рідкий розчин
[Ред] сольватамі і гідрати
Комплексні сполуки. в яких частинки розчиненої речовини пов'язані з частками розчинника, називаються сольватамі. а якщо розчинник - вода. то гідратами.
Основу теорії рідких розчинів як сольватов заклав Дмитро Іванович Менделєєв.
[Ред] Сольватація
Розпад речовини на сольватовані іони під дією молекул розчинника називається іонізацією речовини в розчинах або електролітичної дисоціацією.
Розпад на йони пов'язаний або з явищем дисоціації (роз'єднання), або з явищем іонізації (утворення іонів). Так, при розчиненні іонних з'єднань (оскільки вони вже складаються з іонів) має місце дисоціація. Роль розчинника в цьому випадку полягає в створенні умов для роз'єднання іонів протилежного знака і в перешкоджанні процесу молізаціі. Дисоціація іонних з'єднань протікає тим легше, ніж полярні молекули розчинника.
При розпаді ковалентних сполук на іони відбувається гетеролітичною розрив зв'язку, тобто іонізація. Кожна речовина в даному розчиннику і при даних умовах характеризується певним ступенем іонізації (відношення числа молей іонізованого речовини до загальної кількості молей розчиненого).
Найбільш сильно іонізуючими розчинниками є вода, рідкі аміак і фторид водню (бо диполі і тому що утворюють водневий зв'язок).
Подальша взаємодія між частинками розчиненої речовини і розчинника називається сольватацией. В результаті сольватації утворюються сольватовані комплекси (сольвати), у водних розчинах - гідратованих Аквакомплекси. Освіта катіонних аквакомплексів зазвичай пояснюється донорно-акцепторні взаємодією катіона з молекулами води, а аніонних аквакомплексів - водневої зв'язком.
Координаційне число центральних іонів в Аквакомплекс в розведених розчинах (тобто при достатній кількості молекул води) в загальному випадку відповідає значенню характерного координаційної числа катіона (акцептора) і аніону (донора).
[Ред] Види сольватации
Час життя сольватов визначається характером і інтенсивністю міжмолекулярних взаємодій, але зазвичай дуже маленьке через обміну частками в сольватной оболонці. Відповідно до типами міжмолекулярної взаємодії виділяють неспецифічну і специфічну сольватацию. Неспецифічна сольватация обумовлена ван-дер-ваальсовими взаємодіями, специфічна сольватация проявляється головним чином внаслідок електростатичних взаємодій і водневих зв'язків.
[Ред] Енергетичний ефект освіти рідкого розчину
При розчиненні руйнується зв'язок між частинками речовини, що розчиняється, що пов'язано з витратою енергії. У той же час протікає процес сольватації, який супроводжується, навпаки, виділенням енергії. Загальний баланс може бути і позитивним, і негативним.
При розчиненні газів і рідин теплота зазвичай виділяється. Зокрема, з виділенням теплоти протікає змішання води і спирту. При розчиненні в воді твердих речовин теплота може і виділятися і поглинатися, тому нагрівання може як сприяти розчинності, так і перешкоджати. Якщо розчинення речовини супроводжується виділенням теплоти, то при нагріванні його розчинність падає. Якщо ж речовини розчиняються з поглинанням теплоти, то нагрівання викликає збільшення розчинності. Залежність розчинності в воді від температури зазвичай відома експериментально і повідомляється в довідниках табличним способом.
При розчиненні відбуваються також і інші процеси, такі як зміна обсягу, забарвлення і інших властивостей розчину в порівнянні з властивостями вхідних в нього речовин, тому з певної точки зору розчини є перехідною ланкою між хімічними речовинами і сумішами.
[Ред] Температура замерзання і температура кипіння розчину
При розчиненні нелетучего речовини температура кипіння розчину підвищується в порівнянні з розчинником, а температура замерзання знижується.
Дослідження властивостей розбавлених розчинів неелектролітів показало, що зниження тиску пара, підвищення температури кипіння і зниження температури замерзання обумовлені тільки числом розчинених частинок в певному обсязі даного розчинника і не залежать від природи розчиненої речовини. Залежність змін температур кипіння і замерзання від концентрації описують закони Рауля. згідно з якими зміни в температурах кипіння і замерзання прямо пропорційні молярної концентрації розчиненого речовини.
Нехай різниця між температурою кристалізації розчинника T ° fr і температурою початку кристалізації розчину Tfr. m - молярна концентрація, тоді:
[Math] T_ ^ o - T_ = \ Delta T_ = Km [/ math]
Аналогічно і для температури замерзання.
Коефіцієнти пропорційності, що залежать від природи розчинника, називають криоскопической (для температури замерзання) і ебуліоськопічеський (для температури кипіння) константами. Для води кріоскопічна константа дорівнює 1.86, ебуліоскопічна дорівнює 0.52.
Якщо замість молярної концентрації в формулу підставити її вираз через масу і молярну масу (M / m), то можна по зміні температури кипіння підраховувати молярну масу розчиненої речовини, що дозволяє визначити цю речовину.
Для розчинів електролітів зміни температур кипіння і замерзання завжди більше обчислених за законами Рауля, що пояснюється іонізацією електроліту (даний факт лежить в основі теорії іонізації).