Раствор: различия между версиями
imported>Bookvaedina м Защитил страницу раствор: привлекательная для вандалов страница ([Редактирование=Разрешено только автоподтверждённым участникам] (бессрочно) [Переименование=Разрешено только автоподтверждённым участникам] (бессрочно)) |
imported>Dmitru |
||
| Строка 1: | Строка 1: | ||
{{ | {{другие значения|Раствор (значения)}} | ||
{{ | {{Перенаправление|Растворы}} | ||
{{Переработать|дата=2019-05-30}} | |||
[[Файл:SaltInWaterSolutionLiquid.jpg|thumb|right|Растворение поваренной соли (NaCl) в воде]] | |||
[[Файл:3D model hydrogen bonds in water.svg|thumb|right|150px|[[Вода]] является хорошим растворителем, поскольку молекулы полярны и способны образовывать водородные связи (1).]] | |||
'''Раство́р''' — однородная ([[Гомогенная система|гомогенная]]) система, в состав которой входят молекулы (атомы, ионы) двух или более типов, причём доля частиц каждого типа может непрерывно меняться в определённых пределах. | |||
От [[Механическая смесь веществ|механической смеси]] раствор отличается однородностью, от [[химическое соединение|химического соединения]] — непостоянством состава. | |||
''[[Растворитель]]'' — компонент, агрегатное состояние которого не изменяется при образовании раствора, а при одинаковом агрегатном состоянии компонентов находится в избытке. | |||
В зависимости от [[агрегатное состояние|агрегатного состояния]] раствор может быть газовым (то же, что смесь газов), жидким или [[твёрдый раствор|твёрдым]]. Обычно, говоря о растворе, имеют в виду жидкий раствор. | |||
Образование того или иного типа раствора обусловливается интенсивностью межмолекулярного, [[межатомное взаимодействие|межатомного]], межионного или другого вида взаимодействия, то есть теми же силами, которые определяют возникновение того или иного [[агрегатное состояние|агрегатного состояния]]. Отличия: образование раствора зависит от характера и интенсивности взаимодействия частиц ''разных'' веществ<ref name="akhmetov">''Н. С. Ахметов'' «Общая и неорганическая химия» [http://www.ximicat.com/ebook.php?file=ahmetov.djvu&page=32 Раздел III, Агрегатное состояние. Растворы)] {{Wayback|url=http://www.ximicat.com/ebook.php?file=ahmetov.djvu&page=32 |date=20100201180425 }}</ref>. | |||
| | |||
| | |||
< | По сравнению с индивидуальными веществами по структуре растворы сложнее<ref name="akhmetov"/>. | ||
Также существуют молекулярные растворы (неэлектролитов) и растворы [[электролит]]ов. | |||
По содержанию процентной концентрации различают [[Разбавленный раствор|разбавленные]] (с небольшим содержанием) и [[Концентрированный раствор|концентрированные]] растворы (с большим содержанием растворенного вещества). Это одни из основных видов растворов по содержанию концентрированного вещества. | |||
| | |||
Химическое взаимодействие растворенного вещества с растворителем в некоторых случаях приводит к [[Диссоциация (химия)|диссоциации]]. Частицы (как ионы, образовавшиеся в результате диссоциации, так и недиссоциированные молекулы) часто взаимодействуют с растворителем, с образованием структур, которые называются сольватами (гидратами, если речь о водных растворах). Этот процесс называют [[сольватация|сольватацией]] (гидратацией). Гидратную теорию растворов предложил русский учёный [[Менделеев, Дмитрий Иванович|Д. И. Менделеев]]. | |||
== | == Твёрдые, жидкие, газообразные растворы == | ||
Чаще всего под раствором подразумевается жидкое [[вещество]], например, раствор [[соли]] или [[Спирты|спирта]] в [[вода|воде]] (или даже раствор [[золото|золота]] в [[ртуть|ртути]] — [[амальгама]]). | |||
Существуют также растворы [[газ]]ов в жидкостях, газов в газах и жидкостей в жидкостях, в последнем случае растворителем считается вода, или же компонент, которого больше. | |||
