Характеристика и свойства растворов.
РАСТВОРЫ.
Растворы широко распространены в природе и повсеместно используются на практике. Химически чистые вещества по существу отражают их предельное состояние, которое, строго говоря, не достигается. Даже металлы, получаемые методами вакуумной и зонной плавки, содержат ничтожное количество примесей, достигающее 10-6 %, а значит, являются твердыми растворами.
В жидких растворах существенно изменяются условия протекания химических реакций. Многие технологические процессы протекают только в растворах (разделение промышленных и природных жидких смесей, получение необходимых веществ методом экстракции, ректификации, кристаллизации и т.д.). Исключительная роль во всех биологических процессах и большинстве производственных технологий принадлежит водным растворам. Неводные растворы применяют главным образом при производстве полимеров, красителей, лаков и других веществ.
Технология некоторых отраслей промышленности базируется на твердых растворах, свойства которых, в частности, определяют прочность и работоспособность металлических сплавов и искусственных материалов с заранее заданными характеристиками.
Качественное (фазовое) состояние и количественные характеристики растворов определяются некоторыми константами (например, температурой замерзания и кипения) и параметрами (составом, концентрацией, давлением пара над раствором и др.).
Некоторые свойства растворов обусловлены природой растворителя и концентрацией растворенного вещества и не зависят от свойств растворенного вещества. Их принято называть коллективными (коллигативными). К числу коллективных свойств относятся понижение давления пара над раствором, повышение температуры кипения и понижение температуры замерзания жидких растворов, осмос и осмотическое давление. Коллективные свойства растворов определяют изменение химического потенциала жидкого растворителя в присутствии растворенного вещества.
КЛАССИФИКАЦИЯ РАСТВОРОВ.
ЗАКОН РАУЛЯ.
РАСТВОРЫ.
Растворы широко распространены в природе и повсеместно используются на практике. Химически чистые вещества по существу отражают их предельное состояние, которое, строго говоря, не достигается. Даже металлы, получаемые методами вакуумной и зонной плавки, содержат ничтожное количество примесей, достигающее 10-6 %, а значит, являются твердыми растворами.
В жидких растворах существенно изменяются условия протекания химических реакций. Многие технологические процессы протекают только в растворах (разделение промышленных и природных жидких смесей, получение необходимых веществ методом экстракции, ректификации, кристаллизации и т.д.). Исключительная роль во всех биологических процессах и большинстве производственных технологий принадлежит водным растворам. Неводные растворы применяют главным образом при производстве полимеров, красителей, лаков и других веществ.
Технология некоторых отраслей промышленности базируется на твердых растворах, свойства которых, в частности, определяют прочность и работоспособность металлических сплавов и искусственных материалов с заранее заданными характеристиками.
Качественное (фазовое) состояние и количественные характеристики растворов определяются некоторыми константами (например, температурой замерзания и кипения) и параметрами (составом, концентрацией, давлением пара над раствором и др.).
Некоторые свойства растворов обусловлены природой растворителя и концентрацией растворенного вещества и не зависят от свойств растворенного вещества. Их принято называть коллективными (коллигативными). К числу коллективных свойств относятся понижение давления пара над раствором, повышение температуры кипения и понижение температуры замерзания жидких растворов, осмос и осмотическое давление. Коллективные свойства растворов определяют изменение химического потенциала жидкого растворителя в присутствии растворенного вещества.
ХАРАКТЕРИСТИКА И СВОЙСТВА РАСТВОРОВ.
Раствор– термодинамическая устойчивая гомогенная система переменного состава, образованная из двух и более компонентов.
Раствор – менее упорядоченная система, чем растворитель и растворенное вещество по отдельности. По этой причине растворение сопровождается значительным увеличением энтропии. В соответствии с формулой 
, когда ΔS>0, энергия Гиббса ΔG<0, т.е. процесс растворения становиться самопроизвольным.
Кроме того, в большинстве случаев процесс растворения сопровождается выделением теплоты (ΔН<0), что также способствует более интенсивному протеканию самопроизвольного процесса. Достаточно вспомнить самопроизвольный процесс растворения серной кислоты в воде, который сопровождается бурным выделением теплоты. Реже наблюдается поглощение теплоты, например, при растворении нитрата аммония NH4NO3 в воде. Но и в этих условиях энтропийный фактор превышает энтальпийный, и согласно условию , ΔG<0, т.е. процесс растворения будет также самопроизвольным.
В связи с самопроизвольностью процесса растворения в природе чистые вещества, состоящие из одного компонента, почти не встречаются.
Таким образом, процесс образования растворов происходит самопроизвольно и обусловлен уменьшением энергии Гиббса, dG<0. Если химический потенциал растворяемого компонента (твердого, жидкого или газообразного) обозначить через µik, а в растворе через µip, то изменение энергии Гиббса при растворении ni числа молей вещества равно:
(1)
(Знак меньше соответствует самопроизвольному процессу, а знак равенства – равновесному).
Растворение возможно, когда выполняется условие
(2)
После образования раствора и достижения равновесного состояния, когда dG=0, следует
(3)
Условия, выражаемые соотношениями 1,2,3, справедливы для всех растворов, независимо от агрегатного состояния его компонентов.
КЛАССИФИКАЦИЯ РАСТВОРОВ.