Розчин та його компоненти. Вода як розчинник. Процес розчинення

Значення розчинів. Класифікація розчинів.

Розчин – це суміш двох і більше компонентів, які рівномірно розподілені один в одному.

Дисперсні системи

____________________│__________________

↓ ↓

Гомогенні Гетерогенні

↓ ________│____________

Істинні розчини ↓ ↓

(розміри часток < 1 нм) Колоїдні розчини Грубодисперсні

(розміри часток (розміри часток

1) молекулярні 1 – 150 нм) понад 100 нм)

2) йонні 1) золі 1) суспензії

2) гелі 2) емульсії

3) аерозолі

4) піни

5) пил

6) туман

Гетерогенні системи

Грубодисперсні розчини – зависі, характеризуються тим, що частки речовини мають досить великі розміри, частки можна розрізнити неозброєним оком.

Суспензії – зависі, у яких частки твердої речовини рівномірно розподілені між молекулами рідини (кава, ліки, фарби).

Емульсії – зависі, у яких крапельки однієї рідини рівномірно розподілені між молекулами іншої рідини (молоко, олія у воді).

Аерозолі – зависі, у яких крапельки рідини рівномірно розподілені між молекулами газоподібної речовини (туман, лак для волосся, балон з отрутохімікатами).

Піни – зависі, у яких газоподібні речовини рівномірно розподілені в рідині (збиті вершки, мильна піна).

Пил – зависі, у яких часки твердої речовини рівномірно розподілені в газоподібній речовині (смог).

Колоїдні розчини – дисперсні системи, у яких розміри часток досить малі, не видимі неозброєним оком, але помітні з допомогою спеціальних приладів.

Особливістю гетерогенних дисперсних систем є те, що вони нестійкі та з часом розпадаються на компоненти.

Істинні розчини – однорідні системи, що складаються з молекул розчиненої речовини й розчинника.

Особливістю істинних розчинів є те, що неможливо розглянути їх окремі компоненти, системи стійкі та зберігаються протягом тривалого часу.

Розчин та його компоненти. Вода як розчинник. Процес розчинення.

Розчини – багатокомпонентні системи, що складаються з розчинника та розчиненої речовини (речовин). Розчинник – це речовина, що перебуває у тому ж агрегатному стані, що й розчин. Якщо усі компоненти розчину перебувають в одному агрегатному стані, то розчинником вважається компонент, якого більше.

Якщо одним з компонентів є вода, то саме вона буде розчинником.

Здатність речовини розчинятись у певному розчиннику, наприклад, у воді, називається розчинністю речовини.

Розчинність – це фізична величина, що показує, яку масу певної речовини можна розчинити у 1 літрі розчинника (за певних температури та тиску).

За здатністю розчинятись у воді речовини поділяють на три групи:

1) розчинні; 2) малорозчинні; 3) практично нерозчинні.

Вправа. За допомогою таблиці розчинності визначте розчинність у воді для таких речовин: барій гідроксид, нітратна кислота, кальцій карбонат, купрум (ІІ) гідроксид, натрій сульфат, арґентум фосфат, ферум (ІІІ) нітрат, силікатна кислота, алюміній хлорид, кальцій фосфат, бромідна кислота, калій гідроксид.

Вправа. Користуючись таблицею розчинності, навести по три власні приклади розчинних, малорозчинних та нерозчинних речовин.

Розчинність залежить:

1)Від природи речовини. Речовини з ковалентним полярним та йонним типом хімічного зв'язку розчиняються у полярних розчинниках (у воді). Неполярні та мало полярні речовини краще розчиняються у неполярних розчинниках.

2)Від температури. Для більшості кристалічних речовин розчинність при підвищенні температури зростає, а для газів – зменшується.

2) Від тиску (для газів). Розчинність газів при підвищенні тиску збільшується.

Розчин, у якому певна речовина за певної температури більше не розчиняється, називається насиченим.

Розчин, у якому певна речовина за певної температури ще може розчинятись, називається ненасиченим.

Розчин з високим вмістом розчиненої речовини називається концентрованим, а розчин з низьким вмістом розчиненої речовини називається розбавленим.

Вправа. Поясніть, як можна перетворити: а) ненасичений розчин у насичений;

. б) насичений розчин у ненасичений.

Вправа. Побудуйте криву розчинності купрум(ІІ) сульфату у воді за такими даними:

Температура, t°С 0 10 20 30 40 50

Розчинність, г/л 150 180 200 250 290 350

Для пояснення розчинної здатності води розглянемо будову її молекул:

Тип зв'язку – ковалентний полярний. Кут зв'язку – 104,5°.

Молекула води – диполь. Між молекулами води виникає міжмолекулярний водневий зв'язок за температур нижче 100 °С.

Схема водневого зв'язку між молекулами води:

······ Н ^{δ +} ─ О ^{δ -} ·········· Н ^{δ +} ─ О ^{δ -} ·········· Н ^δ+ — O ^δ- ·······

| | |

H H H

Такий зв'язок можливий між молекулами води й молекулами полярних розчинених речовин. Така особливість молекул води – одна з причин її розчинної сили.

Процес розчинення речовин включає такі стадії:

1) Руйнування кристалічної гратки твердих речовин до молекул (йонів).

2) Розподіл молекул (йонів) розчиненої речовини між молекулами розчинника – процес дифузії.

3) Утворення сполук між молекулами (йонами) розчиненої речовини та молекулами розчинника – сольватація, якщо розчинником є вода – гідратація. Утворені сполуки називаються сольватами (гідратами).

Руйнування кристалічної гратки та дифузія належать до фізичних процесів, а сольватація належить до хімічних процесів.

Руйнування кристалічної гратки та дифузія супроводжуються поглинанням енергії (Q₁ )

сольватація супроводжується виділенням енергії (Q₂).

Якщо Q₁ > Q₂, розчинення супроводжується поглинанням енергії, спостерігаємо охолодження розчину (наприклад, розчинення амонійної селітри). Якщо ж Q₂ > Q₁, розчинення супроводжується виділення енергії, спостерігаємо розігрівання розчину (наприклад, розчинення натрій гідроксиду або сульфатної кислоти).