Розчини, також як і процес їх утворення, мають величезне значення у навколишньому світі. Вода і повітря - це два їх представника, без яких неможливе життя на Землі. Більшість біологічних рідин у рослинах і тварин також є розчинами. Процес перетравлення їжі нерозривно пов'язаний з розчиненням поживних речовин. Будь-виробництва пов'язані з використанням тих чи інших видів розчинів. Вони застосовуються в текстильній, харчовій, фармацевтичній промисловості, металообробці, при видобутку корисних копалин, отримання пластмас і волокон. Саме тому важливо розуміти, що вони собою представляють, знати їх властивості і відмітні ознаки.

Ознаки істинних розчинів

Під розчинами розуміють багатокомпонентні однорідні системи, які утворюються при розподілі одного компонента в іншому. Ними також прийнято називати дисперсні системи, які в залежності від розмірів утворюють їх часток поділяють на колоїдні системи, суспензії та істинні розчини. В останніх компоненти знаходяться в стані розділеності на молекули, атоми чи іони. Для молекулярно-дисперсних систем характерні наступні ознаки:

спорідненість (взаємодія);

самопроизвольность освіти;

постійність концентрації;

гомогенність;

стійкість.

Іншими словами, вони можуть утворюватися, якщо між компонентами є взаємодія, яка призводить до мимовільного розділенню речовини на найдрібніші частинки без зусиль, що додаються ззовні. Отримані розчини повинні бути однофазними, тобто між складовими частинами не повинно бути поверхні розділу. Остання ознака є найбільш важливим, оскільки мимовільно процес розчинення може протікати, тільки якщо для системи це енергетично вигідно. При цьому відбувається зменшення вільної енергії, і система стає рівноважної. З урахуванням всіх цих особливостей можна сформулювати наступне визначення:


Істинним розчином є стійка рівноважна система взаємодіючих частинок двох і більше речовин, розміри яких не перевищують 10 -7 см, тобто пропорційні атомів, молекул і іонів. Одне речовин є розчинником (як правило, це той компонент, концентрація якого вище), а решта - розчиненими речовинами. Якщо вихідні речовини перебували в різних агрегатних станах, то за розчинник беруть те, що його не змінило.

Види істинних розчинів

За агрегатним станом розчини бувають рідкими, газоподібними і твердими. Найбільш поширені рідкі системи, причому вони також поділяються на кілька типів у залежності від вихідного стану розчиненого речовини:

тверде в рідкому, наприклад, цукор або сіль у воді;

рідке в рідкому, наприклад, сірчана або соляна кислоти у воді;

газоподібний у рідкому, наприклад, кисень або вуглекислий газ у воді.

Однак розчинником може бути не тільки вода. І за природою розчинника всі рідкі розчини поділяють на водні, якщо речовини розчинені у воді, і неводні, якщо речовини розчинені в ефірі, етанолі, бензолі і т. д.
По електричній провідності розчини ділять на електроліти та неэлектролиты. Електролітами є з'єднання з переважно іонною кристалічною зв'язком, які при дисоціації в розчині утворюють іони. Неэлектролиты при розчиненні розпадаються на атоми або молекули. В істинних розчинах одночасно відбуваються два протилежні процеси - розчинення речовини і його кристалізація. Залежно від положення рівноваги у системі "розчинена речовина - розчин" розрізняють такі види розчинів :

насичений, коли швидкість розчинення деякого речовини дорівнює швидкості його ж кристалізації, тобто розчин знаходиться в рівновазі з розчинюючим речовиною;

ненасичені, якщо в них міститься менше розчиненого речовини, порівняно з насиченим при тій же температурі;

пересичені, які містять надлишок розчиненого речовини в порівнянні з насиченим, і одного кристалика його буває достатньо для початку активної кристалізації.

В якості кількісної характеристики, що відбиває зміст того чи іншого компонента в розчинах, використовують концентрацію. Розчини з малим вмістом розчиненої речовини називають розведеними, а з високим - концентрованими.

Способи вираження концентрації

Масова частка (?) - маса речовини (m в-ва ), віднесена до маси розчину (m р-ра ). При цьому масу розчину приймають як суму мас речовини і розчинника (m р-ля ). Мольна частка (N)- число моль розчиненої речовини (N в-ва ), віднесені до загального числа моль речовин, які утворюють розчин (?N). Моляльность (З m ) - число моль розчиненої речовини (N в-ва ), віднесені до маси розчинника (m р-ля ). Молярна концентрація (З м ) - маса розчиненої речовини (m в-ва ), віднесена до обсягу всього розчину (V). Нормальність, або еквівалентна концентрація, (З н ) - число еквівалентів (Е) розчиненої речовини, віднесених до об'єму розчину. Титр (Т) - маса речовини (m в-ва ), розчиненого в заданнном об'ємі розчину. Об'ємна частка () газоподібного речовини - об'єм речовини (V в-ва ), віднесений до об'єму розчину (V р-ра ).

Властивості розчинів

Розглядаючи це питання, найчастіше говорять про розбавлених розчинах неэлектролитов. Пов'язано це, по-перше, з тим, що ступінь взаємодії між частинками наближає їх до ідеальних газів. А по-друге, властивості обумовлені їх взаємопов'язаністю всіх частинок і пропорційні вмісту компонентів. Такі властивості істинних розчинів називають коллигативными. Тиск пари розчинника над розчином описується законом Рауля, який свідчить, що зниження тиску насиченої пари розчинника над ІН розчином прямо пропорційно мольной частці розчиненої речовини (Т в-ва ) і тиску пари над чистим розчинником (Р 0 р-ля ):
ІН = Р про р-ля • Т в-ва Підвищення температур кипіння ДТк і температур замерзання ДТз розчинів прямопропорційно моляльным концентраціям розчинених у них речовин З m : ДТ до = Е • З m , де Е - эбулиоскопическая константа; ДТ з = До • З m , де До - криоскопическая константа. Осмотичний тиск ? розраховують за рівнянням: ? = Р•Е•Х в-ва /V р-ля , де Х в-ва - мольна частка розчиненої речовини, V р-ля - об'єм розчинника. Значення розчинів в звичайному житті будь-якої людини важко переоцінити. Природна вода містить розчинені гази - З 2 і Про 2 , різні солі NaCl, CaSO4 MgCO3 KCl та ін. Але без цих домішок в організмі міг би порушитися водно-сольовий обмін і робота серцево-судинної системи. Іншим прикладом істинних розчинів є сплав металів. Це може бути латунь або ювелірне золото, але, головне, що після змішування розплавлених компонентів і охолодження отриманого розчину утворюється одна тверда фаза. Металеві сплави застосовують повсюдно, починаючи зі столових приладів, і закінчуючи електронікою.