Поэтому энтальпия процесса растворения ΔНраств.может быть > 0 и < 0.

РАСТВОРЫ

Растворами называются однородные системы, состоящие из двух и более компонентов, состав которых можно изменять в определённых пределах без нарушения однородности.

Растворы бывают газовые, жидкие и твёрдые. В химии, биологии и медицине чаще всего приходится иметь дело с жидкими растворами.

В жидких растворах принято различать растворитель и растворённое вещество. Растворителем называют(чаще всего) тот компонент раствора, которого больше либо тот компонент, который не меняет своего агрегатного состояния при растворении.

Причина образования истинного раствора уменьшение энергии Гиббса в результате взаимодействия компонентов раствора ΔG_{растворения} < 0.

Таким образом, раствор – это равновесная однородная система, которая достигла минимума энергии Гиббса в результате взаимодействия всех её частиц за счёт всех возможных типов взаимодействия между ними.

Эффекты, возникающие в результате взаимодействия молекул растворителя с частицами растворённого вещества, называются сольватационными.

По своей природе они являются частично электростатическими(физическая сольватация), частично химическими (химическая сольватация).

В растворителях неполярных и малополярных, не содержащих ни подвижных протонов, ни донорных атомов, способных к образованию координационных связей, возможна только физическая сольватация, обусловленная ван-дер-ваальсовыми силами(углеводороды и их галогенопроизводные).

В полярных растворителях, имеющих донорные атомы, содержащих или не содержащих подвижных протонов (кетоны, простые эфиры, вода спирты, карбоновые кислоты, амины) возможна как физическая, так и химическая сольватация.

Для недиссоциированных молекул и ионов, недостаточно склонных к образованию координационных связей(катионы большинства щелочных и щелочно-земельных металлов, органические ионы, многие анионы) характерна физическая сольватация.

Химическая сольватация обусловлена образованием координационных связей между молекулами растворителя и частицами растворённого вещества. Она характерна для катионов d и p - элементов. Такие катионы, например, образуют в воде аквакомплексы: [Cr(H₂O)₆]³⁺ , [Zn(H₂O)₄]²⁺, [Al(H₂O)₆]³⁺ и т.д.

 

ΔG_{растворения} =ΔH_{растворения} - TΔS_{растворения}

Если имеет место сильное взаимодействие частиц растворяемого вещества и растворителя, то процесс растворения экзотермический

ΔH_{растворения} < 0.

В этом случае изменение энтропии может быть как положительнойΔS_{растворения} >0, так и отрицательной величиной ΔS_{растворения}<0.

Часто процесс растворения сопровождается изменением агрегатного состояния.

Тогда ΔH_{растворения} =ΔН_{фазового перехода} + ΔH _{сольватации}

ΔS_{растворения} =ΔS_{фазового перехода} + ΔS _{сольватации}

Для кристаллов ΔНфазового перехода равно энергии разрушения кристаллической решётки и, следовательно, ΔНф.п. > 0 и ΔSф.п.> 0.

Сольватация – процесс экзотермический ΔНсольв.<0

Поэтому энтальпия процесса растворения ΔНраств.может быть > 0 и < 0.

Поскольку процесс растворения связан с взаимодействием растворяемого вещества и растворителя, растворение сопровождается изменением структуры и растворяемого вещества и растворителя.

Сольватация означает упорядочение системы (происходит уменьшение числа частиц, образование новых структур). Следовательно ΔS _{сольватации} <0. Однако по абсолютной величине изменение энтропии мало и поэтому при растворении ΔS_.> 0.

По мере увеличения концентрации раствора усиливается интенсивность взаимодействия между содержащими его частицами и усложняется его структура.

При разбавлении, наоборот, строение раствора упрощается и взаимодействие между частицами ослабевает.

Введение растворённого вещества может привести как к уменьшению энтропии растворителя, так и к её увеличению. Структурирующие ионы для воды

(уменьшающими её энтропию) – это малые по размеру и многозарядные ионы: Li⁺, Na⁺, Mg²⁺, Al³⁺,Fe³⁺,OH^-. Деструктурирующие ионы(увеличивающие её энтропию) – это большие однозарядные ионы: K⁺, Rb⁺, Cs⁺, Cl^-, NO₃^-, ClO₄^-.

Структурирующие ионы – ионы с высокой напряжённостью электрического поля, которые могут поляризовать молекулы воды за пределами первой гидратной оболочки.

Это приводит к повышению вязкости растворов

Деструктурирующие ионы не могут поляризовать воду за пределами первой гидратной оболочки, в результате вязкость этих растворов меньше, чем у чистой воды.