В химической практике обычно под растворами понимают гомогенные системы, растворитель может быть жидким ([[водный раствор]]), твёрдым ([[твёрдый раствор]]), газообразным. Однако нередко допускается и [[гетерогенность]] — см. «[[Золи]]». | |||
== | == Истинные и коллоидные растворы == | ||
Коллоидные и истинные/молекулярные растворы (изучением коллоидных систем занимается [[коллоидная химия]]) отличаются главным образом размерами частиц. | |||
== | В истинных растворах размер частиц менее 1 нм, частицы в таких растворах невозможно обнаружить оптическими методами; в то время как в коллоидных растворах размер частиц 1 нм — 100 нм<ref>{{ХЭ|т=2|статья=Золи}}</ref>, частицы в таких растворах можно обнаружить при помощи [[ультрамикроскоп]]а (см. [[эффект Тиндаля]]). | ||
== | == Растворение == | ||
Растворение — физико-химический процесс, где происходит взаимодействие между [[частица]]ми, образующими раствор. Происходит в результате взаимодействия [[атом]]ов ([[молекула|молекул]]) [[растворитель|растворителя]] и растворённого вещества и сопровождается увеличением [[Термодинамическая энтропия|энтропии]] при растворении твёрдых веществ и её уменьшением при растворении газов. При растворении [[Термодинамическая фаза|межфазная]] граница исчезает, при этом многие [[физические свойства]] раствора (например, плотность, вязкость, иногда — цвет, и другие) меняются. | |||
В случае химического взаимодействия [[Растворитель|растворителя]] и растворённого вещества сильно меняются и [[химические свойства]] — например, при растворении газа [[хлороводород]]а в воде образуется жидкая [[соляная кислота]]. | |||
При растворении кристаллических веществ, растворимость которых увеличивается с увеличением температуры, происходит охлаждение раствора ввиду того, что у раствора внутренняя энергия больше, чем у кристаллического вещества и растворителя, взятых отдельно. Например, кипяток, в котором растворяют сахар, сильно охлаждается<ref>{{книга|заглавие=Элементарный учебник физики: Учебное пособие. В 3 т. |часть=§275. Охлаждяющие смеси|ответственный=Под ред. [[Ландсберг, Григорий Самуилович|Г. С. Ландсберга]]|том=1. Механика. Теплота. Молекулярная физика|издание=13-е изд|издательство=ФИЗМАТЛИТ|место=М.|год=2003|страницы=512—513}}</ref>. | |||
{{ | |||
| | |||
| | |||
| | |||
| | |||
| | |||
| | |||
| | |||
}} | |||
== | == Стадии растворения кристаллических веществ в воде == | ||
# Разрушение [[Кристаллическая решётка|кристаллической решетки]] (физическая сторона процесса). Происходит с поглощением теплоты, то есть ''ΔН<sub>1</sub>>0''; | |||
# Взаимодействие [[Частица|частиц]] вещества с [[молекула]]ми [[Вода|воды]] (химическая сторона процесса). Происходит с выделением теплоты, то есть ''ΔН<sub>2</sub>''<0; | |||
# Суммарный [[Тепловой эффект химической реакции|тепловой эффект]]: ''ΔН = ΔН<sub>1</sub> + ΔН<sub>2</sub>.'' | |||
== | == Растворы электролитов и неэлектролитов == | ||
[[Электролит]]ы — вещества, проводящие в расплавах или водных растворах электрический ток. В расплавах или водных растворах они диссоциируют на ионы. | |||
Неэлектролиты — вещества, водные растворы и расплавы которых не проводят электрический ток, так как их молекулы не диссоциируют на ионы. | |||
[[Электролит]]ы при растворении в подходящих растворителях ([[вода]], другие [[Полярный растворитель|полярные растворители]]) диссоциируют на [[ион]]ы. Сильное физико-химическое взаимодействие при растворении приводит к сильному изменению свойств раствора (химическая теория растворов). | |||
| | |||
Вещества, которые в тех же условиях на ионы не распадаются и электрический ток не проводят, называются неэлектролитами. | |||
К [[электролит]]ам относятся кислоты, основания и почти все соли, к неэлектролитам — большинство органических соединений, а также вещества, в молекулах которых имеются только ковалентные неполярные или малополярные связи. | |||
