Свойства растворов

Под концентрацией раствора b понимается отношение массы сухого вещества G_c,, кг,содержащегося в растворе, к общей массе раствора. Она может выражаться в процентах или относительных величинах.

b=, (1.1)

где W – количество растворителя в растворе, кг.

Растворителями могут быть вода, спирты, органические жидкости и т.д. В технике чаще всего имеют дело с водными растворами солей.

Для большинства растворов в определенном количестве воды или другого растворителя нельзя растворить неограниченное количество твердого вещества. Раствор, содержащий при данных условиях предельное количество растворенного вещества, называется насыщенным [1].

Количество растворенного вещества в насыщенном растворе, отнесенное к определенному количеству раствора или растворителя, называется растворимостью (табл. 1.1). Растворимость твердых веществ в воде не является постоянной величиной, а изменяется в значительных пределах в зависимости от температуры. Для большинства солей растворимость в воде с повышением температуры растет; для некоторых солей она понижается (CaCrO₄, MnSO₄, NaSO₄ и др.), и избыток соли выпадает в виде кристаллов. У поваренной соли NaCI растворимость от температуры практически не зависит [1].

Присутствие кристаллов в растворе при выпаривании нежелательно, так как они осаждаются на стенках аппарата и поверхностях нагрева кипятильников и образуют слой накипи или осадка, которые снижают теплопередачу и ухудшают работу выпарных аппаратов.

Таблица 1.1. Растворимость некоторых веществ в воде при температуре 20 ^оС

Вещество	Растворимость в воде г/100 г H2О	Концентрации насыщенного раствора, %	Вещество	Растворимость в воде г/100 г H2О	Концентрации насыщенного раствора, %
NaCI	35,8	26,4	BaSO4	0,00023	0,00023
КCI	34,2	25,5	Mg(OH)2	0,001	0,001
Na2СO3	21,2	17,6	CaCO3	0,0014	0,0014
NaOН	107,0	51,7	Ca(OH)2	0,16	0,16
ВаCI	35,6	26,3	NaSO4	32,8	24,7
СаSO4	0,2	0,2	MgCI2	35,3	26,1

Процесс выпаривания характерен значительным изменением физико-химических свойств растворов, связанных с изменением его концентрации.

С повышением концентрации увеличиваются плотность и вязкость, понижаются удельная теплоемкость, теплопроводность и интенсивность теплоотдачи, изменяется теплота растворения [1].

Плотность раствора можно легко определить по правилу аддитивности, зная его концентрацию и плотности чистых компонентов при данной температуре:

, (1.2)

где - плотность безводного нелетучего вещества, кг/м³; - плотность растворителя (воды), кг/ м³.

Все жидкие растворы обладают вязкостью, характерной для данного раствора. Вязкость всех растворов существенно зависит от температуры, уменьшаясь с ее повышением.

Численные значения динамической и кинематической вязкости растворов даются в справочной и специальной литературе. Изменение вязкости в зависимости от концентрации для некоторых растворов приведено

на рис. 1.2.

Рис.1.2. Изменение массовой удельной теплоемкости водных растворов в зависимости от концентрации раствора при 20 ^оС:

1 – NaOH; 2 – KOH; 3 – (NH₄)₂SO₄; 4 – NaNO₂; 5 – NH₄NO₃; 6 – K₂CO₃; 7 – CACI₂

Удельную теплоемкость раствора с _р, кДж/(кг·К), приближенно можно определить также по правилу аддитивности:

с _р= с _с b + с _в(1- b), (1.3)

где с _с – удельная теплоемкость безводного нелетучего вещества в растворе (табл. 1.2); с _в – удельная теплоемкость воды при 20 ^оС.