Взаимодействие между веществом и растворителем силы, действующие в растворе

С практической точки зрения единственной целью изучения дисперсионных взаимодействий является вычисление энергий взаимодействия, вызываемых силами, действующими между растворенными веществами в воде. По мнению автора, в настоящее время невозможно производить надежные расчеты такого рода. Только недавно были проведены подробные расчеты в гораздо более простом случае взаимодействия насыщенных и ненасыщенных молекул известной геометрии и взаимной ориентации в отсутствие воды, и даже эти расчеты для проверки их состоятельности нуждаются в использовании результатов экспериментальных измерений и не могут претендовать на то, чтобы надежно предсказать ожидаемую силу взаимодействия между данными молекулами. В водном растворе проблема становится еще более трудной, так как здесь необходимо оценивать небольшую разность между энергиями взаимодействия вода — растворенное вещество, с одной стороны, и вода — вода, растворенное вещество — растворенное вещество — с другой. Дело осложняется еще и тем, что молекулы воды полярны и не имеют сферической формы. Вполне вероятно, что различные но своей геометрии и полярности растворенные вещества по-разному взаимодействуют с молекулами воды. Существующее положение можно проиллюстрировать сопоставлением следующих точек зрения 1) дисперсионные силы не должны вносить значительный вклад в энергию взаимодействия углеводородов в воде, так как поляризуемость на единицу объема очень близка для воды и гексана [54] 2) как отмечалось выше, дисперсионные силы должны вносить существенный вклад в энергию взаимодействия растворенных веществ между собой или с растворителем, молекулы которого больше по размеру молекул воды [48]. [c.317]

Частицы растворенного вещества, находящиеся в растворе, взаимодействуют друг с другом и с молекулами растворителя. Характер этих взаимодействий различен и зависит от типа частиц и природы сил, действующих между ними, сил ближнего и дальнего взаимодействия (см. 41, 42). Химические взаимодействия между частицами в растворе, возникающие за счет короткодействующих сил, могут быть сильными и слабыми. Сильные химические взаимодействия наблюдаются между ионами и теми частицами раствора, которые всту- [c.341]

С появлением работы Лифшица [15], развившего метод макроскопического расчета дисперсионного взаимодействия двух макроскопических тел в функции ширины разделяющего их зазора, возникла возможность дать макроскопический расчет силы, действующей на одну молекулу газа или низкоконцентрированного компонента раствора вблизи поверхности другой фазы. Второй из этих случаев, более общий, трактуется следующим образом [16]. Рассмотрим воображаемую систему, в которой раствор (фаза 2) отделен от соседней твердой фазы 1 слоем толщины Н чистого растворителя (фаза 3). Так как в разбавленных растворах силы взаимодействия / отдельных молекул растворенного вещества с примыкающей твердой фазой аддитивны, то полная сила взаимодействия Р между раствором и этой фазой (в расчете на единицу поверхности) равна [c.11]

Взаимную растворимость двух веществ определяет не правило подобное растворяется в подобном , а взаимодействия между молекулами растворенного вещества и растворителя. Соединение А растворяется в растворителе В только тогда, когда силы взаимодействия /Сав в растворе могут преодолеть межмолекулярные силы притяжения /Саа и /Свв, действующие в соответствующих чистых соединениях [21]. [c.28]

Органические реагенты И продукты их реакций представляют собой либо ионные, либо. ковалентные соединения. Б твердом состоянии частицы этих веществ связаны друг с другом сила-ми, которые различаются как по своей природе, так и по интенсивности поэтому в тех случаях, когда надо растворить твердое тело, требуется преодолеть действие этих, сил. Необходимая энергия и все остальное, что нужно для деформации структуры данного растворителя, обеспечивается взаимодействием между растворенным веществом и растворителем. Степень такого взаимодействия зависит не только от природы растворенного вещества, которое может быть либо ионным, либо электронейтральным ковалентным соединением, IHO и от свойств растворителя. [c.108]

