Допомога по Теле2, тарифи, питання

Зміст статті

РОЗЧИНИ,однофазні системи, що складаються із двох або більше компонентів. За своїм агрегатним станом розчини можуть бути твердими, рідкими або газоподібними. Так повітря – це газоподібний розчин, гомогенна суміш газів; горілка – рідкий розчин, суміш кількох речовин, що утворюють одну рідку фазу; морська вода – рідкий розчин, суміш твердого (сіль) та рідкого (вода) речовин, що утворюють одну рідку фазу; латунь – твердий розчин, суміш двох твердих речовин (міді та цинку), що утворюють одну тверду фазу. Суміш бензину та води не є розчином, оскільки ці рідини не розчиняються одна в одній, залишаючись у вигляді двох рідких фаз із межею розділу. Компоненти розчинів зберігають свої унікальні властивості та не вступають у хімічні реакції між собою з утворенням нових сполук. Так, при змішуванні двох обсягів водню з одним обсягом кисню виходить газоподібний розчин. Якщо цю газову суміш підпалити, то утворюється нова речовина – вода, яка сама собою розчином не є. Компонент, що у розчині у більшій кількості, прийнято називати розчинником, інші компоненти – розчиненими речовинами.

Однак іноді буває важко провести межу між фізичним перемішуванням речовин та їх хімічною взаємодією. Наприклад, при змішуванні газоподібного хлороводню HCl з водою H 2 O утворюються іони H 3 O + і Cl - . Вони притягують себе сусідні молекули води, утворюючи гідрати. Таким чином, вихідні компоненти – HCl та H 2 O – після змішування зазнають суттєвих змін. Проте іонізація і гідратація (загалом – сольватація) розглядаються як фізичні процеси, які утворюються розчинів.

Одним з найважливіших типів сумішей, що являють собою гомогенну фазу, є колоїдні розчини: гелі, золі, емульсії та аерозолі. Розмір частинок у колоїдних розчинах становить 1-1000 нм, у справжніх розчинах ~0,1 нм (порядок розміру молекул).

Основні поняття.

Дві речовини, що розчиняються одна в одній у будь-яких пропорціях з утворенням істинних розчинів, називають повністю взаєморозчинними. Такими речовинами є всі гази, багато рідини (наприклад, етиловий спирт – вода, гліцерин – вода, бензол – бензин), деякі тверді речовини (наприклад, срібло – золото). Для отримання твердих розчинів необхідно спочатку розплавити вихідні речовини, потім змішати їх і затвердіти. За їх повної взаєморозчинності утворюється одна тверда фаза; якщо ж розчинність часткова, то в твердій речовині, що утворилася, зберігаються дрібні кристали одного з вихідних компонентів.

Якщо два компоненти утворюють одну фазу при змішуванні лише певних пропорціях, а інших випадках виникають дві фази, всі вони називаються частково взаєморозчинними. Такі, наприклад, вода і бензол: справжні розчини виходять з них лише при додаванні незначної кількості води до великого обсягу бензолу або незначної кількості бензолу до великого обсягу води. Якщо ж змішати рівні кількості води та бензолу, то утворюється двофазна рідка система. Нижній шар - це вода з невеликою кількістю бензолу, а верхній - бензол з малою домішкою води. Відомі також речовини, що зовсім не розчиняються одна в одній, наприклад, вода і ртуть. Якщо дві речовини лише частково взаєморозчинні, то за даних температури і тиску існує гранична кількість однієї речовини, яка здатна утворити істинний розчин з іншим у рівноважних умовах. Розчин із граничною концентрацією розчиненої речовини називають насиченим. Можна приготувати і так званий пересичений розчин, у якому концентрація розчиненої речовини навіть більша, ніж у насиченому. Однак пересичені розчини нестійкі, і при найменшій зміні умов, наприклад при перемішуванні, попаданні частинок пилу або додаванні кристалів розчиняється речовини, надлишок розчиненої речовини випадає в осад.

Будь-яка рідина починає кипіти при тій температурі, при якій тиск її насиченої пари досягає величини зовнішнього тиску. Наприклад, вода під тиском 101,3 кПа кипить при 100° З тому, що при цій температурі тиск водяної пари саме дорівнює 101,3 кПа. Якщо ж розчинити у воді якусь нелетку речовину, то тиск її пари знизиться. Щоб довести тиск пари отриманого розчину до 101,3 кПа, потрібно нагріти розчин вище 100° С. Звідси випливає, що температура кипіння розчину завжди вище температури кипіння чистого розчинника. Аналогічно пояснюється і зниження температури замерзання розчинів.

Закон Рауля.

У 1887 французький фізик Ф.Рауль, вивчаючи розчини різних нелетких рідин і твердих речовин, встановив закон, що пов'язує зниження тиску пари над розведеними розчинами неелектролітів з концентрацією: відносне зниження тиску насиченої пари розчинника над розчином дорівнює мольній частці розчиненої речовини. З закону Рауля випливає, що підвищення температури кипіння або зниження температури замерзання розведеного розчину в порівнянні з чистим розчинником пропорційно молярної концентрації (або мольної частці) розчиненої речовини і може бути використане для визначення його молекулярної маси.

Розчин, поведінка якого підпорядковується закону Рауля, називається ідеальним. Найбільш близькі до ідеальних розчинів неполярних газів і рідин (молекули яких не змінюють орієнтації в електричному полі). У цьому випадку теплота розчинення дорівнює нулю, а властивості розчинів можна прямо передбачити, знаючи властивості вихідних компонентів та пропорції, у яких вони змішуються. Для реальних розчинів зробити таке передбачення не можна. При утворенні реальних розчинів зазвичай виділяється чи поглинається тепло. Процеси із виділенням тепла називаються екзотермічними, і з поглинанням – эндотермическими.

Ті характеристики розчину, які в основному від його концентрації (числа молекул розчиненої речовини на одиницю об'єму або маси розчинника), а не від природи розчиненої речовини, називають колігативними. Наприклад, температура кипіння чистої води при нормальному атмосферному тиску дорівнює 100 ° С, а температура кипіння розчину, що містить 1 моль розчиненої (недисоціюючої) речовини в 1000 г води, становить вже 100,52 ° С незалежно від природи цієї речовини. Якщо ж речовина дисоціює, утворюючи іони, то температура кипіння збільшується пропорційно до зростання загальної кількості частинок розчиненої речовини, яка завдяки дисоціації перевищує число молекул речовини, доданих у розчин. Іншими важливими колігативними величинами є температура замерзання розчину, осмотичний тиск та парціальний тиск парів розчинника.

Концентрація розчину

- Це величина, що відображає пропорції між розчиненою речовиною та розчинником. Такі якісні поняття, як «розбавлений» та «концентрований», свідчать лише про те, що розчин містить мало або багато розчиненої речовини. Для кількісного вираження концентрації розчинів часто використовують відсотки (масові чи об'ємні), а в науковій літературі – кількість молей чи хімічних еквівалентів ( см. ЕКВІВАЛЕНТНА МАСА) розчиненої речовини на одиницю маси або об'єму розчинника або розчину. Щоб не виникало плутанини, завжди слід точно вказувати одиниці вимірювання концентрації. Розглянемо наступний приклад. Розчин, що складається з 90 г води (її об'єм дорівнює 90 мл, оскільки щільність води дорівнює 1г/мл) та 10 г етилового спирту (його об'єм дорівнює 12,6 мл, оскільки щільність спирту дорівнює 0,794 г/мл), має масу 100 г , але обсяг цього розчину дорівнює 101,6 мл (а дорівнював 102,6 мл, якби при змішуванні води і спирту їх обсяги просто складалися). Відсоткову концентрацію розчину можна розрахувати по-різному:

Одиниці концентрацій, що використовуються в науковій літературі, засновані на таких поняттях, як моль та еквівалент, оскільки всі хімічні розрахунки та рівняння хімічних реакцій повинні ґрунтуватися на тому, що речовини вступають у реакції між собою у певних співвідношеннях. Наприклад, 1 екв. NaCl, що дорівнює 58,5 г, взаємодіє з 1 екв. AgNO 3 , рівним 170 г. Зрозуміло, що розчини, що містять по 1 екв. цих речовин, мають зовсім різні відсоткові концентрації.

Молярність

(M або моль/л) – кількість молей розчинених речовин, що містяться в 1 л розчину.

Моляльність

(м) – число молей розчиненої речовини, що містяться у 1000 г розчинника.

Нормальність

(н.) - Число хімічних еквівалентів розчиненої речовини, що містяться в 1 л розчину.

Мольна частка

(Безрозмірна величина) – число молей даного компонента, віднесене до загального числа молей розчиненої речовини та розчинника. ( Мольний відсоток- мольна частка, помножена на 100.)

Найбільш поширена одиниця – молярність, але за її розрахунку слід враховувати деякі неоднозначності. Наприклад, щоб отримати 1M розчин даної речовини, розчиняють у явно невеликій кількості води точну його навішування, рівну мол. масі в грамах, і об'єм розчину доводять до 1 л. Кількість води, необхідна для приготування цього розчину, може трохи відрізнятися в залежності від температури і тиску. Тому два одномолярні розчини, приготовлених у різних умовах, насправді мають не зовсім однакові концентрації. Моляльність обчислюється виходячи з певної маси розчинника (1000 г), яка не залежить від температури та тиску. У лабораторній практиці набагато зручніше відмірювати певні обсяги рідин (для цього існують бюретки, піпетки, мірні колби), ніж зважувати їх, тому в науковій літературі концентрації частіше виражають у молях, а моляльність зазвичай застосовують лише за особливо точних вимірів.