== | == Растворы полимеров == | ||
Растворы высокомолекулярных веществ [[Высокомолекулярные соединения|ВМС]] — [[белки|белков]], [[углевод]]ов и др. обладают одновременно многими свойствами истинных и коллоидных растворов. | |||
== | == [[Концентрация растворов]] == | ||
В зависимости от цели для описания [[Концентрация растворов|концентрации растворов]] используются разные [[физические величины]]. | |||
* '''Ненасыщенный раствор''' — раствор, в котором [[Концентрация растворов|концентрация]] растворённого вещества меньше, чем в насыщенном растворе, и в котором при данных условиях можно растворить ещё некоторое его количество. | |||
* '''Насыщенный раствор''' — раствор, в котором растворённое вещество при данных условиях достигло максимальной [[Концентрация растворов|концентрации]] и больше не растворяется. Осадок данного вещества находится в [[Химическое равновесие|равновесном]] состоянии с веществом в растворе. | |||
* '''Пересыщенный раствор''' (изредка используется термин ''перенасыщенный'') — раствор, содержащий при данных условиях больше растворённого вещества, чем в насыщенном растворе. Пересыщенные растворы неустойчивы, избыток вещества легко выпадает в осадок. Такой раствор нельзя получить путём растворения в нормальных условиях, обычно пересыщенный раствор получают охлаждением раствора, насыщенного при более высокой температуре ([[пересыщение]]). | |||
* '''Концентрированный раствор''' — раствор с высоким содержанием растворённого вещества в противоположность [[разбавленный раствор|разбавленному раствору]], содержащему малое количество растворённого вещества. Деление растворов на концентрированные и разбавленные не связано с делением на насыщенные и ненасыщенные. Так насыщенный 0,0000134[[молярность|М]] раствор хлорида [[серебро|серебра]] является очень разбавленным, а 4[[молярность|М]] раствор бромида [[калий|калия]], будучи очень концентрированным, не является насыщенным. | |||
* '''[[Разбавленный раствор]]''' — раствор с низким содержанием растворённого вещества. Отметим, что не всегда разбавленный раствор является ненасыщенным — например, насыщенный 0,0000134М раствор практически нерастворимого [[хлорид серебра|хлорида серебра]] является очень разбавленным. Граница между разбавленным и [[Концентрированный раствор|концентрированным]] растворами весьма условна. | |||
== | == Способы выражения состава растворов == | ||
Состав раствора количественно характеризуется множеством показателей. Вот некоторые из наиболее важных: | |||
* [[Концентрация смеси|Концентрации]] (размерные величины): 1. [[Молярная концентрация]] (молярность) — это количество молей растворённого вещества в литре раствора. [моль/л] 2. [[Массовая концентрация]] — это масса растворённого вещества в литре раствора. [г/л] 3. [[Концентрация смеси|Моляльная концентрация]] (моляльность) — это количество молей растворённого вещества в 1000 граммах растворителя. [моль/1000 г. растворителя] 4. [[Нормальная концентрация]] (нормальность) — это количество молей химического эквивалента растворённого вещества в литре раствора. [моль-экв/л] | |||
* Доли (безразмерные величины): 1. [[Мольная доля]] — это отношение числа молей растворённого компонента к общему числу молей раствора. 2. [[Массовая доля]] — это отношение массы растворённого компонента к общей массе раствора. 3. [[Объёмная доля]] (для смесей газов и растворов жидкостей) — это отношение объёма растворённого компонента к сумме объёмов растворителя и растворённого вещества до начала процесса растворения. | |||
* Доли также могут быть выражены и в процентах: [[Концентрация смеси|Процентная концентрация]] — это масса растворённого вещества к 100 граммам раствора. | |||
==== | == См. также == | ||
* [[Эмульсия]] | |||
* [[Гели]] | |||
* [[Нанодисперсия]] | |||
* [[Эвтектика]] | |||
* [[Электролитическая диссоциация]] | |||
* [[Сольватохромизм]] | |||
== | == Примечания == | ||
{{примечания}} | |||
=== | == Литература == | ||
{{ | * {{ФЭ|4|статья=Растворы}} | ||
| | * {{ХЭ|т=4|статья=Растворы}} | ||
| | * {{книга|автор=[[Шахпаронов, Михаил Иванович|Шахпаронов М. И.]]|заглавие=Введение в молекулярную теорию растворов|место=М.|издательство=Государственное издательство технико-теоретической литературы|год=1956|страниц=508}} | ||
| | * Термодинамическая теория растворов : Учеб. пос. для студ. вузов (Химия) / ''[[Дуров, Владимир Алексеевич|В. А. Дуров]], [[Агеев, Евгений Петрович|Е. П. Агеев]]''. - 2-е изд., испр. - Москва : УРСС, 2003. - 245 с.; ISBN 5-354-00190-0. | ||
| | * {{книга|автор=Реми Г.|заглавие=Курс неорганической химии|место=М.|издательство=Издательство иностранной литературы|год=1963, 1966|том=1—2}} | ||
| | * {{книга | ||
| | |год=1992 | ||
| | |заглавие=Introduction to Organic Chemistry | ||
|издание=4th ed. | |||
|издательство=Macmillan Publishing Company, New York | |||
|id=ISBN 0-02-418170-6 | |||
|ref=Streitwieser | |||
|язык= | |||
|автор=Streitwieser, Andrew; Heathcock, Clayton H., Kosower, Edward M. | |||
}} | }} | ||
== | == Ссылки == | ||
* {{Из|Кругосвет|http://krugosvet.ru/enc/nauka_i_tehnika/himiya/RASTVORI.html|заглавие=Растворы}} | |||
* {{Из|http://samlib.ru/a/anemow_e_m/ege-6.shtml|заглавие=Растворы, системы дисперсные и коллоидные. Базовая терминология}} | |||
{{Внешние ссылки}} | |||
{{Термодинамические состояния вещества}} | |||
[[Категория:Растворы]] | |||
[[Категория:Тепломассообмен]] | |||
[[Категория:Гидраты]] | |||
Текущая версия от 22:45, 26 декабря 2025
Ошибка скрипта: Модуля «hatnote» не существует.{{#if: | }} Шаблон:Перенаправление Шаблон:Переработать
Раство́р — однородная (гомогенная) система, в состав которой входят молекулы (атомы, ионы) двух или более типов, причём доля частиц каждого типа может непрерывно меняться в определённых пределах.
От механической смеси раствор отличается однородностью, от химического соединения — непостоянством состава.
Растворитель — компонент, агрегатное состояние которого не изменяется при образовании раствора, а при одинаковом агрегатном состоянии компонентов находится в избытке.
В зависимости от агрегатного состояния раствор может быть газовым (то же, что смесь газов), жидким или твёрдым. Обычно, говоря о растворе, имеют в виду жидкий раствор.
Образование того или иного типа раствора обусловливается интенсивностью межмолекулярного, межатомного, межионного или другого вида взаимодействия, то есть теми же силами, которые определяют возникновение того или иного агрегатного состояния. Отличия: образование раствора зависит от характера и интенсивности взаимодействия частиц разных веществ<ref name="akhmetov">Н. С. Ахметов «Общая и неорганическая химия» Раздел III, Агрегатное состояние. Растворы) Шаблон:Wayback</ref>.
По сравнению с индивидуальными веществами по структуре растворы сложнее<ref name="akhmetov"/>.
Также существуют молекулярные растворы (неэлектролитов) и растворы электролитов.
По содержанию процентной концентрации различают разбавленные (с небольшим содержанием) и концентрированные растворы (с большим содержанием растворенного вещества). Это одни из основных видов растворов по содержанию концентрированного вещества.
Химическое взаимодействие растворенного вещества с растворителем в некоторых случаях приводит к диссоциации. Частицы (как ионы, образовавшиеся в результате диссоциации, так и недиссоциированные молекулы) часто взаимодействуют с растворителем, с образованием структур, которые называются сольватами (гидратами, если речь о водных растворах). Этот процесс называют сольватацией (гидратацией). Гидратную теорию растворов предложил русский учёный Д. И. Менделеев.