Чы уже видели в предыдуш,ем разделе, что силы притяжения между гибкими полимерными молекулами могут эффективно уменьшать исключенный объем практически до нуля. Вопрос теперь заключается в том, могут ли такие же условия реализоваться в растворах, в которых молекулы растворенного вещества имеют форму шара (раздел 126) Оказывается, могут, но только при особых условиях. Слабые взаимодействия, которые обуславливают различие между плохими и хорошими растворителями для полимеров с гибкими макромолекулами, не могут оказывать какого-либо заметного влияния, поскольку сегменты твердых шаров не могут взаимно проникать друг в друга так, как могут проникать сегменты гибких цепей. Однако электростатические силы, являющиеся силами, действующими на больших расстояниях, могут приводить к тому же эффекту и могут фактически явиться причиной отрицательного значения второго вириального коэффициента В. Об этих силах речь пойдет в разделе 14 и далее в разделе 28. [c.238]

При более высоких концентрациях существенную роль начинают играть вандерваальсовы силы ближнего действия. В этих условиях раствор по своему состоянию уподобляется расплавленной соли. Следует также учесть, что при высоких концентрациях, порядка 3—4 моля, между ионами растворенного вещества возникает конкуренция за молекулы растворителя, так как последних едва хватает для окружения всех распределенных в объеме растворителя ионов. Следовательно, условия, при которых возникают подобные взаимодействия между ионом и молекулами растворителя, существенно отличаются от тех, какие существуют в растворах с более низкой концентрацией. [c.12]

Взаимодействие частиц в растворах. Между частицами растворителя и растворяемого вещества действуют физические и химические силы, обусловливающие образование растворов. [c.65]

Дисперсионные силы возникают в результате согласования движения электронов в атомах двух соседних молекул (рис. 6.3). Так как любой из электронов атома всегда удален от ядра, его отрицательный заряд и положительный заряд ядра всегда образуют диполь, положение и взаимодействие которого с другими мгновенными диполями очень быстро изменяются во времени. При согласованном движении электронов среднее расстояние между ними в каждый данный момент времени немного увеличивается, в результате чего уменьшается их взаимное отталкивание и увеличивается притяжение между электроном одного атома и ядром другого атома, т. е. происходит взаимное притяжение молекул, в результате которого энергия системы уменьшается. Дисперсионные силы действуют между любыми молекулами, как полярными, так и неполярными. Однако они намного слабее электростатических сил, которые преобладают в растворах полярных веществ в полярных растворителях. Действием дисперсионных сил объясняется существование растворов неполярных веществ в неполярных растворителях. Примерами таких растворов являются нефть и жидкий воздух. [c.66]

При растворении в растворителе других составных частей раствора они вообще принимают агрегатное состояние растворителя, т. е. становятся составной частью жидкого или твердого раствора независимо от того, в каком агрегатном состоянии они сами были до растворения. Молекулы растворяемого вещества равномерно распределяются между молекулами растворителя и растворы являются гомогенными системами они обладают одинаковым составом во всех своих частях. При рассмотрении жидких растворов приходится учитывать действие интенсивных межмолекулярных сил притяжения, препятствующих проникновению молекул на поверхность раздела фаз и удалению их из раствора, т. е. их испарению. Концентрация пара над жидкостью или давление пара зависит от количества молекул, выходящих наружу через поверхность жидкости. Равновесное давление насыщенного пара соответствует состоянию системы, когда из жидкости в пар над ней выходит столько же молекул, какое поступает обратно или конденсируется на поверхности жидкости извне. Давление пара является, следовательно, мерой числа молекул, выходящих из жидкости через единицу поверхности за единицу времени. Различия в летучести жидкостей при данной температуре и давлении определяются исключительно величиной сил межмолекулярного взаимодействия в жид-коста. [c.79]

Д. И. Менделеев впервые указал на необходимость учета всех и всяких взаимодействий между всеми частицами растворов. В соответствии с этими взглядами следует исходить из равноправия компонентов, образующих раствор, и взаимовлияния всех составляющих его частиц. Это особенно важно для растворов электролитов, представляющих собой типичные гетеродинамные, по классификации В. К. Семенченко, системы (системы, в которых действуют различные по характеру силы между частицами), а также для водно-органических систем. На необходимость исходить из равноправия растворенного вещества и растворителя при изучении рас творов электролитов указывает В. К. Семенченко. При этом он подчеркивает необходимость рассмотрения как растворителя, так и растворенного вещества с молекулярной точки зрения. Главным образом советскими исследователями обнаружено весьма большое влияние растворителей на свойства растворов электролитов (например, структурных особенностей воды на свойства и структуру водных растворов электролитов особенностей неводных растворителей на свойства неводных растворов). Важность анализа влияния растворителей на состояние электролитов в растворе первостепенна для всей проблемы растворов. Именно в исследованиях такого рода было обнаружено определяющее значение короткодействующих сил между частицами для свойств жидких растворов. [c.178]

Для простоты растворители можно в общем виде подразделить на растворители с сильными и со слабыми межмолекулярными взаимодействиями. К первому типу относится важнейший из растворителей — вода, и межмолекулярные силы, действующие в ней, включают всепроникающие силы Ван-дер-Ваальса, диполярное притяжение, зависящее от постоянной поляризации связи О — Н, и, самое важное, водородные связи, связывающие отдельные молекулы в агрегаты. Ко второму типу относится, например, бензол или гексан. В данном случае силами сцепления являются в основном силы Ван-дер-Ваальса. Если вещество нужно растворить в воде, то энергия, выделяющаяся при растворении, должна быть достаточной для того, чтобы преодолеть сильные силы сцепления между молекулами воды, а также силы сцепления между молекулами растворенного вещества. С другой стороны, относительно слабые межмолекулярные силы в бензоле или гексане легко могут быть преодолены, какой бы ни была энергия, необходимая для разделения самих частиц растворенного вещества. [c.127]

В настоящее время, когда установлена молекулярная природа растворов высокомолекулярных веществ, не имеет смысла говорить о сольватации мицелл, так как в типичных. растворах полимеров мицелл ие существует. Образование же больших сольватных оболочек требует прежде всего наличия сил, действующих на больших расстояниях. В то же время известно, что силы взаимодействия между нейтральными молекулами-резко убывают с расстоянием (обратно пропорционально расстоянию в седьмой степени), т. е. действуют на малых расстояниях. Поэтому вряд ли возможно, чтобы макромолекула могла связывать растворитель в количествах, превышающих ее собственный объем в 50 раз. . ...... [c.129]

Исследования электрической проводимости растворов, а также изучение спектров ЭПР показало, что в системах типа ионы — растворитель наряду со свободными ионами существуют и ионные пары , которые движутся как одно целое и не дают вклада в проводимость. Представление о ионных парах в 1924 г. были выдвинуты В. К. Семеновым и в 1926 г. Бренстедом. Одно из первых наблюдений, подтвердивших теорию ионных пар, было сделано Крауссом, обнаружившим, что хлорид натрия в жидком аммиаке сравнительно слабо проводит ток. Бьеррум указал, что, увеличивая расстояние между ионами, можно определить некоторое критическое его значение, такое, что ионы, удаленные на расстояние, большее критического, почти свободны, а ионы, находящиеся друг от друга на меньшем расстоянии, связаны. В настоящее время ионные пары рассматривают как частицы, обладающие совокупностью индивидуальных физико-химических свойств, находящиеся в термодинамическом равновесии со свободными ионами. Энергия связи в ионных парах в основном электростатическая, хотя дипольные и дисперсионные силы также вносят некоторый вклад в энергию взаимодействия. Несомненно и то, что свободные ионы в общем случае нарушают структуру растворителя, в результате чего достигается дополнительная стабилизация ионных пар. Если исходные молекулы растворяемого вещества содержат ковалентные связи А В, то образование ионной пары А+, В- может стимулироваться действием растворителя стабилизация пары достигается за счет энергии ее сольватации. Важную роль при этом играет способность молекул растворителя проявлять донорно-акцепторные свойства. Так, перенос электронного заряда на А, естественно, облегчает перенос а-электрона от А к В, что создает условия для гетеролитического разрыва связи А В и способствует возникновению ионной пары. Этот вопрос в более широком плане обсуждается в концепции, развитой В. Гутманом. [c.259]

В растворах сильных электролитов не соблюдается закон действия масс. В таких растворах находятся только катионы и анионы растворенного вещества и практически нет недиссоциированных его молекул. Закон действия масс выведен без учета действия сил притяжения и отталкивания между ионами растворенного вещества и молекулами растворителя. Эти силы особенно заметны в растворах сильных электролитов, где все молекулы растворенного вещества диссоциированы на ионы. В них вследствие полной диссоциации молек л наступает сильное электростатическое взаимодействие всех ионов между собой (силы отталкивания и притяжения). [c.34]

Таким образом, мы видим, что для изучения зависимости между фактором 2в и такими эффектами ассоциации, как дипольное взаимодействие и проявление донорно-акцепторной зависимости, можно рассматривать свободные энергии растворения газов при одной атмосфере в эквимолекулярных растворах в каком-либо одном растворителе. Выбор газообразного состояния растворяемого вещества определяется тем, что оно легче всего поддается теоретическому анализу, так как при этом можно избежать осложнений, связанных с силами ассоциации, действующими в конденсированных фазах. [c.394]

Основные положения современной теории электролитической диссоциации. Между ионами электролитов в растворе действуют силы электростатического взаимодействия притяжения между разноименно заряженными ионами и отталкивания между одноименно заряженными. Эти силы зависят от природы электролита, концентрации его раствора и диэлектрической проницаемости растворителя. Чем меньше силы электростатического притяжения между ионами данного вешества, тем больше возможность взаимодействия этих ионов с ионами других веществ. [c.42]

В этом каскадном методе раствор, содержащий смесь ионов, наносится на колонку с подходящим нерастворимым носителем, несущим фиксированные заряженные группы и находящимся в равновесии с водным буферным раствором. Затем через колонку под действием гидростатического давления (движущая сила) пропускается буферный раствор. Разделение происходит вследствие ионных взаимодействий (задерживающая сила) между растворенными веществами и носителем. Движение ионов вниз по колонке определяется природой носителя, свойствами разделяемых ионов и растворителя. [c.151]

Особенность растворов электролитов обусловлена, во-первых, тем, что в них находятся заряженные частицы, во-вторых, что эти частицы имеют заряд разного знака. Основная составляющая взаимодейстний в таких растворах — это взаимодействие между ионами и молекулами растворителя. Ион оказывает значительное поляризующее влияние — индуцируемый им дипольный момент в моле кулах растворителя соизмерим с динольным моментом мо лекул даже такого полярного растворителя, каким яв ляется вода (поэтому введение в воду первых порций элек тролита вызывает особенно большое возмущающее действие) Однако было бы неправильным считать, что все сво дится к взаимодействию заряженных частиц со средой к действию электростатических сил. Так, может происхо дить частичный или полный перенос электронов от ионов к молекулам растворителя, приводящий к перераспределению заряда между ионом и его сольватной оболочкой. При больших концентрациях растворенного вещества, а для [c.175]

Идеальный раствор — это раствор, подчиняющийся закону Рауля (см. гл. IV). У реальных растворов наблюдаются положительные или отрицательные отклонения от этого закона, которые связаны с различием взаимодействия молекул растворенного вещества друг с другом и с молекулами растворителя. При разбавлении раствора его поведение приближается к идеальному. В растворах неэлектролитов между молекулами в основном действуют силы Ван-дер-Ваальса (если не происходит химического взаимодействия), которые малы и быстро убывают с увеличением расстояния (обратно пропорционально шестой или более высокой степени). В растворах же электролитов силы взаимодействия убывают по закону Кулона, обратно пропорционально квадрату расстояния. Поэтому они больше, чем у неэлектролитов, и отклонения от идеальных растворов наблюдаются при гораздо меньших концентрациях, чем для растворов неэлектролитов. Таким образом, в термодинамических уравнениях для растворов электролитов уже при малых концентрациях надо пользоваться не концентрациями, а активностями. В растворе -сильного электролита молекулы полностью диссоциированы на ионы, и говорят об активностях ионов. Но ионы нёвозможно выделить или получить раствор одного вида ионов, поэтому нельзя непосредственно определить активность ионов одного знака. Приходится вводить дополнительные условия. [c.359]

Великий русский химик Д. И. Менделеев создал химическую торию растворов, которую он обосновал многочисленными экспериментальными данными, изложенными в его книге Исследования водных растворов по их удельному весу , вышедшей в 1887 г. Растворы суть химические соединения, определяемые силами, действующими между растворителем и растворенным веществом ,— писал Менделеев в этой книге. Мы теперь знаем природу этих сил. Сольваты (гидраты) образуются за счет донорно-акцепторного, диполь-дипольного взаимодействий, за счет водородных связей, а также дисперсионного взаимодействия (в случае растворов родственных веществ, например бензола и толуола). Особенно склонны к гидратации ионы. Ионы присоединяют полярные молекулы воды, в результате образуются гидратированные ионы поэтому, например, в растворе ион меди (П) голубой, в безводном сульфате меди бесцветный. Во многих случаях такие соединения непрочны и легко разлагаются при выделении их в свободном виде. Однако в ряде случаев образуются прочные соединения, которые можно легко выделить из раствора путем кристаллизации. Из раствора выпадают кристаллы, содержащие молекулы воды. [c.145]

Великий русский химик Д. И. Менделеев создал химическую теорию растворов, которую он обосновал многочисленными экспериментальными данными, изложенными в его книге Исследования водных растворов по их удельному весу , вышедшей в 1887 г. Растворы суть химические соединения, определяемые силами, действующими между растворителем и растворенным веществом ,— писал он в этой книге. Теперь известна природа этих сил. Сольваты (гидраты) образуются за счет донорно-акцепторного, ион-дипольного взаимодействий, за счет водородных связей, а также дисперсионного взаимодействия (в случае растворов родственных веществ, например бензола и толуола). [c.104]

Между частицами жидкости существуют различные взаимо действия приводящие к образованию соединений молекул раст В0ренн0(0 вещества с растворителем (сольватация) и друг с другом (ассоциация) Сольватация сильно проявляется в водных растворах (гидратация) и особенно в растворах электролитов Известно что по своей структуре жидкости занимают про межуточное положение между газами в которых расположение молекул хаотично и кристаллами где частицы находятся на определенных расстояниях друг от друга в узлах кристалличе ской решетки В жидкостях сохраняются некоторые элементы упорядоченной структуры Например считается что вода час тично сохраняет структуру льда, в котором каждая молекула имеет водородные связи с четырьмя соседними молекулами При образовании раствора вследствие появления новых сил взаимодействия между частицами структура чистых жидкостей нарушается Возникает новая структура с другим расположе нием частиц и иным взаимодействием между ними Все это сильно влияет на процессы протекающие в растворах [c.179]

Первое действие, по-видимому, принимает особенно большие размеры при сравнительно большой ионной силе, к тому же его трудно учесть обычным путем, поскольку степень проявления этого действия для разных индикаторов и солей различна. Так, фон Хальбан и Кортюм отмечают, что светопоглош,ение раствора, содержащего ионы динитрофенолята, значительно повышается в присутствии двухвалентных и трехвалентных катионов, но падает в присутствии одновалентных катионов. Отмечается, что анионы и даже неэлектролиты, такие как мочевина, тоже оказывают влияние. Взаимосвязи между степенью оказываемого действия и коэффициентом активности ионов, по-видимому, не существует скорее можно говорить о взаимодействии между добавленным растворенным веществом и молекулами растворителя, окружающими ион индикатора. Сиджвик, Уорбойз и Вудворд отмечают, что соли, состоящие из одновалентных ионов, увеличивают светопоглощение обеих форм метилового оранжевого, но, поскольку увеличение светопоглощения пропорционально повышению концентрации соли, соотношение интенсивностей окраски существенным образом не меняется. Авторам не удалось заметить какое-либо специфичное действие анионов. [c.66]