Нормальність використовується спрощення розрахунків. Як ми вже говорили, речовини взаємодіють одна з одною у кількостях, що відповідають їх еквівалентам. Приготувавши розчини різних речовин однакової нормальності і взявши рівні їх обсяги, ми можемо бути впевнені в тому, що вони містять одну й ту саму кількість еквівалентів.

У тих випадках, коли важко (або немає необхідності) робити різницю між розчинником і розчиненою речовиною, концентрацію вимірюють у мольних частках. Молільні частки, як і моляльності, не залежать від температури та тиску.

Знаючи щільності розчиненої речовини та розчину, можна перерахувати одну концентрацію в іншу: молярність у моляльність, мольну частку та навпаки. Для розведених розчинів даної розчиненої речовини та розчинника ці три величини пропорційні одна одній.

Розчинність

даної речовини - це її здатність утворювати розчини з іншими речовинами. Кількісно розчинність газу, рідини або твердого тіла вимірюється концентрацією насиченого розчину при даній температурі. Це важлива характеристика речовини, що допомагає зрозуміти її природу, а також впливати на перебіг реакцій, у яких бере участь ця речовина.

Гази.

У відсутність хімічної взаємодії гази поєднуються один з одним у будь-яких пропорціях, і в цьому випадку говорити про насичення немає сенсу. Однак при розчиненні газу в рідині існує певна гранична концентрація, яка залежить від тиску та температури. Розчинність газів у деяких рідинах корелює з їхньою здатністю до зрідження. Найбільш легко зріджувані гази, наприклад NH 3 , HCl, SO 2 більш розчинні, ніж важко зріджувані гази, наприклад O 2 , H 2 і He. За наявності хімічної взаємодії між розчинником та газом (наприклад, між водою та NH 3 або HCl) розчинність збільшується. Розчинність даного газу змінюється з природою розчинника, проте порядок, в якому розташовуються гази відповідно до збільшення їх розчинності, залишається приблизно однаковим для різних розчинників.

Процес розчинення підпорядковується принципу Ле Шательє (1884): якщо на систему, що знаходиться в рівновазі, виявляється якийсь вплив, то в результаті процесів, що протікають в ній, рівновага зміститься в такому напрямку, що наданий вплив зменшиться. Розчинення газів у рідинах зазвичай супроводжується виділенням тепла. При цьому відповідно до принципу Ле Шательє розчинність газів зменшується. Це зменшення тим помітніше, що вища розчинність газів: такі гази мають і більшу теплоту розчинення. "М'який" смак кип'яченої або дистильованої води пояснюється відсутністю в ній повітря, оскільки його розчинність при високій температурі дуже мала.

Зі зростанням тиску розчинність газів збільшується. Згідно із законом Генрі (1803), маса газу, який може розчинитися в даному обсязі рідини за постійної температури, пропорційна його тиску. Ця властивість використовується для приготування газованих напоїв. Вуглекислий газ розчиняють у рідині при тиску 3-4 атм.; у цих умовах у цьому обсязі може розчинитися у 3–4 рази більше газу (за масою), ніж за 1 атм. Коли ємність з такою рідиною відкривають, тиск у ній падає, і частина розчиненого газу виділяється у вигляді бульбашок. Аналогічний ефект спостерігається при відкритті пляшки шампанського або виході на поверхню підземних вод, насичених на великій глибині вуглекислим газом.

При розчиненні в одній рідині суміші газів розчинність кожного з них залишається такою ж, як і відсутність інших компонентів при такому ж тиску, як у випадку суміші (закон Дальтона).

Рідини.

Взаємна розчинність двох рідин визначається тим, наскільки подібною є будова їх молекул («подібне розчиняється в подібному»). Для неполярних рідин, наприклад вуглеводнів, характерні слабкі міжмолекулярні взаємодії, тому молекули рідини легко проникають між молекулами інший, тобто. рідини добре поєднуються. Навпаки, полярні та неполярні рідини, наприклад вода та вуглеводні, змішуються один з одним погано. Кожній молекулі води потрібно спочатку вирватися з оточення інших таких молекул, що сильно притягають її до себе, і проникнути між молекулами вуглеводню, що притягають її слабо. І навпаки, молекули вуглеводню, щоб розчинитися у воді, повинні протиснутися між молекулами води, долаючи їхнє сильне взаємне тяжіння, а для цього потрібна енергія. При підвищенні температури кінетична енергія молекул зростає, міжмолекулярна взаємодія слабшає та розчинність води та вуглеводнів збільшується. При значному підвищенні температури можна досягти повної взаємної розчинності. Таку температуру називають верхньою критичною температурою розчинення (ВКТР).

У деяких випадках взаємна розчинність двох рідин, що частково змішуються, збільшується при зниженні температури. Цей ефект спостерігається в тому випадку, коли при змішуванні виділяється тепло, зазвичай, в результаті хімічної реакції. При значному зниженні температури, але не нижче точки замерзання можна досягти нижньої критичної температури розчинення (НКТР). Можна припустити, що це системи, мають НКТР, мають і ВКТР (зворотне обов'язково). Однак у більшості випадків одна з рідин, що змішуються, кипить при температурі нижче ВКТР. У системи нікотин-вода НКТР дорівнює 61 ° С, а ВКТР становить 208 ° C. В інтервалі 61-208 ° C ці рідини обмежено розчинні, а поза цим інтервалу мають повну взаємну розчинність.

Тверді речовини.

Усі тверді речовини виявляють обмежену розчинність у рідинах. Їхні насичені розчини мають при даній температурі певний склад, який залежить від природи розчиненої речовини та розчинника. Так, розчинність хлориду натрію у воді у кілька мільйонів разів вище розчинності нафталіну у воді, а при розчиненні їх у бензолі спостерігається зворотна картина. Цей приклад ілюструє загальне правило, згідно з яким тверда речовина легко розчиняється в рідині, що має з ним подібні хімічні та фізичні властивості, але не розчиняється у рідині з протилежними властивостями.

Солі зазвичай легко розчиняються у воді та гірше – в інших полярних розчинниках, наприклад у спирті та рідкому аміаку. Однак розчинність солей теж істотно відрізняється: наприклад, нітрат амонію має в мільйони разів більшу розчинність у воді, ніж хлорид срібла.

Розчинення твердих речовин у рідинах зазвичай супроводжується поглинанням тепла, і відповідно до принципу Ле Шательє їхня розчинність повинна збільшуватися при нагріванні. Цей ефект можна використовувати для очищення речовин шляхом перекристалізації. Для цього їх розчиняють при високій температурі до отримання насиченого розчину, потім охолоджують розчин і після випадання розчиненої речовини в осад профільтровують. Є речовини (наприклад, гідроксид, сульфат та ацетат кальцію), розчинність яких у воді зі зростанням температури зменшується.

Тверді речовини, як і рідини, теж можуть розчинятися одна в одній повністю, утворюючи гомогенну суміш - твердий істинний розчин, аналогічний рідкому розчину. Частково розчинні одна в одній речовини утворюють два рівноважних сполучених твердих розчину, склади яких змінюються з температурою.

Коефіцієнт розподілу.

Якщо до рівноважної системи двох рідин, що не змішуються або частково змішуються, додати розчин будь-якої речовини, то воно розподіляється між рідинами у певній пропорції, не залежної від загальної кількості речовини, за відсутності хімічних взаємодій в системі. Це правило отримало назву закону розподілу, а відношення концентрацій розчиненої речовини у рідинах – коефіцієнта розподілу. Коефіцієнт розподілу приблизно дорівнює відношенню розчинності даної речовини у двох рідинах, тобто. речовина розподіляється між рідинами відповідно до його розчинностей. Ця властивість використовується для екстракції даної речовини з її розчину в одному розчиннику за допомогою іншого розчинника. Ще одним прикладом застосування є процес екстракції срібла з руд, до складу яких воно часто входить разом зі свинцем. Для цього до розплавленої руди додають цинк, який не змішується зі свинцем. Срібло розподіляється між розплавленим свинцем та цинком, переважно у верхньому шарі останнього. Цей шар збирають та відокремлюють срібло дистиляцією цинку.

Твір розчинності

(ПР). Між надлишком (осадом) твердої речовини M x B yта його насиченим розчином встановлюється динамічна рівновага, що описується рівнянням

Константа рівноваги цієї реакції дорівнює

і називається добутком розчинності. Вона стала при даних температурі і тиску і є величиною, на підставі якої розраховують розчинність осаду і змінюють її. Якщо в розчин додати сполуку, що дисоціює на іони, однойменні з іонами малорозчинної солі, то відповідно до виразу для ПР розчинність солі зменшується. При додаванні з'єднання, що реагує з одним з іонів, вона, навпаки, збільшиться.

Про деякі властивості розчинів іонних сполук.

Розчини– однорідна багатокомпонентна система, що складається з розчинника, розчинених речовин та продуктів їх взаємодії. Розчини можуть бути рідкими (морська вода), газоподібними (повітря) та твердими (сплави металів)

Розчинністьназивається здатність речовини розчинятися у тому чи іншому розчиннику. Мірою розчинності речовини за цих умов служить вміст її в насиченому розчині. Тому чисельно розчинність може бути виражена тими ж способами, що і склад, наприклад, відсотковим відношенням маси розчиненої речовини до маси насиченого розчину або кількістю розчиненої речовини, що міститься в 1 літрі насиченого розчину. Часто розчинність виражають також числом одиниць маси безводної речовини, що насичує за цих умов 100 одиниць маси розчинника; іноді виражену цим способом розчинність називають коефіцієнтом розчинності.

Речовини, що складаються з полярних молекул, та речовини з іонним типом зв'язку краще розчиняються у полярних розчинниках (вода, спирти, рідкий аміак), а неполярні – у неполярних розчинниках (бензол, сірковуглець).

Процес розчинності вибірковий і залежить від природи речовин та термодинамічних умов (тиску, температури).

