Розчинений стан речовин
Розчин - це однорідна суміш, що складається з двох або більше речовин і продуктів їх взаємодії, склад якої у певних межах може безперервно змінюватися. Частки, що становлять розчин, дуже малі і мають молекулярні, атомні або іонні розміри.
Згідно розчинності у воді всі речовини поділяються на: добре розчинні, малорозчинні і практично нерозчинні.Навіть при розчиненні добре розчинних речовин може наступити рівновага між масою речовини, що переходить у розчин і випадає з нього, тобто досягається насичення розчину.
Насичений розчин - це розчин, що знаходиться у динамічній рівновазі з надлишком розчиненої речовини.
Пересичені розчини досить нестійкі і утворюються у спеціальних умовах, наприклад при повільному і обережному охолодженні розчинів при відсутності часток домішок, які стали б центрами кристалізації, зародками. Простий струс посудини або введення у розчин кришталика (зародка) викликає випадання в осад надлишку розчиненої речовини. Наприклад, ацетат натрію з незначним додаванням води нагрівають на водяній бані у закритій колбі до повного розчинення. При кімнатній температурі цей розчин може зберігатися до тих пір поки до нього не потрапить зародок - невеликий кришталик ацитату натрію, що відразу спровокує кристалізацію.
Кількісно розчинність виражається концентрацією насиченого розчину, тобто максимальним числом грамів речовини, яку при даній температурі можна розчинити у 100 г розчинника. Розчинність твердих речовин зі збільшенням температури зазвичай зростає. При зниженні температури розвиваються зворотні процеси, тобто розчинена речовина, як правило, випадає в осад з розчину. Цей процес називається кристалізацією. Якщо у розчині, крім розчиненої речовини, містяться інші (домішки), то по відношенню до них розчин буде залишатися ненасиченим, і вони не випадуть в осад. На цьому оснований метод очищення речовин, що називають перекристалізацією.
Залежність властивостей ідеального розчину від його складу і концентрації найбільш проста. Зокрема, тиск pi насиченої пари розчиненої речовини над ідеальним розчином підкоряється закону Рауля
_ ∩
У відповідності з теорією електролітичної дисоціації, основні положення якої розробив шведський вчений С. Арреніус, речовини при розчиненні у воді або плавленні частково або повністю розпадаються (дисоціюють) на іони. При значному ступені дисоціації розчинів (розплавів) вони є ефективними провідниками електричного струму (електролітами). У загальному випадку рівновага між вихідними і кінцевими продуктами хімічної взаємодії характеризується константою рівноваги. Стосовно до дисоціації розчину константа рівноваги називається константою дисоціації Kd, яка виражається через активність а
Константа дисоціації (рівноваги) при даній температурі є величина постійна. Для розбавлених розчинів або для чистої води активність можна замінити концентраціями.
Датський хімік Соренсен ввів поняття водневого показника рН (potenz - математична ступінь; Н - хімічний символ водню).
Водневий показник - це десятковий логарифм концентрації водневих іонів, взятий з протилежним знаком: рН = - lg[H+]. Поняття рН середовища широко застосовують у різних галузях науки і технології (у аналітичній хімії, ґрунтознавстві, екології, гідрометалургії, очищення стічних вод, медицині тощо).
Законам ідеальних розчинів підпорядковуються також нескінченно розведені розчини. Нескінченно роведені розчини - це розчини, у яких концентрація розчиненої речовини менше будь-якої малої наперед заданої величини. У таких розчинах молекули розчиненої речовини оточені значною кількістю молекул розчинника. Тому взаємодія між молекулами розчиненої речовини відсутня. Властивості розведених розчинів залежать головним чином від концентрації розчинених речовин, а не від їх природи.
1.1.4