Раство́р — однородная ( гомогенная ) система, в состав которой входят молекулы (атомы, ионы) двух или более типов, причём доля частиц каждого типа может непрерывно меняться в определённых пределах.

От механической смеси раствор отличается однородностью, от химического соединения — непостоянством состава.

Растворитель — компонент, агрегатное состояние которого не изменяется при образовании раствора, а при одинаковом агрегатном состоянии компонентов находится в избытке.

В зависимости от агрегатного состояния раствор может быть газовым (то же, что смесь газов), жидким или твёрдым . Обычно, говоря о растворе, имеют в виду жидкий раствор.

Образование того или иного типа раствора обусловливается интенсивностью межмолекулярного, межатомного , межионного или другого вида взаимодействия, то есть теми же силами, которые определяют возникновение того или иного агрегатного состояния . Отличия: образование раствора зависит от характера и интенсивности взаимодействия частиц разных веществ .

По сравнению с индивидуальными веществами по структуре растворы сложнее .

Также существуют молекулярные растворы (неэлектролитов) и растворы электролитов .

По содержанию процентной концентрации различают разбавленные (с небольшим содержанием) и концентрированные растворы (с большим содержанием растворенного вещества). Это одни из основных видов растворов по содержанию концентрированного вещества.

Химическое взаимодействие растворенного вещества с растворителем в некоторых случаях приводит к диссоциации . Частицы (как ионы, образовавшиеся в результате диссоциации, так и недиссоциированные молекулы) часто взаимодействуют с растворителем, с образованием структур, которые называются сольватами (гидратами, если речь о водных растворах). Этот процесс называют сольватацией (гидратацией). Гидратную теорию растворов предложил русский учёный Д. И. Менделеев .

Твёрдые, жидкие, газообразные растворы

Чаще всего под раствором подразумевается жидкое вещество , например, раствор соли или спирта в воде (или даже раствор золота в ртути — амальгама ).

Существуют также растворы газов в жидкостях, газов в газах и жидкостей в жидкостях, в последнем случае растворителем считается вода, или же компонент, которого больше.

В химической практике обычно под растворами понимают гомогенные системы, растворитель может быть жидким ( водный раствор ), твёрдым ( твёрдый раствор ), газообразным. Однако нередко допускается и гетерогенность — см. « Золи ».

Истинные и коллоидные растворы

Коллоидные и истинные/молекулярные растворы (изучением коллоидных систем занимается коллоидная химия ) отличаются главным образом размерами частиц.

В истинных растворах размер частиц менее 1 нм, частицы в таких растворах невозможно обнаружить оптическими методами; в то время как в коллоидных растворах размер частиц 1 нм — 100 нм , частицы в таких растворах можно обнаружить при помощи ультрамикроскопа (см. эффект Тиндаля ).

Растворение

Растворение — физико-химический процесс, где происходит взаимодействие между частицами , образующими раствор. Происходит в результате взаимодействия атомов ( молекул ) растворителя и растворённого вещества и сопровождается увеличением энтропии при растворении твёрдых веществ и её уменьшением при растворении газов. При растворении межфазная граница исчезает, при этом многие физические свойства раствора (например, плотность, вязкость, иногда — цвет, и другие) меняются.

В случае химического взаимодействия растворителя и растворённого вещества сильно меняются и химические свойства — например, при растворении газа хлороводорода в воде образуется жидкая соляная кислота .

При растворении кристаллических веществ, растворимость которых увеличивается с увеличением температуры, происходит охлаждение раствора ввиду того, что у раствора внутренняя энергия больше, чем у кристаллического вещества и растворителя, взятых отдельно. Например, кипяток, в котором растворяют сахар, сильно охлаждается .

Стадии растворения кристаллических веществ в воде

1. Разрушение кристаллической решетки (физическая сторона процесса). Происходит с поглощением теплоты, то есть ΔН ₁ >0 ;
2. Взаимодействие частиц вещества с молекулами воды (химическая сторона процесса). Происходит с выделением теплоты, то есть ΔН ₂ <0;
3. Суммарный тепловой эффект : ΔН = ΔН ₁ + ΔН ₂ .

Растворы электролитов и неэлектролитов

Электролиты — вещества, проводящие в расплавах или водных растворах электрический ток. В расплавах или водных растворах они диссоциируют на ионы.

Неэлектролиты — вещества, водные растворы и расплавы которых не проводят электрический ток, так как их молекулы не диссоциируют на ионы. Электролиты при растворении в подходящих растворителях ( вода , другие полярные растворители ) диссоциируют на ионы . Сильное физико-химическое взаимодействие при растворении приводит к сильному изменению свойств раствора (химическая теория растворов).

