Химическая энциклопедия - растворы

гомогенные системы, состоящие из двух или более компонентов, состав к-рых в определенных пределах может непрерывно изменяться. От мех. смесей Р. отличаются своей однородностью и возрастанием энтропии системы при смешении компонентов. По агрегатному состоянию различают Р. газовые (газовые смеси), жидкие и твердые. Обычно, если особо не оговаривается, термин "Р." относят к жидким системам; см. также Твердые растворы.

Относит. содержание компонента в Р. характеризуется его концентрацией. При этом преобладающий компонент обычно называют растворителем, остальные компоненты-растворенными веществами; такое деление, однако, является условным. При определенных т-ре и давлении растворение одного компонента в другом происходит в нек-рых пределах изменения концентрации, т. е. смешение является ограниченным. Равновесный Р., в к-ром при ограниченной р-римости компонентов и заданных внеш. условиях концентрация одного из компонентов максимальна, наз. насыщенным, а его концентрация наз. растворимостью компонента. Зависимость р-римости от т-ры и давления обычно изображают графически в виде диаграмм р-римости (см. Диаграмма состояния, Растворимость). При концентрациях растворенного в-ва, меньших его р-римости, Р. наз. ненасыщенным. Р., переохлажденный таким образом, что концентрация растворенного в-ва превышает его р-римость, наз. пересыщенным. Пересыщенные Р. мета-стабильны, при внесении затравки или перемешивании возможно самопроизвольное выделение избытка пересыщающего компонента, что ведет к образованию новой жидкой или твердой фазы (см. Зарождение новой фазы).

По наличию или отсутствию электролитической диссоциации молекул растворенных в-в различают два осн. класса Р.: растворы электролитов и растворы неэлектролитов. В особый класс выделяют также Р. высокомол. соединений, св-ва к-рых существенно отличаются от св-в Р. низкомол. в-в из-за больших различий в размерах молекул растворенного в-ва и р-рителя (см. Растворы полимеров). Классификация Р. может быть основана также и на др. признаках. Так, в зависимости от концентрации растворенного в-ва различают Р. концентрированные и разбавленные; в зависимости от природы р-рителя выделяют водные и неводные Р.; в зависимости от концентрации ионов Н ⁺ и ОН ^- кислые, нейтральные и щелочные (основные).

Термодинамич. св-ва Р. определяются взаимод. между молекулами компонентов и характеризуют Р. в целом. Доля, вносимая данным компонентом в то или иное св-во Р., определяется парциальной молярной величиной компонента. Особое значение имеет парциальная молярная энергия Гиббса химический потенциал компонента, к-рый позволяет выражать условия фазового и хим. равновесий в Р. Важнейшее св-во Р.-зависимость хим. потенциалов компонентов от состава.

Межмол. взаимод. и тепловое движение приводят к образованию флуктуации концентрации короткоживущих группировок молекул, обусловливающих отклонение локального микроскопич. состава Р. от макроскопического. Если компоненты близки по хим. строению, размерам и характеру взаимод., структура Р. принципиально не отличается от строения чистых жидкостей. При наличии специфич. взаимод. (хим. превращений, водородных связей и т. п.) растворенные в-ва могут образовывать устойчивые комплексы с р-рителем как постоянного, так и переменного состава (см. Сольватация). В ряде Р. взаимод. молекул растворенного в-ва с молекулами р-рителя сопровождается противоположным процессом диссоциацией молекул растворенного в-ва.

При малых концентрациях растворенных в-в в Р. сохраняется структура, характерная для чистого р-рителя, с увеличением концентрации структура Р. изменяется. Напр., у водных Р. электролитов ионы больших размеров (в сравнении с молекулой воды) разрушают структуру р-рителя, а ионы меньших размеров ее упорядочивают. Установление связи св-в Р. с характером межмол. взаимод. или макро-скопич. св-вами чистых компонентов составляет проблему теории Р.

Р. широко распространены в природе и играют важную роль во мн. отраслях пром-сти и техники. Химически чистые в-ва представляют собой лишь предельное состояние, к-рое в действительности не достигается; даже чистейшие металлы, получаемые методами вакуумной или зонной плавки, содержат ничтожные кол-ва примесей (10^-6 %) и по существу являются твердыми Р. Образование Р. существенно изменяет условия протекания хим. р-ций между компонентами (см. Реакции в растворах); мн. процессы происходят исключительно в Р. Изучение физ.-хим. св-в Р. тесно связано с проблемами разделения прир. и пром. смесей, получения чистых в-в методами ректификации, экстракции, кристаллизации, абсорбции и др. Водные Р. солей, к-т и оснований широко используют в гидрометаллургии при извлечении цветных металлов из руд. Исключительна роль водных Р. во всех биол. процессах. Использование неводных Р. связано с применением полимеров, красителей, лаков, приготовлением жидкостей с заданными физ. св-вами (вязкостью, диэлектрич. проницаемостью и др.).

Лит. см. при статьях Растворы неэлектролитов, Растворы полимеров, Растворы электролитов. М. Ф. Головко.

Химическая энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия

Под ред. И. Л. Кнунянца

1988