Până la sfârșitul secolului XIX, soluțiile au fost considerate amestecuri fizice de două sau mai multe substanțe în care nu există interacțiuni între substanța dizolvată și solvent.
Fenomenele chimice în procesul de dizolvare au fost observate pentru prima oară de DI Mendeleev. El a sugerat că în soluțiile anumitor compuși chimici există o substanță dizolvată cu apă. Această idee a constituit baza teoriei fizico-chimice a dizolvării. Mendeleev sa bazat pe următoarele fapte experimentale:
1) procesul de dizolvare este însoțit de un efect termic;
2) volumul variază în timpul dizolvării; de exemplu, atunci când se dizolvă alcoolul în apă, volumul soluției scade cu 3,5% în comparație cu volumul total de substanțe luate ca urmare a formării solvaților;
3) uneori apare o decolorare în timpul dizolvării; de exemplu, CuSO4 - o pulbere albă, atunci când este dizolvată în apă, formează o soluție de culoare albastră datorită formării de complexe [Cu (H20) 6] 2+.
Toate aceste fapte indică faptul că soluțiile lichide trebuie considerate compuși chimici. Cu toate acestea, compușii chimici formați în soluții nu au o compoziție constantă. Acest lucru le aduce mai aproape de amestecurile mecanice. Astfel, soluțiile lichide ocupă o poziție intermediară între compușii chimici cu compoziție constantă și amestecurile mecanice. Procesul de dizolvare este un proces fizico-chimic.
Interacțiunea chimică a moleculelor de solvenți cu particule de substanță dizolvată se numește solvatare, iar compușii care rezultă sunt solvați. Un caz special de interacțiune a particulelor de substanță dizolvată cu un solvent-apă a fost denumit hidratare, iar produsele de reacție (de exemplu H2SO4 # 8729; H20) - hidrați. În conformitate cu teoria hidratului soluțiilor, mecanismul de dizolvare a substanțelor în apă poate fi reprezentat după cum urmează. Moleculele de apă au un dipol (M = 1,84 D); prin urmare apa este un lichid puternic polar. Molecule de H2O interacționează cu polii lor cu o substanță dizolvată, de exemplu, ioni (cationi Na + incarcați pozitiv) ai substanței.
Se formează asociați sau complexe hidratate, adică fiecare ion este înconjurat de o coajă hidratată (sau salvatnoy).
Descompunerea materiei în ioni salvați sub acțiunea moleculelor de solvenți se numește disociere electrolitică.
Posibilitatea și gradul de dezintegrare în ioni este determinată de natura solutului și a solventului.
Când se dizolvă substanțe cu structură ionică, moleculele de solvenți sunt ținute în apropierea ionului prin atracție electrostatică. Disocierea compușilor ionici se desfășoară mai ușor decât polaritatea moleculei de solvent.
Când se dizolvă substanțe în structura moleculară, se formează solvați datorită interacțiunii dipol-dipol. Un solvent polar induce un dipol în molecula substanței dizolvate. Mai mult, după dizolvare, poate avea loc o interacțiune donor-acceptor. Ionii solutului acționează ca acceptori, iar moleculele solventului servesc drept donor de perechi de electroni.
În consecință, chimia procedeului de dizolvare se manifestă în formarea de solvați, compoziția căruia este instabilă, depinde de condițiile de dizolvare.
Multe substanțe izolate din soluții apoase conțin apă de cristalizare - acestea sunt hidrați cristalini, de exemplu, CuSO4 # 8729; 5H2O, Na2S04 # 8729; 10 H2O.
Existența hidraților cristalini confirmă chimia procesului de dizolvare. Procesul de dizolvare este, de asemenea, un proces fizic. Solvații formați difuzați pe întregul volum al solventului. Esența dizolvării în alți solvenți este aceeași. Natura solventului și constanta dielectrică a solventului joacă un rol important aici. Mai mult. cu atât este mai bine solventul.
Solubilitatea gazului într-un lichid crește odată cu creșterea presiunii și scade odată cu creșterea temperaturii. Dependența solubilității gazoase la presiune este exprimată prin regula Henry: solubilitatea gazului este direct proporțională cu presiunea. La o temperatură constantă, x = kp este ecuația izotermelor de solubilitate, unde x este concentrația soluției saturate, exprimată în mod uzual în cc de gaz, dizolvată în 1 cc din solventul lichid; k este un coeficient care caracterizează natura componentelor care alcătuiesc soluția, p este presiunea.
Dependența solubilității gazului la temperatura la presiune constantă este exprimată prin ecuația log x = - ecuația izobarului de solubilitate, unde T este temperatura absolută; A și B sunt coeficienții care caracterizează soluția.
Solubilitatea unui lichid într-un lichid crește de regulă cu creșterea temperaturii și este aproape independentă de presiune.
În sistemele lichid-lichid, atunci când există o solubilitate limitată a primului lichid în al doilea și al doilea lichid în prima, este observată stratificarea.
Deoarece solubilitatea crește odată cu creșterea temperaturii, se produce o dizolvare reciprocă completă la o anumită temperatură. Această temperatură se numește temperatura critică de dizolvare.
Solubilitatea unui solid într-un lichid la presiune constantă crește cu creșterea temperaturii, urmând la prima aproximare cu ecuația:
Solubilitatea unui solid în unele cazuri scade odată cu creșterea temperaturii. Pentru astfel de cazuri, coeficientul B din ecuație are o valoare negativă. Presiunea afectează solubilitatea unui solid în lichid doar ușor.
Solubilitatea celui de-al treilea component în două lichide nemiscibile poate fi urmărită la un exemplu de sistem constând din două faze-lichide. În acest sistem, trebuie introdusă oa treia substanță, care nu interacționează chimic cu fiecare lichid, ci se dizolvă în ele. În acest caz, substanța se dizolvă atât în primul, cât și în cel de-al doilea lichid, iar acum două soluții se vor contopi unul pe celălalt: în primul, concentrația lui C1 și în al doilea C2
În aceste condiții, distribuția de echilibru a celui de-al treilea component între două lichide nemiscibile corespunde de obicei unui raport de concentrație constantă = K
Această relație este o expresie matematică a legii distribuției (Berthelot); K - se numește coeficientul de distribuție și este o constantă.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: