Теория растворов, кислот и оснований по Аррениусу, Брекстеду, Льюису и сольвосистемам

Особое место в жизни человека и в природе играют водные растворы. Вода – наиболее доступный растворитель и обладает в значительной степени уникальными свойствами.

Бурное развитие промышленности приводит к необходимости ограничения использования воды как растворителя. Во многих странах мира уже сегодня остро стоит проблема получения пресной воды, очистки её от загрязнений и др. Поэтому все более широкое применение находят неводные и смешанные растворители.

Поскольку многие химические процессы легче всего осуществляются в жидкой среде, то рассматриваться будут в основном жидкие растворы.

Под раствором понимается микроскопически однородная и термодинамически равновесная система, представляющая фазу переменного состава из 2^х и более взаимодействующих компонентов.

Растворы могут быть:

газообразными

жидкими

твердыми

Жидкие растворы по степени дисперсности компонентов, т.е. по размеру частиц подразделяются на:

1) истинные ()

2) коллоидные ()

3) взвеси ()

Истинные растворы характеризуются отсутствием поверхностей раздела между составными частями раствора, одинаковым составом и свойствами по всему объему. В качестве компонентов выступают химически индивидуальные вещества, которые могут быть убраны из раствора методами ректификации, кристаллизации, экстракции и т.д.

Растворенными веществами считают те их компонентов, которые в агрегатном состоянии (при обычных условиях), отличаются от раствора. Остальные будут растворителем.

При взаимодействии растворяемых растворов (твердых, жидких, газообразных) с растворителем (в жидком состоянии) образуются жидкие растворы. Соотношения компонентов могут быть произвольными или ограничены некоторыми пределами. Образование растворов характеризует процесс растворения и связано с разрушением структуры растворяемого вещества и взаимодействием его с молекулами растворителя, с диффузией его по объему раствора, нарушением структуры растворителя, образованием структуры раствора. Диффузия осуществляется за счет теплового движения частиц и происходит в направлении выравнивания вещества по всему объему.

Важной характеристикой служит комплексный состав вещества, определяемый концентрацией компонентов, т.е. величиной, выражающей относительное количество данного компонента, выражающей относительное количество данного компонента в физ. химической системе.

1. Массовая долевая концентрация: отношение массы данного компонента к массе всей системы умноженное на 100.

если массу выражать через объем, то

2) Мольная (атомная) долевая концентрация: отношение числа молей данного компонента к общему числу молей системы:

3) Объемная долевая концентрация – отношение объема данного компонента к общему объему системы:

4) Молярность – число молей растворенного вещество в 1 л раствора.

5 Моляльность – число молей растворенного вещества в 1000 г.

6) Нормальность – число г – экв растворенного вещества в 1 л раствора.

7) Тетр – г-экв растворенного вещества в 1 мл раствора

Что же происходит при растворении веществ друг в друге? Взаимодействия растворенных частиц с растворителем называется сольватацией. В частном случае – с водой называется гидратацией.

Гидратация ионов Na⁺ и Cl^– при растворении NaСl. Примером сильного сольватационного взаимодействия может служить взаимодействие H₂O с ионом Fe³⁺. При растворении в воде FeCl₃ ион Fe³⁺ образует очень прочную комплексную частицу Fe(H₂O)₆⁺³. Если удалить растворитель, то из раствора кристаллизуется не безводный хлорид, а кристаллогидрат – FeCl₃·6H₂O или точнее комплекс [Fe(H₂O)₆]Cl₃. А удалить воду теперь нельзя, т.к.

2[Fe(H₂O)₆]Cl₃=Fe₂O₃+6HCl+9H₂O.

Растворимость вещества определяется тем, насколько различаются энергии межмолекулярного взаимодействия в истом растворяемом веществе в чистом растворителе.

Если значения энергии взаимодействия близки, то растворимость велика и наоборот. Отсюда правило алхимиков: подобное растворяется в подобном.

Если растворимость вещества в растворителе ограничена, то она зависит от t° и Р. При повышении t° растворимость твердых тел и жидкостей в газах, т.е. давление их насыщенных паров, всегда увеличивается. Растворимость твёрдых тел в жидкостях увеличивается. Растворимость жидкостей в жидкостях обычно увеличивается и выше некоторой t°, т.е. критической t° растворения, становится неограниченной.

Растворимость газов в жидкостях всегда уменьшается. При длительном кипячении раствор можно полностью обезгазить, т.е. удалить из него растворенный газ.

Давление мало сказывается на растворимости твердых тел и жидкостей, но существенно влияет на растворимость газов (закон Генри).

При данной t° концентрация растворенного газа пропорциональна его парциальному давлению.

, K – const Генри.

Также можете прочитать: