Закономерности растворения

Обсудим закономерности процесса растворения. Раствор, находящийся в равновесии с избытком растворенного вещества, называют насыщенным. Концентрация насыщенного раствора при данной температуре называется растворимостью.

Образование раствора протекает самопроизвольно, следовательно, для этого процесса

G = H - TS < 0.                               (8.7)

При растворении твердого вещества в жидком растворителе энтропия возрастает (S > 0). На разрушение химических связей в растворяемом веществе необходима затрата энергии (следовательно, H _{р-рения} > 0). Поскольку процесс растворения эндотермичен, то увеличение Т приводит к росту растворимости. Однако на практике растворение часто протекает с выделением теплоты (например, приготовление водного раствора гидроксида натрия приводит к сильному разогреванию вплоть до кипения). Причина этого – гидратация молекул или ионов растворяемого вещества. Гидратация – экзотермический процесс, а диспергирование нелетучего вещества на молекулярно-ионном уровне в среде растворителя – эндотермический. Наблюдаемый тепловой эффект процесса практически является суммой двух противоположных по знаку теплот разрушения растворяемого кристалла и гидратации его молекул или ионов.

Важной характеристикой жидкого растворителя является давление его равновесных насыщенных паров при данной температуре.

Давление пара растворителя.

Обсудим зависимость «Р-Т» для универсального растворителя – воды.

Диаграмма зависимости давления пара от температуры воды приведена на рис. 8.1. Из нее следует, что каждому значению Т соответствует определенное значение давления насыщенных паров. Повышение Т приводит к росту Р. Достижение давлением насыщенного пара величины Р_атм приводит к тому, что испарение воды протекает не только с поверхности, но и с любой точки объема – вода кипит. Условие замерзания воды –

Рис.8.1. Фазовая диаграмма воды: 1- линия равновесия водапар; 2- линия равенства давлений над водой и льдом; 3- линия равновесия лед пар.

равенство давления над жидкостью и льдом (кривая 3 на рис. 8.1, называемая линией кристаллизации). Это условие для нормального атмосферного давления выполняется при Т = 0 ^оС.