Хімія підготовка до ЗНО та ДПА
Комплексне видання
ЧАСТИНА І
ЗАГАЛЬНА ХІМІЯ
РОЗЧИНИ
Поняття про розчини
Розчини є одним із різновидів дисперсних систем (від лат. disperse – розсіювати, розсипати). Усі дисперсні системи складаються з дисперсійного середовища (розчинника) та дисперсної фази (розчиненої речовини). Залежно ж від того, в якому агрегатному стані й у якому ступені роздрібнення (дисперсності) речовини входять до складу дисперсних систем, їх можна поділити на тверді, рідкі або газоподібні розчини, справжні, колоїдні
Класифікація розчинів за розмірами розчинених частинок (за ступенем роздрібнення дисперсної фази)
За розмірами частинок розчини поділяють на суспензії, колоїдні розчини та справжні розчини. Окрім різниці в розмірах частинок, ці розчини відрізняються ще й стійкістю в часі.
Таким чином, зрозуміло, що звичайні розчини (справжні розчини) являють собою суміш розчинника та розчиненої речовини, у якій речовина подрібнена на окремі молекули (або іони). Але якщо суспензії досить легко відрізнити від справжніх розчинів за мутністю, то колоїдні розчини на перший погляд
Найчастіше трапляються розчини, в яких дисперсійним середовищем (розчинником) є рідини й, зокрема, вода.
Справжні розчини
Отже, до справжніх розчинів відносять розчини на основі рідких розчинників, у яких речовина подрібнена до молекулярного рівня.
Розчини – це однорідні (гомогенні) суміші змінної структури, що складаються з кількох компонентів та продуктів їхньої взаємодії.
Компонент розчину, що перебуває в тому ж агрегатному стані, що й розчин, називають розчинником (або дисперсійним середовищем), а інші компоненти називають розчиненими речовинами (або дисперсійною фазою). Якщо розчин складається із суміші двох рідин, то розчинником називають ту речовину, якої більше. А якщо одним із компонентів є вода, то, незалежно від її вмісту, зазвичай у таких випадках розчинником називають воду.
Слід також зазначити, що хоча розчини й називають сумішами, їх треба відрізняти від звичайних механічних сумішей. Так само, як і суміші, розчини не мають постійного складу (як і у випадку хімічних сполук), і їх можна розділити на індивідуальні речовини (якщо не відбувається необоротних хімічних процесів). Тим не менше основною ознакою, яка характеризує розчини, є однорідність. Окрім того, на відміну від звичайних сумішей, розчинам притаманні взаємодії між частинками розчинника й розчиненої речовини. На підставі цього можна стверджувати, що газоподібні розчини є механічними сумішами газів.
Розчини | ||
Грубодисперсн! системи | Колоїдні розчини | Справжні розчини |
Розмір частинок 10-7 м < r < 10-5 м (речовина перебуває у вигляді невеликих частинок) | Розмір частинок 10-9 м < r < 10-7 м (речовина перебуває у вигляді агрегатів кількох молекул) | Розмір частинок r ≈ 10-9м (речовина перебуває у вигляді окремих молекул або іонів) |
Непрозорі | Прозорі | Прозорі |
Завислі частинки не проходять через паперовий фільтр | Завислі частинки проходять через паперові фільтри, не проходять через пергаментні фільтри | Фільтруванням розділити неможливо |
Нестійкі в часі, досить швидко завислі частинки осідають на дні або спливають на поверхню | Відносно стійкі, однак згодом старіють. Можуть існувати від кількох годин до кількох століть | Стійкі в часі, не старіють, можуть існувати нескінченно довго, якщо не відбувається хімічних реакцій |
Мутні | Виявляють ефект Тіндаля | Оптично порожні |
Приклади: завись мулу в річці, завись вапна, емульсії масла у воді (молоко) | Приклади: чай, кава | Приклади: розчин солі, цукру |
Класифікація дисперсних систем за агрегатним станом дисперсної фази або дисперсійного середовища
Дисперсійне середовище | Дисперсна речовина | ||
Тверда | Рідка | Газувата | |
Тверде | Тверді розчини або тверді золі (сплави металів, скла) | Гель (желе, желатин) | Тверді піни (пемза, пінопласт) |
Рідке | Зависі (мул у річковій воді), суспензії (кава), золі | Емульсії: вода в маслі (бензин, розведений водою), масло у воді (молоко) | Гідрозолі, рідкі піни (збиті вершки, мильна піна) |
Газувате | Аерозолі, дим, пил | Аерозолі, тумани | Суміші газів |
Механізм розчинення та теплові ефекти при розчиненні
Процес розчинення безперечно можна назвати і фізичним, і хімічним процесом. 8 одного боку, при розчиненні речовини відбувається її роздрібнення, що робить схожим його на фізичний процес. З іншого боку, при розчиненні обов’язково спостерігається поглинання або виділення теплоти й у деяких випадках відбуваються утворення нових речовин. Однак процес розчинення не відносять ні до того, ні до іншого. Його називають фізико-хімічним процесом. І це стане більш зрозуміло, якщо розглянути процес розчинення.
Розгляньмо процес розчинення кристала натрій хлориду у воді. Молекула води являє собою диполь, в якого є позитивно й негативно заряджені полюси. Унаслідок цього, при потраплянні кристала солі у воду, цей кристал оточують молекули води, які відповідним чином орієнтуються навколо позитивно й негативно заряджених іонів. І, звісно ж, молекули води починають притягувати іони до себе. Коли сила притягання іонів до молекул води стає більшою, аніж сила притягання до кристала, то іон в оточенні молекул води переходить у розчин.
Іони або молекули, оточені молекулами розчинника, називають сольватами або, у випадку водних розчинів, гідратами.
Отже, у процесі розчинення можна виділити три стадії:
1) взаємодія частинок розчинної речовини з молекулами розчинника – сольватація (у випадку водних розчинів – гідратація);
2) руйнування структури розчинної речовини – руйнування кристалічної гратки – іонізація;
3) розподіл сольватованих частинок в об’ємі розчинника – дифузія.
У результаті першого процесу відбувається виділення теплоти за рахунок утворення нових зв’язків між частинками, а в результаті другого – поглинання тепла (енергія витрачається на руйнування зв’язків між частинками в кристалічній гратці). У зв’язку із цим загальний тепловий ефект процесу розчинення дорівнює сумі двох теплових ефектів названих процесів: якщо при гідратації виділяється енергії більше, ніж витрачається на руйнування кристалічної гратки, то внаслідок розчинення енергія виділяється й розчин нагрівається (процес екзотермічний) і навпаки (ендотермічний).
Якщо 
(теплота поглинається);
Якщо 
(теплота виділяється).
(1 votes, average: 5,00 out of 5)