Водородные связи могут быть внутри- и межмолекулярными. Внутримолекулярная водородная связь образуется, например, в ацетилацетоне и сопровождается замыканием цикла.

15.

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

Относит. содержание компонента в растворе 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 раствор, 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, растворы наз. ненасыщенным. Раствор, переохлажденный таким образом, что концентрация растворенного в-ва превышает его р-римость, наз. пересыщенным. Пересыщенные растворы 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 растворов: растворы электролитов и растворы неэлектролитов. В особый класс выделяют также растворы высокомол. соединений, св-ва к-рых существенно отличаются от св-в растворов низкомол. в-в из-за больших различий в размерах молекул растворенного в-ва и р-рителя (см. Растворы полимеров). Классификация растворов может быть основана также и на др. признаках. Так, в зависимости от концентрации растворенного в-ва различают растворы концентрированные и разбавленные; в зависимости от природы р-рителя выделяют водные и неводные растворы; в зависимости от концентрации ионов Н+ и ОН- - кислые, нейтральные и щелочные (основные).

Термодинамич. св-ва растворов определяются взаимод. между молекулами компонентов и характеризуют растворы в целом. Доля, вносимая данным компонентом в то или иное св-во раствора, 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 растворах. Важнейшее св-во растворов-зависимость хим. потенциалов компонентов от состава.

Межмол. взаимод. и тепловое движение приводят к образованию флуктуации концентрации - короткоживущих группировок молекул, обусловливающих отклонение локального микроскопич. состава раствора от макроскопического. Если компоненты близки по хим. строению, размерам и характеру взаимод., структура раствора 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 растворов взаимод. молекул растворенного в-ва с молекулами р-рителя сопровождается противоположным процессом - диссоциацией молекул растворенного в-ва.

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

Растворы 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 растворами. Образование растворов существенно изменяет условия протекания хим. р-ций между компонентами (см. Реакции в растворах); мн. процессы происходят исключительно в растворах. Изучение физ.-хим. св-в растворов тесно связано с проблемами разделения прир. и пром. смесей, получения чистых в-в методами ректификации, экстракции, кристаллизации, абсорбции и др. Водные растворы солей, к-т и оснований широко используют в гидрометаллургии при извлечении цветных металлов из руд. Исключительна роль водных растворов во всех биол. процессах. Использование неводных растворов связано с применением полимеров, красителей, лаков, приготовлением жидкостей с заданными физ. св-вами (вязкостью, диэлектрич. проницаемостью и др.).

Существует две основные теории образования растворов (истинных). 1. Химическая теория образования растворов, сформулированная Дмитрием Ивановичем Менделеевым, по которой между растворителем и растворенным веществом происходят химические взаимодействия (химические реакции) с образованием особой группы веществ: сольватов, гидратов и кристаллогидратов. 2. Физическая теория образования растворов, которая рассматривает инертные растворы, где не происходят вышеуказанные взаимодействия.