По каким свойствам растворы сходны с химическими соединениями
Однородность растворов делает их очень сходными с химическими соединениями.
Химическое соединение — сложное вещество, состоящее из химически связанных атомов двух или нескольких элементов.
Раствор это не одно химическое соединение, а как минимум два смешанных соединения. В отличие от простого смешивания веществ, при растворении происходит взаимодействие между частицами, образующими раствор.
Выделение теплоты при растворении некоторых веществ тоже указывает на химическое взаимодействие между растворителем и растворяемым веществом.
Отличие растворов от химических соединений состоит в том, что состав раствора может изменяться в широких пределах. Кроме того, в свойствах раствора можно обнаружить многие свойства его отдельных компонентов, чего не наблюдается в случае химического соединения.
Непостоянство состава растворов приближает их к механическим смесям.
Механическая смесь — физико-химическая система, в состав которой входят два или несколько химических соединений (компонентов). В смеси исходные вещества включены неизменными. При смешивании не возникает никакое новое вещество.
От механических смесей растворы резко отличаются своею однородностью. Таким образом, растворы занимают промежуточное положение между механическими смесями и химическими соединениями.
Процесс растворения
Растворение кристалла в жидкости протекает следующим образом.
Когда вносят кристалл в жидкость, в которой он может растворяться, от поверхности его отрываются отдельные молекулы. Последние благодаря диффузии равномерно распределяются по всему объёму растворителя.
Отделение молекул от поверхности твёрдого тела вызывается, с одной стороны, их собственным колебательным движением, а сдругой – притяжением со стороны молекул растворителя.
Этот процесс должен был бы продолжаться до полного до полного растворения любого количества кристаллов, если бы не происходил обратный процесс – кристаллизация. Перешедшие в раствор молекулы, ударяясь о поверхность ещё не растворившегося вещества, снова притягиваются к нему и входят в состав его кристаллов.
Понятно, что выделение молекул из раствора будет идти тем быстрее, чем большеконцентрация раствора. А так как последняя по мере растворения вещества увеличивается, то, наконец наступает такой момент, когда скорость растворения становится равной скорости кристаллизации. Тогда устанавливаетсядинамическое равновесие, при котором в единицу времени растворяется и кристаллизуется одинаковое число молекул.
Раствор, находящийся в равновесии с растворяющимся веществом, называетсянасыщенным раствором.
Концентрация растворов
Насыщенными растворами приходится пользоваться сравнительно редко. В большинстве случаев употребляются растворы ненасыщенные, т.е. с меньшей концентрацией растворённого вещества, чем в насыщенном растворе.
Концентрацией раствора называется количество растворённого вещества, содержащееся в определённом количестве раствора или растворителя.
Растворы с большой концентрацией растворённого вещества называютсяконцентрированными, с малой – разбавленными.
Концентрацию раствора можно выражать по разному:
1. В процентах растворённого вещества по отношению ко всему количеству раствора.
2. Числом грам-молекул растворённого вещества, содержащегося в 1 литре раствора.
3. Числом грамм-молекул растворённого вещества, содержащегося в 1000 г растворителя
и т.д.
Растворимость
Растворимостью называется способность вещества растворяться в том или ином растворителе.
Мерой растворимости вещества при данных условиях служит концентрация его насыщенного раствора.
Растворимость различных веществ колеблется в широких пределах.
· Если в 100 граммах воды растворяется более 10 г вещества, то такое вещество
принято называть хорошо растворимым.
· Если растворяется менее 1 г вещества – малорастворимым.
· Если в раствор переходит менее 0,01 г вещества, то такое вещество называют
практически нерастворимым.
Принципы, позволяющие предсказать растворимость вещества, пока не известны. Однако, обычно вещества, состоящие из полярных молекул, и вещества с ионным типам связи лучше растворяются в полярных растворителях (вода, спиры, жидкий амиак), а неполярные вещества – в неполярных растворителях (бензол, сероуглерод).
Растворение большинства твёрдых тел сопровождается поглощением теплоты. Это объясняется затратой значительного количества энергии на разрушение кристаллической решётки твёрдого тела, что обычно не полностью компенсируется энергией, выделяющейся при образовании гидратов (сольватов).
Как правило, повышение температуры должно приводить к увеличению растворимости твёрдых тел.
Гидраты и сольваты.
При растворении многих веществ их молекулы или ионы связываются с молекулами растворителя, образуя соединения, называемые сольватами (от латинского solvere – растворять). Этот процесс называется сольватацией.
В частном случае, когда растворителем является вода, эти соединения называютсягидратами, а самый процесс их образования – гидратацией.
В зависимости от природы растворённого вещества, сольваты могут образовываться разными путями.
1. При растворении веществ с ионной структурой молекулы растворителя удерживаются около иона силами электростатического притяжения. В этом случае говорят о ион-дипольном взаимодействии.
2. Может иметь место донорно-акцепторное взаимодействие. Здесь ионы растворённого вещества обычно выступают в качестве акцепторов, а молекулы растворителя – в качестве доноров электронных пар. В таком взаимодействии могут участвовать растворители, молекулы которых обладают неподеленными электронными парами (например, вода, аммиак).
3. При растворении веществ с молекулярной структурой сольваты образуются вследствие диполь-дипольного взаимодействия. Диполи растворённого вщества могут быть при этом постоянными (у веществ с полярными молекулами) или наведёнными (у веществ с неполярными молекулами).
Кристаллогидраты
Вещества, в кристаллы которых входят молекулы воды, называютсякристаллогидратами, а содержащаяся в них вода – кристаллизационной.
Состав кристаллогидратов принято изображать формулами, показывающими, какое количество кристаллизационной воды содержит кристаллогидрат.
Примеры:
· кристаллогидрат сульфата меди (медный купорос), содержащий одну грамм-
молекулу CuSO4 и пять грамм-молекул воды, изображается формулой
CuSO4 · 5 H2O;
· кристаллогидрат сульфата натрия (глауберова соль) изображается формулой
Na2SO4 · 10H2O.
· Алюмокалиевые квасцы могут изображаться формулой:
K2SO4 · Al2(SO4)3 · 24H2O или после сокращения на два: KAl(SO4)2 · 12H2O
Свойства гидратов
Гидраты, как правило, нестойкие соединения, во многих случаях разлагающиеся уже при выпаривании растворов.
Но иногда гидраты настолько прочны, что при выделении растворённого вещества из раствора вода входит в состав его кристаллов.
Прочность связи между веществом и кристаллизационной водой в кристаллогидратах различна. Многие из них теряют кристаллизационную воду уже при комнатной температуре.
Так, прозрачные кристаллы «бельевой» соды (Na2СO3 · 10H2O), если оставить их лежать на воздухе, очень легко «выветриваются», т.е., теряя воду, становятся тусклыми и постепенно рассыпаются в порошок. Для обезвоживания других кристаллогидратов требуется довольно сильное нагревание.
Дата добавления: 2016-12-03; просмотров: 2399 | Нарушение авторских прав | Изречения для студентов
Читайте также:
Рекомендуемый контект:
Поиск на сайте:
© 2015-2020 lektsii.org — Контакты — Последнее добавление
Коллоидная химия
Растворы.
Растворами называют однородные системы переменного состава. Химический состав и физические свойства
одного раствора во всех частях его объёма одинаковы.
В отличие от простого смешивания веществ, при растворении происходит взаимодействие между частицами, образующими раствор.
Часто для определения раствора используют понятия гомогенной и системы.
В этом случае, раствором называется гомогенная система, состоящая из двух или более компонентов.
Гомогенные и гетерогенные системы
Гомогенная система (от греч. όμός — равный, одинаковый; γένω — рождать) — однородная система,
химический состав и физические свойства которой во всех частях одинаковы или меняются непрерывно,
без скачков (между частями системы нет поверхностей раздела).
В гомогенной системе из двух и более химических компонентов каждый компонент распределен в массе другого в виде молекул,
атомов, ионов. Составные части гомогенной системы нельзя отделить друг от друга механическим путем.
Гетерогенная система (от греч. έτερος — разный; γένω — рождать) — неоднородная система, состоящая из
однородных частей (фаз), разделённых поверхностью раздела.
Растворы могут существовать в трёх агрегатных состояниях – твёрдом, жидком и газообразном (парообразном).
Примерами твёрдых растворов могут служить некоторые сплавы металлов, например сплав золота и меди, газообразных – воздух.
Наиболее важный вид растворов – жидкие растворы.
Растворы имеют чрезвычайно важное значение в жизни человека. Так, процессы усвоения пищи человеком и
животными связаны с переводом питательных веществ в раствор. Растворами являются все важнейшие физиологические жидкости (кровь, лимфа и т.д.).
Растворители
Всякий раствор состоит из растворённых веществ и растворителя, т.е. среды, в которой эти вещества равномерно
распределены в виде молекул и ионов.
Обычно растворителем считают тот компонент, который в чистом виде существует в том же агрегатном состоянии,
что и полученный раствор. Например, в случае водного раствора соли растворителем является вода.
Если же оба компонента до растворения находились в одинаковом агрегатном состоянии (например, спирт и вода),
то растворителем считается компонент, находящийся в большем количестве.
Истинные и коллоидные растворы
В растворах вещества могут находиться в различных степенях дисперсности (т.е. раздробленности).
Величина частиц служит важным признаком, обуславливающим многие физикохимические свойства растворов.
По величине частиц растворы делятся на:
1. Истинные растворы (размер частиц меньше 1 мкм) и
2. Коллоидные растворы (размер частиц от 1 до 100 мкм).
Смеси с частицами размером более 100 мкм образуют взвеси: суспензии и эмульсии.
Истинные растворы могут быть ионными или молекулярными в зависимости от того, диссоциирует ли растворённое вещество на
ионы или остаётся в недиссоциированном состоянии в виде молекул.
Коллоидные растворы резко отличаются по свойствам от истинных растворов. Они гетерогенны,
так как имеют поверхность раздела между фазами – растворённым веществом (дисперсной фазой) и растворителем (дисперсионной средой).
Растворы высокомолекулярных соединений: белков, полисахаридов, каучука обладают свойствами как истинных,
так и коллоидных растворов и выделяются в особую группу.
Растворы, механические смеси и химические соединения
Однородность растворов делает их очень сходными с химическими соединениями.
Химическое соединение — сложное вещество, состоящее из химически связанных атомов двух или нескольких элементов.
Раствор это не одно химическое соединение, а как минимум два смешанных соединения. В отличие от простого смешивания веществ,
при растворении происходит взаимодействие между частицами, образующими раствор.
Выделение теплоты при растворении некоторых веществ тоже указывает на химическое взаимодействие между растворителем и растворяемым веществом.
Отличие растворов от химических соединений состоит в том, что состав раствора может изменяться в широких пределах.
Кроме того, в свойствах раствора можно обнаружить многие свойства его отдельных компонентов, чего не наблюдается в случае химического соединения.
Непостоянство состава растворов приближает их к механическим смесям.
Механическая смесь — физико-химическая система, в состав которой входят два или несколько химических соединений (компонентов).
В смеси исходные вещества включены неизменными. При смешивании не возникает никакое новое вещество.
От механических смесей растворы резко отличаются своею однородностью. Таким образом, растворы занимают промежуточное
положение между механическими смесями и химическими соединениями.
Процесс растворения
Растворение кристалла в жидкости протекает следующим образом.
Когда вносят кристалл в жидкость, в которой он может растворяться, от поверхности его отрываются отдельные молекулы.
Последние благодаря диффузии равномерно распределяются по всему объёму растворителя.
Отделение молекул от поверхности твёрдого тела вызывается, с одной стороны, их собственным колебательным движением,
а сдругой – притяжением со стороны молекул растворителя.
Этот процесс должен был бы продолжаться до полного до полного растворения любого количества кристаллов,
если бы не происходил обратный процесс – кристаллизация. Перешедшие в раствор молекулы, ударяясь о поверхность
ещё не растворившегося вещества, снова притягиваются к нему и входят в состав его кристаллов.
Понятно, что выделение молекул из раствора будет идти тем быстрее, чем больше концентрация раствора.
А так как последняя по мере растворения вещества увеличивается, то, наконец наступает такой момент,
когда скорость растворения становится равной скорости кристаллизации. Тогда устанавливается динамическое равновесие,
при котором в единицу времени растворяется и кристаллизуется одинаковое число молекул.
Раствор, находящийся в равновесии с растворяющимся веществом, называется насыщенным раствором.
Концентрация растворов
Насыщенными растворами приходится пользоваться сравнительно редко. В большинстве случаев употребляются растворы
ненасыщенные, т.е. с меньшей концентрацией растворённого вещества, чем в насыщенном растворе.
Концентрацией раствора называется количество растворённого вещества, содержащееся в определённом количестве раствора или растворителя.
Растворы с большой концентрацией растворённого вещества называются концентрированными, с малой – разбавленными.
Концентрацию раствора можно выражать по разному:
1. В процентах растворённого вещества по отношению ко всему количеству раствора.
2. Числом грам-молекул растворённого вещества, содержащегося в 1 литре раствора.
3. Числом грамм-молекул растворённого вещества, содержащегося в 1000 г растворителя
и т.д.
Растворимость
Растворимостью называется способность вещества растворяться в том или ином растворителе.
Мерой растворимости вещества при данных условиях служит концентрация его насыщенного раствора.
Растворимость различных веществ колеблется в широких пределах.
- Если в 100 граммах воды растворяется более 10 г вещества, то такое вещество
принято называть хорошо растворимым. - Если растворяется менее 1 г вещества – малорастворимым.
- Если в раствор переходит менее 0,01 г вещества, то такое вещество называют
практически нерастворимым.
Принципы, позволяющие предсказать растворимость вещества, пока не известны. Однако, обычно вещества,
состоящие из полярных молекул, и вещества с ионным типам связи лучше растворяются в полярных растворителях (вода, спиры, жидкий амиак),
а неполярные вещества – в неполярных растворителях (бензол, сероуглерод).