Рассмотрим наиболее простой случай. Предположим, что растворитель представляет собой бинарный электролит, например Na l, aS04 и др. Растворенное вещество является неэлектролитом. Примем для простоты, что все частицы имеют сферическую форму и их радиусы мало отличаются друг от друга. Силы притяжения, действующие между частицами, будем считать центральными. Взаимный потенциал частиц i и / обозначим через Тогда, выражая uir .) в виде суммы энергий всех парных взаимодействий между частицами в растворе, можно осуществить тожде- [c.443]

Наличие зарядов у ионов, а также полярность молекул растворителя электростатически тормозит движение ионов. Поэтому со-вернтенно ясно, что величина концентрации вещества—без учета сил взаи1Модейстня между ионами и молекулами в растворе — не может быть действующей активной массой. Если принять равенство действующих активных масс и концентраций, то чем выше буд т концентрации растворов, тем значительнее силы взаимодействия между ио-нами и тем больше будут отклонения от закона действующих масс. [c.59]

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. 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 ее заключалась в допущении химического взаимодействпя между растворителем и растворенным веществом, которое ведет к образованию непрочных н частично диссоциированных соединений. Мысль Менделеева была подтверждена большим числом работ, авторы которых выделили более или менее устойчивые соединения (сольваты) различных веществ с растворителями. [c.230]

Введение чужих молекул в любые жидкости должно сопровождаться нарушением синхронизации колебаний электронов в атомах, определяющих дисперсионное взаимодействие Лондона. Однако радиус действия сил Лондона определяется величиной обратно пропорциональной шестой степени межмолекулярного расстояния и сравнительно невелик. В связи с этим существенные нарушения структуры растворителя будут иметь место, когда средние расстояния между молекулами растворяемого вещества будут порядка радиуса действия сил Ван-дер-Ваальса. При этих расстояниях, однако, сами растворенные молекулы уже начинают взаимодействовать друг с другом, так как радиусы Ван-дер-Ваальса для разных неполярных молекул мало отличаются друг от друга по порядку величины. Таким образом, в таких растворах нарушение дисперсионного взаимодействия растворителя растворенными молекулами и установление дисперсионого взаимодействия растворенных молекул между собой через растворитель как среду осуществляются приблизительно при одних и тех же концентрациях молекул. [c.92]

Когезия — явление аттракции между однородными матекулами данного вещества (например, в кристалле сахара) или между атомами (например, в кристалле алмаза). Когезионные силы можно наблюдать при сжатии двух кусков свинца по свежей поверхности их среза. Когезия противодействует рассеиванию частиц данного тела и проявляется при измельчении твердых тел, при растворении, испарении (чем выше действие когезионных сил, тем труднее плавится или растворяется данное тело). Пример-, молекулы (макромолекулы) синтетического полимера тефлона (гл. 15, 6) проявляют большое когезионное взаимодействие, и этот полимер практически нерастворим в большинстве известных растворителей. [c.125]

Растворы сильных электролитов (солей, сильных кислот и сильных оснований) не подчиняются закону действия масс. В их растворах находятся только катионы и анионы данного растворенного вещества и практически нет недиссоциированных молекул этого вещества. Но экспериментально определенная степень диссоциации сильных электролитов очень невелика. Закон действия масс выведен без учета действия сил притяжения и отталкивания между ионами растворенного вещества и молекулами растворителя. Эти силы особенно заметны в растворах сильных электролитов, где все молекулы растворенного вещества диссоциированы на ионы, несущие разноименные электрические заряды. В концентрированных растворах слабых электролитов также наблюдаюгся отступления от закона действия масс, потому что в них концентрация электрически заряженных компонентов раствора значительно больше, чем в разбавленных растворах. По теории растворов сильных электролитов при повышении концентрации растворов подвижность ионов в растворе уменьшается под влиянием взаимодействия ионов, так как среднее расстояние между ионами уменьшается. [c.37]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология