Энергетика образования растворов.

С точки зрения термодинамики, образование раствора является

самопроизвольным процессом, неизбежно протекающем при контакте фаз.

Энергетической характеристикой процесса растворения является изменение

энергии Гиббса в ходе этого процесса:

s s s ∆ G = ∆ H − T∆ S

где индекс s свидетельствует о том, что рассматривается процесс

растворения (solution).

Энтальпия растворения Hs ∆ может быть как положительной, так и

отрицательной. Это связано с тем, что при растворении происходят два

процесса – эндотермический процесс разрушения связей в растворяемом

веществе и экзотермический процесс образования сольватов.

И на практике мы встречаемся и со случаями, когда при растворении

выделяется много тепла (например, при растворении серной кислоты в воде),

и когда много тепла поглощается (например, при растворении роданида

аммония NH4CNS).

Что же касается s ∆ S, то изменение энтропии при образовании 1 моля

идеального раствора данного состава определяется из соотношения:

s ∆ S = – ∑

=

=

k n

k 1

R Xk ln Xk

3Лебедев Ю.А. Лекция 12

где Xk – мольная доля k компонента в растворе.

Поскольку при начале процесса растворения компонента k Xk=0, то в

первый момент Ss ∆ очень велико (много больше нуля). [Почему это так? 2

]

При этом Gs ∆ < 0 при любом значении Hs ∆.

Отсюда следует важный вывод – абсолютно нерастворимых веществ нет.

Однако на практике мы встречаемся с системами, в которых процесс

растворения завершается (т.е. приходит к равновесию) и Gs ∆ становится

равной нулю при очень низких концентрациях (например, ртуть в воде,

бензол в воде).

Важно также понимать, что Hs ∆ не является величиной постоянной

для системы «растворитель – раствор», а зависит от текущей концентрации

раствора и количества добавляемого в систему растворяемого компонента.

 

Сольвата́ция (от лат. solvo — растворяю) — электростатическое взаимодействие между частицами (ионами, молекулами) растворенного вещества и растворителя. Сольватация в водных растворах называетсягидратацией. Образующиеся в результате сольватации молекулярные агрегаты называются сольватами (в случае воды гидратами). В отличие от сольволиза объединение однородных частиц в растворе называютассоциацией.

· 71.Способы выражения содержания растворенного вещества (концентрации раствора). Понятия

растворимости и коэффициента растворимости.

Массовая доля растворённого вещества w(B) - это безразмерная величина, равная отношению массы растворённого вещества к общей массе раствора m:

w(B)= m(B) / m

Молярная концентрация C(B) показывает, сколько моль растворённого вещества содержится в 1 литре раствора.

C(B) = n(B) / V = m(B) / (M(B) · V),

где М(B) - молярная масса растворенного вещества г/моль.

Молярная концентрация измеряется в моль/л и обозначается "M". Например, 2 M NaOH - двухмолярный раствор гидроксида натрия. Один литр такого раствора содержит 2 моль вещества или 80 г (M(NaOH) = 40 г/моль).

Нормальность раствора обозначает число грамм-эквивалентов данного вещества в одном литре раствора или число миллиграмм-эквивалентов в одном миллилитре раствора.
Грамм - эквивалентом вещества называется количество граммов вещества, численно равное его эквиваленту. Для сложных веществ - это количество вещества, соответствующее прямо или косвенно при химических превращениях 1 грамму водорода или 8 граммам кислорода.
Э_{основания} = М_{основания} / число замещаемых в реакции гидроксильных групп
Э_{кислоты} = М_{кислоты} / число замещаемых в реакции атомов водорода
Э_соли = М_соли / произведение числа катионов на его заряд