Вещества, которые в тех же условиях на ионы не распадаются и электрический ток не проводят, называются неэлектролитами.

К электролитам относятся кислоты, основания и почти все соли, к неэлектролитам — большинство органических соединений, а также вещества, в молекулах которых имеются только ковалентные неполярные или малополярные связи.

Растворы полимеров

Растворы высокомолекулярных веществ ВМС — белков , углеводов и др. обладают одновременно многими свойствами истинных и коллоидных растворов.

Концентрация растворов

В зависимости от цели для описания концентрации растворов используются разные физические величины .

• Ненасыщенный раствор — раствор, в котором концентрация растворенного вещества меньше, чем в насыщенном растворе , и в котором при данных условиях можно растворить ещё некоторое его количество.
• Насыщенный раствор — раствор, в котором растворённое вещество при данных условиях достигло максимальной концентрации и больше не растворяется. Осадок данного вещества находится в равновесном состоянии с веществом в растворе.
• Пересыщенный раствор (изредка используется термин перенасыщенный ) — раствор, содержащий при данных условиях больше растворённого вещества, чем в насыщенном растворе. Пересыщенные растворы неустойчивы, избыток вещества легко выпадает в осадок. Такой раствор нельзя получить путём растворения в нормальных условиях, обычно пересыщенный раствор получают охлаждением раствора, насыщенного при более высокой температуре ( пересыщение ).
• Концентрированный раствор — раствор с высоким содержанием растворённого вещества в противоположность разбавленному раствору , содержащему малое количество растворённого вещества. Деление растворов на концентрированные и разбавленные не связано с делением на насыщенные и ненасыщенные. Так насыщенный 0,0000134 М раствор хлорида серебра является очень разбавленным, а 4 М раствор бромида калия , будучи очень концентрированным, не является насыщенным.
• Разбавленный раствор — раствор с низким содержанием растворённого вещества. Отметим, что не всегда разбавленный раствор является ненасыщенным — например, насыщенный 0,0000134М раствор практически нерастворимого хлорида серебра является очень разбавленным. Граница между разбавленным и концентрированным растворами весьма условна.

Способы выражения состава растворов

Состав раствора количественно характеризуется множеством показателей. Вот некоторые из наиболее важных:

• Концентрации (размерные величины): 1. Молярная концентрация (молярность) — это количество молей растворенного вещества в литре раствора. [моль/л] 2. Массовая концентрация — это масса растворенного вещества в литре раствора. [г/л] 3. Моляльная концентрация (моляльность) — это количество молей растворенного вещества в 1000 граммах растворителя. [моль/1000 г. р-рителя] 4. Нормальная концентрация (нормальность) — это количество молей химического эквивалента растворенного вещества в литре раствора. [моль-экв/л]

• Доли (безразмерные величины): 1. Мольная доля — это отношение числа молей растворенного компонента к общему числу молей раствора. 2. Массовая доля — это отношение массы растворенного компонента к общей массе раствора. 3. Объемная доля (для смесей газов и растворов жидкостей) — это отношение объема растворенного компонента к сумме объемов растворителя и растворенного вещества до начала процесса растворения.
• Доли также могут быть выражены и в процентах: Процентная концентрация — это масса растворенного вещества к 100 граммам раствора.

См. также

• Эмульсия
• Гели
• Нанодисперсия
• Эвтектика
• Электролитическая диссоциация
• Сольватохромизм

Примечания

Литература

• Растворы // Физическая энциклопедия : [в 5 т.] / Гл. ред. А. М. Прохоров . — М. : Большая российская энциклопедия , 1994. — Т. 4: Пойнтинга — Робертсона — Стримеры. — 704 с. — 40 000 экз. — ISBN 5-85270-087-8 .
• Растворы // Химическая энциклопедия : в 5 т. / Гл. ред. Н. С. Зефиров . — М. : Большая Российская энциклопедия , 1995. — Т. 4: Полимерные — Трипсин. — 639 с. — 40 000 экз. — ISBN 5-85270-039-8 .
• Шахпаронов М. И. Введение в молекулярную теорию растворов. — М. : Государственное издательство технико-теоретической литературы, 1956. — 508 с.
• Реми Г. Курс неорганической химии. — М. : Издательство иностранной литературы, 1963, 1966. — Т. 1—2.
• Streitwieser, Andrew; Heathcock, Clayton H., Kosower, Edward M. Introduction to Organic Chemistry (неопр.) . — 4th ed.. — Macmillan Publishing Company, New York, 1992.

Ссылки

• — статья из энциклопедии «Кругосвет»
• Растворы, системы дисперсные и коллоидные. Базовая терминология — статья из