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.
Эоснования = Моснования / число замещаемых в реакции гидроксильных групп
Экислоты = Мкислоты / число замещаемых в реакции атомов водорода
Эсоли = Мсоли / произведение числа катионов на его заряд