Твёрдые, жидкие, газообразные растворы
Чаще всего под раствором подразумевается жидкое вещество, например, раствор соли или спирта в воде (или даже раствор золота в ртути — амальгама).
Существуют также растворы газов в жидкостях, газов в газах и жидкостей в жидкостях, в последнем случае растворителем считается вода, или же компонент, которого больше.
В химической практике обычно под растворами понимают гомогенные системы, растворитель может быть жидким (водный раствор), твёрдым (твёрдый раствор), газообразным. Однако нередко допускается и гетерогенность — см. «Золи».
Истинные и коллоидные растворы
Коллоидные и истинные/молекулярные растворы (изучением коллоидных систем занимается коллоидная химия) отличаются главным образом размерами частиц.
В истинных растворах размер частиц менее 1 нм, частицы в таких растворах невозможно обнаружить оптическими методами; в то время как в коллоидных растворах размер частиц 1 нм — 100 нм<ref>Шаблон:ХЭ</ref>, частицы в таких растворах можно обнаружить при помощи ультрамикроскопа (см. эффект Тиндаля).
Растворение
Растворение — физико-химический процесс, где происходит взаимодействие между частицами, образующими раствор. Происходит в результате взаимодействия атомов (молекул) растворителя и растворённого вещества и сопровождается увеличением энтропии при растворении твёрдых веществ и её уменьшением при растворении газов. При растворении межфазная граница исчезает, при этом многие физические свойства раствора (например, плотность, вязкость, иногда — цвет, и другие) меняются.
В случае химического взаимодействия растворителя и растворённого вещества сильно меняются и химические свойства — например, при растворении газа хлороводорода в воде образуется жидкая соляная кислота.
При растворении кристаллических веществ, растворимость которых увеличивается с увеличением температуры, происходит охлаждение раствора ввиду того, что у раствора внутренняя энергия больше, чем у кристаллического вещества и растворителя, взятых отдельно. Например, кипяток, в котором растворяют сахар, сильно охлаждается<ref>Шаблон:Книга</ref>.
Стадии растворения кристаллических веществ в воде
- Разрушение кристаллической решетки (физическая сторона процесса). Происходит с поглощением теплоты, то есть ΔН1>0;
- Взаимодействие частиц вещества с молекулами воды (химическая сторона процесса). Происходит с выделением теплоты, то есть ΔН2<0;
- Суммарный тепловой эффект: ΔН = ΔН1 + ΔН2.
Растворы электролитов и неэлектролитов
Электролиты — вещества, проводящие в расплавах или водных растворах электрический ток. В расплавах или водных растворах они диссоциируют на ионы.
Неэлектролиты — вещества, водные растворы и расплавы которых не проводят электрический ток, так как их молекулы не диссоциируют на ионы. Электролиты при растворении в подходящих растворителях (вода, другие полярные растворители) диссоциируют на ионы. Сильное физико-химическое взаимодействие при растворении приводит к сильному изменению свойств раствора (химическая теория растворов).
Вещества, которые в тех же условиях на ионы не распадаются и электрический ток не проводят, называются неэлектролитами.
К электролитам относятся кислоты, основания и почти все соли, к неэлектролитам — большинство органических соединений, а также вещества, в молекулах которых имеются только ковалентные неполярные или малополярные связи.
Растворы полимеров
Растворы высокомолекулярных веществ ВМС — белков, углеводов и др. обладают одновременно многими свойствами истинных и коллоидных растворов.
В зависимости от цели для описания концентрации растворов используются разные физические величины.
- Ненасыщенный раствор — раствор, в котором концентрация растворённого вещества меньше, чем в насыщенном растворе, и в котором при данных условиях можно растворить ещё некоторое его количество.
- Насыщенный раствор — раствор, в котором растворённое вещество при данных условиях достигло максимальной концентрации и больше не растворяется. Осадок данного вещества находится в равновесном состоянии с веществом в растворе.
