Back to chapter

12.1:

Формирование раствора

JoVE Core
Chemistry
A subscription to JoVE is required to view this content.  Sign in or start your free trial.
JoVE Core Chemistry
Solution Formation

Languages

Share

Раствор представляет собой однородную смесь двух компонентов. Главный компонент называется растворителем, а второстепенный компонент растворенным веществом. В зависимости от физического состояния растворителя раствор может быть твердым, например сплавом, как латунь, газообразным, например воздухом, и жидкостью, например солевым раствором.Жидкие растворы также могут содержать газы или другие жидкости, смешанные с жидким растворителем. Если растворителем является вода, раствор называют водным. Вещество, растворенное в растворителе, отличном от воды, таком как йод в четыреххлористом углероде, образует неводный раствор.Один растворитель не может растворить все растворенные вещества. Соль растворяется в воде, а масло отделяется. Таким образом, считается, что соль растворима, а масло нерастворимо в воде.Растворимость это максимальное количество растворенного вещества, которое будет растворяться в данном количестве растворителя при определенной температуре. Растворимость зависит как от межмолекулярных сил между молекулами растворенного вещества и растворителя, так и от тенденции к смешиванию, которая обусловлена увеличением энтропии системы. Энтропия это термодинамическое измерение рассеивания энергии или беспорядка.Процесс происходит самопроизвольно при увеличении общей энтропии. Рассмотрим два газа, разделенных перегородкой. Если барьер убрать, два газа самопроизвольно смешиваются в единый гомогенный раствор.При низком давлении и умеренной температуре между составляющими их молекулами нет значительных сил межмолекулярного взаимодействия. Итак, газы ведут себя как идеальные газы. Здесь образование раствора не снижает потенциальную энергию атомов, но их кинетическая энергия теперь может быть распределена по большему объему.Это распределение энергии увеличивает энтропию каждого из газов, делая образование раствора спонтанным процессом.

12.1:

Формирование раствора

Растворитель, растворяющий все типы растворённое вещество, отсутствует. Некоторые вещества, которые легко растворяются в определенном растворителе, могут быть нерастворимыми в другом растворителе. Простым способом предсказать, какие вещества растворяются в растворителе, является фраза «как растворяется подобно». Это означает, что полярные вещества, такие как соль и сахар, растворяются в полярных веществах, таких как вода. В отличие от этого, неполярные вещества более растворимы в неполярных растворителях, таких как тетрахлорид углерода.

Эта селективная растворимость может быть объяснена межмолекулярными силами в молекулах растворённое вещество и растворителя, а также между молекулами растворённое вещество и растворителя в раствор. Более сильные межмолекулярные силы между молекулами растворённое вещество и молекулами растворителя обеспечивают большую растворимость растворённое вещество в растворителе. Ионные взаимодействия и водородное соединение, которые обычно удерживают полярные солюты вместе, могут быть преодолены только другими сильными силами, такими как дипольная дипольная связь между полярными молекулами растворённое вещество и полярными молекулами растворителей.

Силы рассеивания между неполярными солотами преодолеваются преимущественно силами дисперсии между неполярными молекулами растворённое вещество и неполярными молекулами растворителя и не достаточно сильны, чтобы нарушить полярные взаимодействия. В то время как неполярные вещества, такие как йод и углекислый газ, могут растворяться в воде, их растворимость ограничена.

раствор должен быть однородным; то есть он должен иметь одинаковый внешний вид и одинаковую концентрацию растворённое вещество по всему растворителю. Рассмотрим, например, сахарный сироп и чистая вода находятся в одном резервуаре, но отделены барьером. При удалении барьера жидкости перемешиваются спонтанно, образуя однородный раствор. Это явление называется равновесной концентрацией.