Растворение большинства твёрдых тел сопровождается поглощением теплоты. Это объясняется затратой
значительного количества энергии на разрушение кристаллической решётки твёрдого тела, что обычно не полностью
компенсируется энергией, выделяющейся при образовании гидратов (сольватов).
Как правило, повышение температуры должно приводить к увеличению растворимости твёрдых тел.
Что такое раствор
Растворы имеют весьма важное значение в жизни и практической деятельности человека. Достаточно указать, что процессы усвоения пищи человеком и животными связаны с переводом питательных веществ в раствор.
Растворами являются все важнейшие физиологические жидкости (кровь, лимфа и т. д.). Наконец, все производства, в основе которых лежат химические процессы, связаны в той или иной мере с использованием различных растворов.
Раствор находиться в промежуточном состоянии между химическими и механическими смесями, а также бывают пересыщенными.
Пересыщенные растворы
Это неустойчивые системы, которые могут существовать только при условии, что в состав раствора не входят твердые частицы растворенного вещества.
Это явление открыл русский академик Т. Е. Ловицем (1794 г.), который назвал такие растворы пересыщенными.
Он провел опыт с медленным охлаждением растворенного вещества, позаботившись о там , чтобы в него не попали твердые частицы растворенного вещества. Так при удачном опыте добавление кристалла того вещества, то во круг него за счет пересыщенного состояния начинают образовываться другие кристаллы.
Иногда кристаллизация образовывалась от простого сотрясения, удара или трения палочки стенки. Это явление протекало с выделением значительного количества тепла.
Механизм растворения соли
Повседневно сталкиваясь с растворами, человек давно интересовался их свойствами, однако основные закономерности, определяющие поведение растворов, были установлены только в XVIII веке.
Много внимания уделял изучению растворов М. В. Ломоносов. Он исследовал влияние температуры на растворение различных веществ, тепловые явления при растворении, замерзание растворов, явления кристаллизации и др.
Он же установил, что процесс растворения всегда сопровождается энергетическим эффектом и в связи с этим указал на необходимость строго различать два случая растворения: а) растворение, сопровождающееся выделением тепла, как, например, растворение металлов в кислотах, являющееся по существу химическим взаимодействием кислоты с металлом, так как при выпаривании раствора выделяется не взятый металл, а его соль, образованная данной кислотой; б) растворение, идущее с поглощением тепла, как, например, растворение соли в воде, при котором не происходит химического изменения растворяемого вещества и при выпаривании раствора кристаллизуется та же соль, которая была взята для растворения.
Растворы характеристика растворов
Раствором называется твердая или жидкая гомогенная система, состоящая из двух или более компонентов (составных частей), относительные количества которых могут изменяться в довольно широких пределах. Наиболее важный вид растворов — это жидкие растворы, рассмотрению которых и посвящается настоящий раздел.
Всякий раствор состоит из растворенного вещества и растворителя, т. е. среды, в которой это вещество равномерно распределено в виде молекул или еще более мелких частиц — ионов. Однако не всегда легко определить, какое вещество является растворителем и какое — растворенным веществом.
Обычно растворителем считают тот компонент, который в чистом виде существует в таком же агрегатном состоянии, что и полученный раствор (например, в случае водного раствора соли растворителем, конечно, является вода).
Если оба компонента до растворения находились в одинаковом агрегатном состоянии (например, спирт и вода), то растворителем считается компонент, находящийся в большем количестве.
Однородность растворов делает их очень сходными с химическими соединениями. Выделение тепла при растворении некоторых веществ тоже указывает на известного рода химическое взаимодействие между растворителем и растворяемым веществом.
Отличие растворов от химических соединений состоит в том, что состав последних постоянен, а состав раствора, приготовленного из данных компонентов, может иногда изменяться в довольно широких пределах. Кроме того, в свойствах раствора можно обнаружить многие свойства его отдельных компонентов, чего не наблюдается в случае химического соединения.
Непостоянство состава растворов приближает их к механическим смесям, однако от последних они резко отличаются своею однородностью. Таким образом, растворы занимают промежуточное положение между механическими смесями и химическими соединениями.
Коллоидные растворы
Это растворы которые отличаются свойствами от истинных растворов и грубодисперсных систем. Примером коллоидного раствора может быть растворенное в воде мыло, а если его растворить в спирте то это будет истинный.
Отличить истинный раствор от коллоидного можно проделав опыт с банкой у которой нет дна, его нужно закрыть пергаментом и налить в него раствор хлорида натрия.
Опустить банку с водой и через время вкус воды станет соленым, а если в место хлорида натрия добавить белок от яйца, то его не обнаружится во второй банке. Коллоидные растворы не могут проникать через перегородки, а истинные да.
Поэтому этим свойством пользуются для отделения истинных растворов (примеси растворимых солей), от коллоидных растворов.
73 74 75
Вы читаете, статья на тему Растворы характеристика растворов