ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы ФИЗИЧЕСКАЯ ХИМИЯ Разбавленные растворы Общая характеристика растворов из "Физическая и коллоидная химия" Растворами называются однородные (гомогенные) системы из двух или большего числа компонентов и продуктов их взаимодействия. При растворении происходит равномерное распределение молекул или ионов растворяемого вещества среди молекул растворителя. Если иметь в виду растворение в жидкой среде, то его нельзя рассматривать как чисто физический процесс диффузии, имеющий место при смешивании газов в большинстве случаев растворение в жидкости сопровождается химическим взаимодействием растворенного вещества с растворителем. Указанное взаимодействие между растворенным веществом и растворителем называется вообще сольватацией в том случае, когда растворителем является вода, процесс называется гидрата-1уи е й. [c.14] В развитии химической теории растворов электролитов важную роль сыграли работы И. А. Каблукова. Каблуков впервые высказал мысль о том, что вода, растворяя электролит, вступает во взаимодействие с его ионами, образуя непрочные соединения. В настоящее время гидратация ионов, т. е. их взаимодействие с водой, является общепризнанным фактом, представляющим большой теоретический и практический интерес. [c.15] Из всех жидкостей, рассматриваемых в качестве растворителя, наибольшее значение имеет вода вследствие ее распространенности в природе и той особой роли, какую она играет в жизни всех организмов. Вода является главной составной частью всех клеток и тканей. Организм взрослого человека содержит в среднем 65% воды, организм новорожденного — 70%. В нормальных условиях организм взрослого человека потребляет в сутки около 2,5 л воды. Часть этого количества вводится в организм извне, остальное образуется внутри организма в результате окисления веществ, содержащих водород (углеводы, жиры, белки). [c.15] Функции воды в растительных и животных организмах разнообразны важнейшими из них являются следующие перенос питательных веществ и продуктов обмена, создание в результате осмоса тургорного напряжения в клетках, участие в создании структуры студней организма, участие в реакции фотосинтеза и т. д. В организме вода содержится как в свободном состоянии, так и в связанном.. [c.15] В следующем параграфе рассматриваются различные типы связей воды с растворенными веществами. [c.15] Вода принадлежит к числу веществ, имеющих полярное строение молекул. Полярное строение молекул обусловлено несимметричным распределением электрических зарядов отдельных атомов, входящих в состав молекулы, вследствие чего в одной части молекулы имеется избыток положительного электричества, а в другой части — избыток отрицательного электричества. В таких молекулах имеется как бы два электрических полюса, поэтому они и названы диполями. [c.15] Благодаря наличию электрических зарядов полярные молекулы вступают между собой в электростатическое взаимодействие положительный полюс одной молекулы притягивается к отрицательному полюсу другой, и наоборот. В результате взаимодействия полярных молекул одного и того же вещества они соединяются между собой в комплексы, что приводит к ассоциации, наблюдающейся у полярных жидкостей, в том числе и у воды. [c.16] В явлениях ассоциации жидкостей играют роль не только силы притяжения между диполями, но и другие силы. Существенное значение в явлениях межмолекулярного взаимодействия имеет так называемая водородная связь. [c.16] Указанное свойство водорода не проявляется в том случае, когда он связан с другим элементом неполярной или малополярной связью. Это имеет место, например, в соединениях водорода с углеродом, с кремнием и особенно в соединениях его с металлами — в гидридах металлов. [c.17] Водородная связь есть как бы вторая, побочная валентность атома водорода, которая проявляется по отношению к сильно отрицательным атомам, если основной валентностью он связан с атомом наиболее сильно отрицательным в данной молекуле. [c.17] Здесь условно водородная связь обозначена пунктиром. [c.17] Как видно из схемы, межмолекулярная водородная связь — это связь между молекулами, осуществляемая через атом водорода, который можно рассматривать как мостик, соединяющий два электроотрицательных атома. [c.17] В случае растворения в воде кристаллических веществ, состоящих из ионов, происходит диссоциация (распад) этих веществ на ионы, несмотря на то, что образующиекристалл ионы связаны между собой довольно мощными силами электростатического притяжения. Отрыв ионов от поверхности кристалла происходит потому, что полярные молекулы воды, попадая в силовое поле ионов, ориентируются возле них, поворачиваясь к ионам своими противоположно заряженными полюсами (рис. 2). [c.18] В результате указанной ориентации полярных молекул воды связь между ионами может быть разорвана и они переходят в раствор. В растворе ион оказывается окруженным ориентированными молекулами воды, образующими гидратную оболочку. Количество молекул воды, связанных с данным ионом, а следовательно, и толщина его гидратной оболочки зависит от концентрации раствора, от температуры и от радиуса гидратируемого иона. [c.18] Чем больше концентрация раствора, тем меньше возможность образования толстых гидратных оболочек, тем, следовательно, меньше гидратация ионов. При повышенной температуре усиливается тепловое движение молекул воды, нарушающее их ориентацию вокруг ионов. Это приводит к ослаблению связи молекул воды с ионами и к уменьшению степени их гидратации. [c.18] Интенсивность электрического поля вокруг ионов одинаковой валентности падает с увеличением их радиуса параллельно с этим падает и степень гидратации ионов, т. е. толщина окружающей их водной оболочки. [c.19] Рисунок 3 поясняет соотношение между размерами ионов и степенью их гидратации. [c.19] Уравнение (2) является другим выражением закона Рауля давление пара растворителя над раствором равно давлению пара чистого растворителя, умноженному на молярную долю растворителя в растворе. [c.20] Иллюстрируем это положение примером. Допустим, дан рас- твор, содержащий 20 г глюкозы на 100 г воды. Требуется вычислить давление пара раствора при температуре 25°С, зная, что давление пара чистой воды при этой температуре равно 23,75 мм ртутного столба. Молекулярный вес глюкозы eHijOg равен 180. [c.20] Вернуться к основной статье