Насиченимназивається розчин, що знаходиться в рівновазі з розчинною речовиною у вигляді окремої фази.

Константою розчинностіназивається кількість гр речовини, що утворює насичений розчин 100 гр розчинника за даних умов.

За розчинністю речовини поділяють на:

Добре розчинні (100 гр розчинника міститься більше 1 гр речовини)

Малорозчинні (100 гр розчинника міститься більше 1∙10 −3 гр)

Практично нерозчинні (в 100 г розчинника міститься менше 10 -3 гр)

Абсолютно нерозчинних речовин немає.

При розчиненні речовин завжди відбувається виділення чи поглинання тепла. Кількість теплоти, що виділяється або поглинається при розчиненні 1 моль речовини, називається теплотою розчинення.

РОЗЧИНЕННЯ ТВЕРДИХ ТІЛ:

Розчинення більшості твердих тіл супроводжується поглинанням тепла. Це пояснюється витратою кількості енергії на руйнування кристалічних ґрат твердого тіла, що зазвичай не повністю компенсується енергією, що виділяється при утворенні гідратів (сольватів). Додаючи принцип Ле Шательє до рівноваги між речовиною в кристалічному стані та її насиченим розчином

приходимо до висновку, що в тих випадках, коли речовина розчиняється з поглинанням енергії, підвищення температури має призводити до збільшення його розчинності. Якщо ж, енергія гідратації (сольватації) досить велика, щоб утворення розчину супроводжувалося виділенням енергії, розчинність із зростанням температури знижується. Це відбувається, наприклад, при розчиненні у воді лугів, багатьох солей літію, магнію, алюмінію.

При розчиненні твердих тіл у воді об'єм системи зазвичай незначно змінюється. Тому розчинність речовин, що у твердому стані, мало залежить від тиску.

РОЗЧИН РІДИН:

Рідини також можуть розчинятися у рідинах. Деякі їх необмежено розчинні одна в іншій, тобто. змішуються один з одним у будь-яких пропорціях, як, наприклад, спирт та вода, інші – взаємно розчиняються лише до певної межі.

Температура, за якої обмежена взаємна розчинність рідин перетворюється на необмежену, називається критичною температурою розчинення.

Як і у разі розчинення твердих тіл, взаємне розчинення рідин зазвичай не супроводжується значною зміною об'єму. Тому взаємна розчинність рідин мало залежить від тиску і помітно зростає лише за дуже високих тисків (близько тисяч атмосфер).

Якщо в систему, що складається з двох рідин, що не змішуються, ввести третю речовину, здатну розчинятися в кожній з цих рідин, то розчинена речовина буде розподілятися між обома рідинами пропорційно своїй розчинності в кожній з них.

Закон розподілу: «Речовина, здатна розчинятися у двох розчинниках, що не змішуються, розподіляється між ними так, що відношення його концентрацій у цих розчинниках при постійній температурі залишається постійним, незалежно від загальної кількості розчиненої речовини»:

Тут C 1 і C 2 – концентрації розчиненої речовини у першому та другому розчинниках; K – коефіцієнт розподілу.

РОЗЧИНЕННЯ ГАЗІВ :

При збільшенні тиску розчинність газу в рідині збільшується. За правилом Генрі маса розчиненого газу прямо пропорційна тиску.

Постійна Генрі залежить від температури, природи газу та розчинника. Об'єм розчиненого газу залежить від тиску.

При підвищенні температури розчинність газу рідини знижується.

Розчинення є складним фізико-хімічним процесом. Якщо розчинником є ​​вода, то процес розчинення називається гідратацією та утворюються кристалогідрати.

Процес розчинення відбувається у три стадії:

1) Руйнується зв'язок між молекулами та атомами розчиненої речовини та розчинника. Витрачається енергія – Q

2) Відбувається сольватація, процес якої супроводжується виділенням тепла.

3) Дифузія (Сольватуючі частинки рівномірно розподіляються по всьому об'єму). Відбувається поглинання тепла – Q.

Розчини - це однорідна маса або суміш, що складається з двох або більше речовин, в якій одна речовина виступає як розчинник, а інша - як розчиняються частинок.

Існує дві теорії трактування походження розчинів: хімічна, основоположником якої є Менделєєв Д. І., та фізична, запропонована німецьким та швейцарським фізиками Оствальдом та Арреніусом. Згідно з трактуванням Менделєєва, компоненти розчинника і речовин, що розчиняються, стають учасниками хімічної реакції з утворенням нестійких сполук цих самих компонентів або частинок.

Фізична ж теорія заперечує хімічну взаємодію між молекулами розчиняється і розчиняється речовин, пояснюючи процес утворення розчинів як рівномірний розподіл частинок (молекул, іонів) розчинника між частинками розчиняється субстанції внаслідок фізичного явища, що називається дифузією.

