ассоциации и сольватации, в результате которых свойства раствора становятся более сложными. Отклонения свойств раствора от простейших вызываются также химическим взаимодействием компонентов раствора. Оно обычно сопровождается выделением теплоты и уменьшением вероятности перехода в газовую фазу молекул компонента, частично связанных в более сложные соединения. [c.168] Для понимания сложной суммарной природы раствора, обусловленной совокупностью разнообразных взаимодействий между молекулами, необходимо изучение многих различных свойств раствора, в частности теплот образования растворов и давлений насыщенного пара. [c.168] В настоящем курсе основное внимание будет уделено термодинамике растворов, которая в своей общей форме не зависит от сведений о молекулярной структуре растворов и о молекулярных взаимодействиях. В конце раздела даны очень краткие сведения о молекулярных моделях некоторых простейших классов растворов и некоторые результаты статистической теории этих растворов. [c.168] Раствор образуется из составляющих его компонентов самопроизвольно, поэтому его образование при постоянных температуре и давлении связано с уменьшением изобарного потенциала С системы. [c.169] Величина изобарного потенциала одного моля раствора О зависит от состава раствора. На рис. V, 5 схематически показана такая зависимость для бинарного раствора, состоящего из двух жидких компонентов А и В, смешивающихся во всех отношениях. Эта зависимость изображается кривой СдОСв выпуклой вниз на всем протяжении. Любая точка С этой кривой лежит ниже точки О на прямой СдСв, которая отвечает изобарному потенциалу системы, состоящей из компонентов А и В, взятых в тех же количествах, что и в растворе, но не смешанных друг с другом. [c.169] Если при данной температуре один из компонентов, например компонент В, находится в твердом (кристаллическом) состоянии, то он будет растворяться в жидкости А до тех пор, пока не образуется насыщенный раствор, в котором мольная доля компонента В равна X. Изменение изобарного потенциала раствора с изменением его состава в этом случае изображается участком кривой, показанной на рис. V, 5. Точка 0 отвечает изобарному потенциалу насыщенного раствора. При добавлении твердого компонента В к насыщенному раствору дальнейшего растворения его не происходит и система состоит из двух фаз—насыщенного раствора и кристаллов компонента В. Зависимость изобарного потенциала этой системы от состава изображается прямой г, причем Св, т—это изобарный потенциал чистого твердого компонента В. [c.169] Из сказанного следует, что величина изобарного потенциала О произвольной массы раствора является функцией не только давления и температуры, но и функцией суммарной массы и состава раствора, т. е. количества (массы) каждого из компонентов раствора. Это относится ко всем термодинамическим потенциалам и другим экстенсивным свойствам системы, т. е. свойствам, пропорциональным массе раствора. [c.170] Рассмотрим количественную связь термодинамических потенциалов раствора с его составом. [c.170] Здесь п ... —массы компонентов раствора, выраженные числом молей р , Рз, —коэффициенты пропорциональности между еЦ/ и dn , смысл которых раскрывается ниже. [c.170] Все рассмотренные уравнения применимы ко всей системе а целом и к каждой фазе переменного состава—раствору—в отдельности. [c.171] НО увеличению массы всего раствора в два раза без изменения его состава. Очевидно, что величина 0 = и—ТЗ+рУ возрастает также в два раза ( /, 5 и I/ возрастают пропорционально массе). [c.172] При указанных условиях величины х,-остаются постоянными в процессе нарастания массы, т. е. (при постоянных р я Т) они зависят только от состава раствора, а не от абсолютных масс компонентов и являются факторами интенсивности. [c.172] Вернуться к основной статье