Загальна характеристика розчинів

Процеси розчинення речовин, розчини, які виникають у результаті цих процесів, відіграють велику роль у кругообігу мінеральних та органічних речовин Землі. Розчини широко використовуються в техніці та сільському господарстві.

Розчинами називають однорідні у фазовому відношенні термодинамічно стійкі системи перемінного складу.

Розчини можуть бути твердими, рідкими та газоподібни­ми. Один із компонентів розчину є розчинник, інші – розчинені речовини. Розчинник – це той компонент, який знаходиться у розчині в надлишку, або зберігає у розчині такий же агрегатний стан, що і у чистому вигляді.

Природа процесу розчинення складна, це процес оборот­ний: прямий процес - розчинення, зворотний процес - кристаліза­ція. Установлено, що причиною переходу твердої сполуки в роз­чин є фізико-хімічна взаємодія складових частин розчину - розчинника та розчиненої речовини (розрив деяких існуючих та виникнення нових хімічних зв'язків, взаємодія заряджених час­ток компонентів і таке інше).

Тепловий ефект розчинення являє собою алгебраїчну су­му від'ємних та додатних теплових ефектів окремих стадій цього процесу. Теплота, що поглинається при розчиненні(ΔН>0), витра­чається на руйнування кристалічної решітки (хімічний процес) та розширення(дифузійне) речовини, яка розчиняється, на увесь об'єм розчину (фізичний процес).

Причиною виділення теплоти при розчиненні(ΔН<0) є утво­рення сольватів (хімічний процес). Наприклад, розчинення безводного сульфату купруму(міді)(ІІ) в воді є екзотермічним процесом(ΔН<0), тобто супроводжується виділенням теплоти.

Перша стадія: CuSO_{4(безводн)}+ 5H₂O = CuSO₄·5H₂O + 78,0 кДж Протікає тільки гідратація, розчинення не відбувається.

Друга стадія: CuSO₄·5H₂O + aq = CuSO₄·5H₂O· aq - 11,7 кДж Гідрат CuSO₄·5H₂O взаємодіє з надлишком води, при цьому кристалічна решітка руйнується, відбувається дифузія розчиненої речовини по всьому об'єму розчину.

Сумарний процес:

CuSO_{4(безводн)}+ 5H₂O + aq = CuSO₄·5H₂O· aq + 66,3 кДж

Сумарний тепловий ефект розчинення визначає характер зміни розчинності в залежності від температури. У відповіднос­ті з принципом Ле Шательє при додатному тепловому ефекті роз­чинення (ΔН<0) підвищення температури зменшує розчинність. Навпаки, при від'ємному тепловому ефекті(ΔН>0) розчинність зростає з підвищенням температури.

Розчинністю називають здатність речовин розчинятись у тому чи іншому розчиннику. За розчинністю речовини поділяють на добре розчинні, мало розчинні та практично нерозчинні. Мірою розчинності речовини при певних умовах є її вміст (концентрація) в насиченому розчині.

Насиченим називають розчин, який знаходиться у рівнова­зі з речовиною, що розчиняється. Насичені розчини використовують порівняно рідко. Звичайно застосовують ненасичені розчини, вміст

у яких розчиненої речовини менший, ніж у насичених при даній температурі розчинах. При цьому розчини з низьким вмістом роз­чиненої речовини називають розбавленими, з високим вмістом -концентрованими.