- Пересыщенный раствор (изредка используется термин перенасыщенный) — раствор, содержащий при данных условиях больше растворённого вещества, чем в насыщенном растворе. Пересыщенные растворы неустойчивы, избыток вещества легко выпадает в осадок. Такой раствор нельзя получить путём растворения в нормальных условиях, обычно пересыщенный раствор получают охлаждением раствора, насыщенного при более высокой температуре (пересыщение).
- Концентрированный раствор — раствор с высоким содержанием растворённого вещества в противоположность разбавленному раствору, содержащему малое количество растворённого вещества. Деление растворов на концентрированные и разбавленные не связано с делением на насыщенные и ненасыщенные. Так насыщенный 0,0000134М раствор хлорида серебра является очень разбавленным, а 4М раствор бромида калия, будучи очень концентрированным, не является насыщенным.
- Разбавленный раствор — раствор с низким содержанием растворённого вещества. Отметим, что не всегда разбавленный раствор является ненасыщенным — например, насыщенный 0,0000134М раствор практически нерастворимого хлорида серебра является очень разбавленным. Граница между разбавленным и концентрированным растворами весьма условна.
Способы выражения состава растворов
Состав раствора количественно характеризуется множеством показателей. Вот некоторые из наиболее важных:
- Концентрации (размерные величины): 1. Молярная концентрация (молярность) — это количество молей растворённого вещества в литре раствора. [моль/л] 2. Массовая концентрация — это масса растворённого вещества в литре раствора. [г/л] 3. Моляльная концентрация (моляльность) — это количество молей растворённого вещества в 1000 граммах растворителя. [моль/1000 г. растворителя] 4. Нормальная концентрация (нормальность) — это количество молей химического эквивалента растворённого вещества в литре раствора. [моль-экв/л]
- Доли (безразмерные величины): 1. Мольная доля — это отношение числа молей растворённого компонента к общему числу молей раствора. 2. Массовая доля — это отношение массы растворённого компонента к общей массе раствора. 3. Объёмная доля (для смесей газов и растворов жидкостей) — это отношение объёма растворённого компонента к сумме объёмов растворителя и растворённого вещества до начала процесса растворения.
- Доли также могут быть выражены и в процентах: Процентная концентрация — это масса растворённого вещества к 100 граммам раствора.
См. также
Примечания
Литература
- Шаблон:ФЭ
- Шаблон:ХЭ
- Шаблон:Книга
- Термодинамическая теория растворов : Учеб. пос. для студ. вузов (Химия) / В. А. Дуров, Е. П. Агеев. - 2-е изд., испр. - Москва : УРСС, 2003. - 245 с.; ISBN 5-354-00190-0.
- Шаблон:Книга
- Шаблон:Книга
Ссылки
- [[Категория:Слова {{ #switch: Кругосвет|ar =арабского|de =немецкого|el =греческого|en =английского|es =испанского|it =итальянского|ja =японского|fa =персидского|fr =французского|la =латинского|nl =нидерландского|pl =польского|ru=русского|uk=украинского|cs=чешского|lt=литовского|grc=греческого|zh=китайского|неопределённого}} происхождения{{#if:http://krugosvet.ru/enc/nauka_i_tehnika/himiya/RASTVORI.html%7C{{ #switch: http://krugosvet.ru/enc/nauka_i_tehnika/himiya/RASTVORI.html%7Cда=/ru%7Cнет=%7C/http://krugosvet.ru/enc/nauka_i_tehnika/himiya/RASTVORI.html}}%7C/ru}}]]
- [[Категория:Слова {{ #switch: http://samlib.ru/a/anemow_e_m/ege-6.shtml%7Car =арабского|de =немецкого|el =греческого|en =английского|es =испанского|it =итальянского|ja =японского|fa =персидского|fr =французского|la =латинского|nl =нидерландского|pl =польского|ru=русского|uk=украинского|cs=чешского|lt=литовского|grc=греческого|zh=китайского|неопределённого}} происхождения{{#if:|{{ #switch: |да=/ru|нет=|/{{{2}}}}}|/ru}}]]
Шаблон:Внешние ссылки Шаблон:Термодинамические состояния вещества