Свойства дисперсных систем

Растворы

Дисперсные системы – системы, где одно вещество в виде частиц различной величины распределено в другом веществе.

Степень раздробленности вещества называется степенью дисперсности Д=1/d (величина обратная среднему диаметру частицы). Среда, в которой находится диспергированное (раздробленное) вещество называется дисперсионной средой, а раздробленное вещество в виде частиц разных размеров - дисперсной фазой. Дисперсионная среда и дисперсная фаза - это дисперсная система.

Классификация дисперсных систем:

1) Грубодисперсные - размер частиц - 10−7 - 10−5 м;

2) Коллоидно-дисперсные- размер частиц- 10−9 - 10−7 м;

3) Молекулярно-дисперсные и ионно-дисперсные (истинные растворы)- размер частиц меньше 10−9 м.

Свойства дисперсных систем

1. Грубодисперсные:

1) неустойчивые системы;

2) частицы можно увидеть в микроскоп;

3) частицы не проходят через фильтр.

2. Коллоидные системы:

1) системы относительно устойчивы, но со временем разрушаются;

2) коллоидные частицы видны только в ультрамикроскоп; 3) частицы не проходят через ультрафильтр.

3. Молекулярно-дисперсные или ионно-дисперсные системы: 1) устойчивы, со временем не разрушаются;

2) частицы не видны в микроскоп;

3) частицы не задерживаются никаким фильтром.

Растворами называются гомогенные (т.е. однородные) смеси переменного состава из двух или более веществ. Наиболее распространенное агрегатное состояние растворов – жидкое.

Любой раствор состоит из растворителя и растворенного вещества:

Из двух или нескольких компонентов раствора растворителем является тот, который взят в большем количестве и имеет то же агрегатное состояние, что и раствор в целом.

Существуют растворы не только жидкие, но и твердые. В твердых растворах частицы одного вещества хаотично распределены среди частиц какого-нибудь другого, но обязательно твердого вещества. Например, водород охотно растворяется в некоторых металлах (платине, палладии), и это пример твердого раствора.

Смеси газов (например, воздух) не называют растворами. Дело в том, что важным свойством растворов является заметное взаимодействие между частицами растворителя и растворенных веществ, а в газах такое взаимодействие практически отсутствует.

Молекулы растворенного вещества передвигаются по всему объему раствора вместе с молекулами растворителя благодаря тепловому движению. Это явление называется диффузией. Если раствор перемешивать, то диффузия происходит интенсивнее и растворение вещества идет быстрее.

Раствор, в котором данное вещество при данной температуре уже больше не растворяется, называется НАСЫЩЕННЫМ.

В насыщенном растворе при данной температуре содержится максимально возможное количество растворенного вещества.

РАСТВОРИМОСТЬЮ называется способность вещества растворяться в том или ином растворителе. Мерой растворимости вещества при данных условиях является его содержание в насыщенном растворе.

Если в 100 г воды растворяется более 10 г вещества, то такое вещество называют хорошо растворимым. Если растворяется менее 1 г вещества – вещество малорастворимо, вещество считают практически нерастворимым, если в раствор переходит менее 0,01 г вещества. Абсолютно нерастворимых веществ не бывает. Даже когда мы наливаем воду в стеклянный сосуд, очень небольшая часть молекул стекла неизбежно переходит в раствор.

Растворимость, выраженная при помощи массы вещества, которое может раствориться в 100 г воды при данной температуре, называют также коэффициентом растворимости.

Растворимость большинства (но не всех!) твердых веществ с увеличением температуры увеличивается, а растворимость газов, наоборот, уменьшается. Это связано, прежде всего, с тем, что молекулы газов при тепловом движении способны покидать раствор гораздо легче, чем молекулы твердых веществ.

Влияние температуры на растворимость некоторых твердых веществ. В таблице приведена растворимость в г/100 г воды.

Вещество	Температура, ° C
KBr	53,5	65,2	80,8	94,6	103,3
NaCl	35,7	35,9	36,8	38,1	39,4
CaSO4	0,176	0,206	0,180	0,102	0,066

При охлаждении насыщенного раствора образуется пересыщенный раствор, из которого кристаллы чистого вещества начинают выпадать. Этот способ очистки называется ПЕРЕКРИСТАЛЛИЗАЦИЕЙ (очищают многие лекарственные препараты).

Давление не оказывает заметного влияния на растворимость твердых веществ, зато увеличение давления повышает растворимость газов.

Процесс связывания веществ с водой называется гидратацией, а вещества (не имеют постоянного химического состава и поэтому не могут быть выражены химической формулой) - гидратами. Гидратация сопровождается выделением энергии. Часть этой энергии расходуется на разрушение кристаллической решетки, а её избыток может выделяться в виде тепла.

Если на разрушение кристаллической решетки тратится больше энергии, чем образуется при получении гидратов, то раствор может охлаждаться. Например, если в стакан с водой поместить твердый нитрат аммония NH₄NO₃ и поставить стакан на влажный картон, то картон примерзает к стакану – настолько низко падает температура раствора.

Молекулы воды из гидратной оболочки иногда могут вступать в химическую реакцию с растворенным веществом, образуя уже настоящее химическое соединение с постоянным составом, которые можно выделить из раствора, осторожно упаривая воду. Эти соединения называются кристаллогидратами. CuSO₄ ^. 5H₂O (медный купорос)