Розчинна речовина і розчинник
Обов’язковими компонентами будь-якого розчину є розчинник і розчинена речовина. Розчинником звичайно називають компонент, агрегатний стан якого таке ж, як у розчину в цілому. У практиці частіше користуються розчинами, в яких розчинника набагато більше, ніж розчиненої речовини. Розчинені речовини можуть бути взяті в будь-якому агрегатному стані. Крім того, в одному розчині може бути розчинене кілька речовин. Типовим прикладом такого розчину служить морська вода. У нашому курсі ми будемо розглядати тільки такі розчини, де розчинником є вода. Якщо взяти, наприклад, кухонну сіль або цукор, або марганцевокислий калій і помістити їх у воду, то ми помітимо, як кількість твердої солі або іншої речовини поступово зменшується – йде розчинення; при цьому вода, в якій розчинилося речовина, змінює свої властивості вона набуває смак, забарвлення, змінюються її температура кипіння замерзання, питома вага, електропровідність і т. д.
Змінюють властивості і розчиняються речовини. Вони вже не є твердими. Суха кухонна сіль, наприклад, не проводить електричний тієї, вода теж не проводить струм, а водний розчин кухонної солі електро-дроти. Нарешті, при розчиненні дуже часто спостерігається виділення або поглинання тепла. Причиною цього є різні фізичні та хімічні процеси, що відбуваються при розчиненні. Однак якщо випарувати з розчину воду, то можна знову отримати кухонну сіль, причому в тій же кількості, що і до розчинення.
Виникає питання чи можна розглядати розчини як механічні суміші? Але в механічних сумішах кожен компонент зберігає свої властивості, а в розчинах властивості компонентів змінюються. Виходячи з цього, а також з того, що в розчині можуть відбуватися хімічні реакції, Д. І. Менделєєв запропонував розглядати розчини “… як рідкі, неміцні, певні хімічні сполуки в змозі дисоціації”.
Разом з тим розчини не можна вважати хімічними сполуками в повному розумінні цього слова, так як розчин одного і того ж речовини може мати різний кількісний склад, а у хімічної сполуки склад постійний. Іншими словами, кількість розчиненої речовини і розчинника в розчині може бути різним.
Таким чином, розчинами можна назвати фізико-хімічні дисперсні системи, що складаються з двох або декількох речовин та їх неміцних хімічних сполук.
– Визначення розчинів запишіть у зошит.
■ 3. Який з компонентів розчину слід вважати розчинником?
4. Чи можна вважати розчини механічними сумішами? Чому?
5. Чи можна вважати розчини хімічними сполуками? Чому? (Див. Відповідь)
При розчиненні частинки розчиняється речовини з усіх боків окружаются молекулами розчинника. Між молекулами розчиняється речовини і розчинника починають активно діяти сили міжмолекулярної тяжіння, які, врешті-решт, долають сили зчеплення між молекулами розчиняється речовини і відривають їх один від одного. При цьому молекули розчиняється речовини внаслідок дифузії поступово рівномірно розподіляються по всьому об’єму розчину. Така суть процесу розчинення в простому випадку, якби між розчинником і розчиненим речовиною не відбувалося хімічних процесів.
При розчиненні твердих речовин руйнування кри-сталліческой решітки розчиняється речовини і розподіл його молекул у великому обсязі завжди супроводжується поглинанням тепла і тягне за собою охолодження розчину. Якщо, наприклад, помістити в склянку з водою кристали аміачної селітри NH4NО3 і поставити склянку на шматочок вологого картону, то картон примерзне до склянки, так як температура розчину падає нижче 0 °.
■ 6. Поясніть, у чому сутність процесу розчинення.
7. Чому процес розчинення є ендотермічною процесом? (Див. Відповідь)
З іншого боку, при розчиненні у воді сірчаної кислоти або лугу розчин дуже сильно розігрівається і може навіть закипіти. Виділення тепла не можна пояснити, якщо розглядати розчинення як просте змішування. Пояснення цьому явищу дає гідратне теорія розчинів Д. І. Менделєєва.
Як вже говорилося, Д. І. Менделєєв розглядав процес розчинення як складне взаємодія розчинника і розчиненої речовини. Вивчаючи властивості водних розчинів сірчаної кислоти, спирту і ряду інших речовин, Д. І. Менделєєв прийшов до висновку, що розчини являють собою системи, що складаються не тільки з розчинника і розчиненої речовини, але й з продуктів їх взаємодії – гідратних з’єднань різного складу – гідратів.
Пояснюючи це явище, Д. І. Менделєєв припустив, що в розчині між молекулами розчиняється речовини і розчинника виникають сили міжмолекулярної тяжіння, в результаті чого відбувається, як було зазначено вище, розчинення і молекули розчиненої речовини виявляються оточеними оболонкою з молекул розчинника. Така оболонка називається сольватной. Якщо розчинником є вода, то оболонка називається гідратної.
Гидратная оболонка іноді настільки міцно утримується молекулою розчиненої речовини, що не руйнується навіть при випаровуванні розчину, а утворює хімічні сполуки – кристалогідрати, наприклад CuSО4 – 5H2О. Процесу утворення гідратів – хімічний процес, що супроводжується виділенням тепла. У вже згаданому прикладі з аміачною селітрою також відбувається процес гідратації, але ендотермічні процеси переважають.
■ 8. Чим відрізняються теплові явища, що відбуваються при розчиненні сірчаної кислоти, від теплових явищ при розчиненні аміачної селітри? 9. Як пояснює явища, названі в попередньому питанні, гідратне теорія розчинів Д. І. Менделєєва? (Див. Відповідь)
(2 votes, average: 4.00 out of 5)