Класифікація розчинів за різними критеріями

На сьогодні немає єдиної системи класифікації розчинів, проте умовно види розчинів можна згрупувати за найбільш значущими критеріями, а саме:

I) За агрегатним станом виділяють: тверді, газоподібні та рідкі розчини.

II) За розмірами частинок розчиненої речовини: колоїдні та дійсні.

III) За ступенем концентрації частинок розчиненої речовини у розчині: насичені, ненасичені, концентровані, розведені.

IV) За здатністю проводити електричний струм: електроліти та неелектроліти.

V) За призначенням та сферою застосування: хімічні, медичні, будівельні, спеціальні розчини та ін.

Види розчинів за агрегатним станом

Класифікація розчинів по агрегатному стану розчинника наводиться у сенсі значення цього терміна. Прийнято вважати розчинами рідкі субстанції (причому як розчиняється може виступати як рідкий, так і твердий елемент), проте якщо врахувати той факт, що розчин - це гомогенна система з двох або декількох речовин, то цілком логічно визнати також і тверді розчини, і газоподібні. Твердими розчинами прийнято вважати суміші, наприклад, кількох металів, більше відомих у побуті як сплави. Газоподібні види розчинів - це суміші декількох газів, приклад - навколишнє повітря, яке представлене у вигляді сполуки кисню, азоту та вуглекислого газу.

Розчини за розміром розчинених частинок

Види розчинів за розміром розчинених частинок включають справжні (звичайні) розчини і розчиняється речовина розпадається на дрібні молекули або атоми, за розмірами наближені до молекул розчинника. При цьому справжні види розчинів зберігають початкові властивості розчинника лише злегка перетворюючи його під дією фізико-хімічних властивостей доданого в нього елемента. Наприклад: при розчиненні кухонної солі або цукру у воді вода залишається в тому ж агрегатному стані і тієї ж консистенції, практично такого ж кольору, змінюється лише її смак.

Колоїдні розчини відрізняються від звичайних тим, що компонент, що додається, розпадається не повністю, зберігаючи складні молекули і сполуки, розміри яких значно перевищують частинки розчинника, перевищуючи значення 1 нанометра.

Види концентрації розчинів

В одну і ту ж кількість розчинника можна додати різну кількість елемента, що розчиняється, на виході будемо мати розчини з різною концентрацією. Перерахуємо основні з них:

1. Насичені розчини характеризуються ступенем при якому розчинний компонент під впливом постійної величини температури і тиску більше не розпадається на атоми і молекули і розчин досягає фазової рівноваги. Насичені розчини також умовно можна розділити на концентровані, в яких розчиненого компонента можна порівняти з розчинником, і на розбавлені, де розчиненої речовини в кілька разів менше розчинника.
2. Ненасичені - це ті розчини, в яких речовина, що розчиняється, ще може розпадатися на дрібні частинки.
3. Пересичені розчини виходять тоді, коли змінюються параметри факторів, що впливають (температура, тиск), в результаті чого триває процес "дроблення" розчиненої речовини, його стає більше, ніж було за нормальних (звичайних) умов.

Електроліти та неелектроліти

Деякі речовини у розчинах розпадаються на іони, здатні проводити електричний струм. Такі гомогенні системи називають електролітами. До цієї групи входять кислоти, більшість солей. А розчини, які не проводять електричний струм, прийнято називати неелектролітами (майже всі органічні сполуки).

Групи розчинів за призначенням

Розчини є незамінними у всіх галузях народного господарства, специфіка яких створила такі види спеціальних розчинів, як медичні, будівельні, хімічні та інші.

Медичні розчини - це сукупність препаратів у формі мазей, суспензій, мікстур, розчинів для інфузій та ін'єкцій та інших лікарських форм, які застосовуються у медичних цілях для лікування та профілактики різних захворювань.

Види хімічних розчинів включають безліч гомогенних сполук, що використовуються в хімічних реакціях: кислоти, солі. Ці розчини можуть бути органічного або неорганічного походження, водні (морська вода) або безводні (на основі бензолу, ацетону тощо), рідкі (горілка) або тверді (латунь). Вони знайшли своє застосування у різних галузях національного господарства: хімічна, харчова, текстильна промисловість.

Види будівельних розчинів відрізняються в'язкою та густою консистенцією, через що їм більше підходить назва суміші.

Завдяки своїй здатності швидко твердіти вони з успіхом застосовуються як для кладки стін, стель, конструкцій, що несуть, а також для оздоблювальних робіт. Є водні розчини, найчастіше трикомпонентні (розчинник, цемент різних маркувань, заповнювач), де як наповнювач використовується пісок, глина, щебінь, вапно, гіпс та інші будівельні матеріали.

Такі розчини характеризуються повною гомогенністю завдяки однаковим розмірам частинок розчиненої речовини та розчинника та відсутності поверхонь поділу між ними. Справжні розчини – це однофазні дисперсні системи. Справжні розчини характеризуються великою міцністю зв'язку між розчиненою рідиною та розчинником. Розчинена рідина (речовина) надалі не відокремлюється від розчинника, залишається рівномірно розподіленою в розчиннику. Справжній розчин зберігає гомогенність невизначено довгий час, якщо тільки в ньому не відбувається ніяких вторинних мимовільних процесів (наприклад, гідролізу, окислення, фотосинтезу). Справжні розчини бувають іонно-дисперсними та молекулярно-дисперсними. Розмір частинок у перших становить менше 1 нм, а розчинена речовина знаходиться у вигляді окремих гідратованих іонів та молекул у рівноважних кількостях. Справжні розчини завжди прозорі, вони не повинні містити завислих частинок та осаду. Особливістю справжніх розчинів є те, що вони гомогенні навіть під час розгляду в електронний мікроскоп. Компоненти, що входять до їх складу, не можуть бути поділені у спосіб. Справжні розчини добре дифундують. До цієї групи відносяться розчини електролітів і неелектролітів, таких як глюкоза, хлорид натрію, спирт, магнію сульфат і т.д.

Справжні розчини високомолекулярних сполук є молекулярно-дисперсними системами, утвореними дифільними макромолекулами. З одного боку, вони є однофазними гомогенними системами (як і справжні розчини), а з іншого - мають деякі особливості, що зближують їх з колоїдними розчинами (рух молекул, подібний до броунівського, малі швидкості дифузії, нездатність до діалізу, підвищена здатність до утворення молекулярних комплексів та деякі інші).

Колоїдні розчини. Колоїдний розчин - це гетерогенна дисперсійна система, в якій частинки розчиненої речовини мають ультрамікроскопічний (колоїдний) ступінь дроблення. Розмір частинок дисперсної фази становить 1-100 нм. Навіть електронні імерсійні мікроскопи не завжди дають можливість візуально виявити частинки дисперсійної фази колоїдних розчинів. До колоїдних розчинів відносяться золі, розмір часток у них досить великий і становить більше 1/2 довжини світлової хвилі, тому світло не може вільно проходити через них і піддається більшому або меншому розсіюванню. Завдяки світлорозсіянню золі характеризуються феноменом Тиндаля, тобто. завжди, особливо у відбитому світлі, здаються опалесцентними, каламутними. На відміну від справжніх розчинів золі мають дуже малий осмотичний тиск і, як наслідок, високий рівень лабільності. Елементарними одиницями у золях є складні структурні електронейтральні агрегати – міцели. Міцели перебувають у стані електролітичної дисоціації і складаються з масивного поливалентного іона - гранули та відповідної кількості протилежно заряджених іонів звичайного розміру - протиіонів. Ядро гранули є кристалічний комплекс електронейтральних атомів або молекул. Зовнішня (активна) частина гранули є адсорбційною оболонкою (сферою). Вона складається із іонів одного знака. Протиіони розташовуються в інтерміцелярній рідині по сусідству з гранулами і мають деяку можливість самостійного руху. Така будова золів зумовлює їх властивості.

Суспензії (suspensio) – це такі системи, які складаються з роздробленої твердої речовини та рідкої фази. Розмір часток у них коливається від 0,1 до 50 мкм та більше (грубодисперсні системи). Суспензії гетерогенні, але на відміну колоїдних розчинів це каламутні рідини, частки яких видно під звичайним мікроскопом. Ці рідини седиментують, їх частки затримуються навіть крупнопористими матеріалами, що фільтрують. Вони не схильні до діалізу та дифузії.

Емульсії (emulsus) є дисперсні системи, в яких і дисперсна фаза, і дисперсійне середовище представлені взаємонерозчинними або мало взаєморозчинними рідинами. Емульсії відносяться до грубодисперсних систем, в яких розмір дисперсних частинок (краплин) коливається в межах від 1 до 150 мкм, але в деяких випадках вони бувають більш високодисперсними.

Комбіновані дисперсні системи включають екстракційні лікарські форми (настої, відвари, слизу). Вони діючі речовини можуть бути як у розчиненому вигляді, і у вигляді тонких суспензій і емульсій. Крім того, комбіновані дисперсні системи можуть виходити в результаті поєднань речовин, що по-різному розподіляються в рідкому середовищі.

Рідкі лікарські форми поділяють на:

· Препарати для зовнішнього,

· Внутрішнього

· Ін'єкційного застосування.

Рідкі лікарські форми для внутрішнього застосування називаються мікстурами (від лат. mixturae - «змішувати»), дисперсійним середовищем у них є лише вода. Мікстури містять три інгредієнти та більше. Грубі дисперсії (частинки розміром 5-10 мкм), що швидко осідають і тому перед вживанням збовтуються, в аптечній практиці зазвичай називають мікстурами, що збовтуються - mixturae agitandae (від лат. agito - «трясти»). Більш тонкі розчини, що за ступенем дисперсності наближаються до зол, називають каламутними мікстурами - mixturae turbidae (від латів. turbidus - «каламутний»).

Мікстури, як правило, дозуються столовими (15 мл), десертними (10 мл) та чайними (5 мл) ложками. Розчини для прийому внутрішньо призначають зазвичай у кількості 5-15 мл, а також у краплях, які перед вживанням розводять невеликою кількістю води або молока (масляні розчини).

Рідкі лікарські форми для зовнішнього застосування призначаються як полоскань, примочок, розтирань, клізм, крапель. Дисперсійним середовищем у них, крім води, можуть бути етанол, гліцерин, різні олії та інші рідини.

Розчинення

Розчинення (перемішування рідин, а також рідин і твердих тіл) - основна стадія виготовлення розчинів, що застосовуються зовнішньо, всередину та у вигляді ін'єкцій, є досить частою операцією при виготовленні ліків. Найбільш важливим із усіх фізико-хімічних властивостей речовин є їхня здатність розчинятися у воді або інших розчинниках, тобто. розчинність. Розчинність кількісно визначається концентрацією насиченого розчину за цих умов. Вона може бути виражена тими ж способами, що і концентрація (у відсотках розчиненої речовини або в молях на літр розчину), проте найчастіше розчинність виражають числом грамів даної речовини, що розчиняються у 100 мл розчинника за певної температури. Показники розчинності у різних розчинниках наведені у приватних статтях. Так, наприклад, кислота ацетилсаліцилова мало розчинна у воді (розчинна у гарячій воді), легко - у спирті, у розчинах їдких та вуглекислих лугів.

Велику роль при перемішуванні рідин і приготуванні розчинів грає природа речовини, що розчиняється, і розчинника. Одна і та ж речовина різною мірою розчиняється в різних розчинниках, і навпаки - різні речовини поєднуються з тим самим розчинником по-різному.

З практичної сторони важливим керівним правилом, що дозволяє до певної міри розібратися в загальних закономірностях розчинності, є давній принцип - "подібне розчиняється в подібному" встановлений ще алхіміками. ("Similia similibus solventur").

Будь-який розчин складається з розчиненої речовини та розчинника, тобто. середовища, в якому ця речовина рівномірно розподілена у вигляді молекул або ще дрібніших частинок - іонів. Але не завжди легко визначити, яка речовина є розчинником, а яка - розчиненою речовиною. Як правило, розчинником вважають той компонент, який у чистому вигляді існує в тому ж агрегатному стані, що отриманий розчин. Наприклад, у разі водного розчину хлориду натрію розчинником є ​​вода. У тому випадку, якщо обидва компоненти до розчинення перебували в однаковому агрегатному стані (наприклад, вода і спирт), розчинником зазвичай вважається компонент, взятий у більшій кількості.

розчином називають гомогенну систему, що складається із двох або більше компонентів.

Один із компонентів розчину - розчинник,решта - розчинені речовини. Розчинником зазвичай вважають той компонент, чий агрегатний стан не змінюється під час утворення розчину. Якщо обидва компоненти знаходяться в однаковому агрегатному стані, розчинником є ​​той компонент, який знаходиться в більшій кількості.

Розчини бувають насиченими, ненасиченими та пересиченими.

Насичений розчин- це розчин, який у рівновазі з твердою фазою розчиненої речовини, тобто. містить максимально можливу кількість розчиненої речовини за даної температури.

Ненасичений розчин- це розчин, концентрація якого менша за концентрацію насиченого розчину.

Пересичений розчин- це розчин, в якому розчиняється речовини міститься більше, ніж у насиченому при даній температурі.

Розчинністьназивають здатність однієї речовини розчиняються в іншому. Кількісно розчинність твердих речовин та рідин визначається коефіцієнтом розчинності. Коефіцієнт розчинностівиражається масою речовини, що розчиняється за цих умов 100 г розчинника з утворенням насиченого розчину. Зазвичай речовину вважають розчинним (р), якщо величина коефіцієнта розчинності перевищує 1. При коефіцієнті розчинності від 1 до 0,01 речовина мало розчинно (м). При коефіцієнті розчинності менше 0,01 речовина практично нерозчинно (н).

Розчинення речовин часто супроводжується виділенням чи поглинанням теплоти. Що є наслідком хімічної взаємодії розчиненої речовини із розчинником. Цей процес називається гідратацією, якщо розчинник - вода, або сольватацієюякщо взятий неводний розчинник. При цьому утворюються сполуки, які відповідно називаються гідратамиі сольватами.

Гідрати зазвичай не стійкі речовини. Але деякі з них настільки міцні, що вода входить до складу кристалів розчиненої речовини. Такі речовини називаються кристалогідратами ,а вода, що міститься в них, називається кристалізаційної .

Склад кристалогідрату зображується формулою, яка показує скільки кристалізаційної води міститься в кристалогідраті:

- мідний купорос(кристалогідрат сульфату міді) - CuSO 4 · 5H 2 O;

- глауберова сіль(кристалогідрат сульфату натрію) - Na 2 SO 4 · 10H 2 O.