Учебник для 11 класса

ХИМИЯ

§ 10.1. Растворы

Раствором называют гомогенную систему, состоящую из двух и более веществ.

Растворы всегда однофазны, т. е. представляют собой однородный газ, жидкость или твердое вещество. Это связано с тем, что одно из веществ распределено в массе другого в виде молекул, атомов или ионов (размер частиц менее 1 нм).

Растворы называют истинными, если требуется подчеркнуть их отличие от коллоидных растворов.

Растворителем считают вещество, агрегатное состояние которого не изменяется при образовании раствора. Например, вода в водных растворах поваренной соли, сахара, углекислого газа. Если же раствор образовался при смешении газа с газом, жидкости с жидкостью и твердого вещества с твердым, растворителем считают тот компонент, которого больше в растворе. Так, воздух — это раствор кислорода, благородных газов, углекислого газа в азоте (растворитель). Столовый уксус, в котором содержится от 5 до 9% уксусной кислоты, представляет собой раствор этой кислоты в воде (растворитель — вода). При кристаллизации жидкого сплава серебра и золота можно получить твердые растворы разного состава.

Наибольшее значение имеют водные растворы. Природная вода всегда содержит растворенные вещества. Природные водные растворы участвуют в процессах почвообразования и снабжают растения питательными веществами. Сложные процессы жизнедеятельности, происходящие в организмах человека и животных, также протекают в растворах. Многие технологические процессы в химической и других отраслях промышленности, например получение кислот, металлов, бумаги, соды, удобрений, протекают в растворах.

Количественный состав растворов выражают, используя понятие «концентрация», т. е. относительное содержание вещества в растворе.

Концентрацию растворов можно выражать по-разному.

Массовая доля вещества в растворе w — отношение массы растворенного вещества (m_р.в) к массе раствора (m_p-pa):

Если массовая доля выражена в процентах, то на практике она называется процентной концентрацией w7%:

w% = w • 100%.

Например, раствор гидроксида натрия с массовой долей 0,1, или 10%-й раствор, — это такой раствор, в 100 г которого содержится 10 г гидроксида натрия и 90 г воды.

Молярная концентрация С — отношение количества вещества растворенного вещества (п) к объему раствора (V):

С = n/v(моль/л).

Ранее (и иногда в настоящее время) для обозначения молярной концентрации применяли букву М. Так, 0,5 М H₂SO₄ обозначает раствор серной кислоты, в каждом литре которого содержится 0,5 моль, т. е. 49 г серной кислоты.

Моляльная концентрация В — отношение количества растворенного вещества (n) к массе растворителя (m):

B = n/m_р-ля (моль/кг)

Например, моляльная концентрация раствора, приготовленного из 10 г поваренной соли и 500 г воды, равна 0,34 моль/кг: B(NaCl) = m(NaCl)/M(NaCl) • m(H₂O) = = 10/58,5 • 0,5 = 0,34 моль/кг.

Растворы подразделяют на три группы:

молекулярные — это водные растворы неэлектролитов — органических веществ (спирта, глюкозы, сахарозы и т. д.);
молекулярно-ионные — это растворы слабых электролитов (азотистой, сероводородной кислот и др.);
ионные — это растворы сильных электролитов (щелочей, солей, кислот — NaOH, K₂SO₄, HNO₃, НСlO₄).

Раньше существовали две точки зрения на природу растворения и растворов: физическая и химическая. Согласно первой, растворы рассматривали как механические смеси, согласно второй — как нестойкие химические соединения частиц растворенного вещества с водой или другим растворителем. Последняя теория была высказана в 1887 г. Д. И. Менделеевым, который посвятил исследованию растворов более 40 лет. Современная химия рассматривает растворение как физико-химический процесс, а растворы как физико-химические системы.

Более точное определение раствора таково:

раствор — гомогенная (однородная) система, состоящая из частиц растворенного вещества, растворителя и продуктов их взаимодействия.

Поведение и свойства растворов электролитов, как вы хорошо знаете, объясняет другая важнейшая теория химии — теория электролитической диссоциации, разработанная С. Аррениусом, развитая и дополненная учениками Д. И. Менделеева, и в первую очередь И. А. Каблуковым.

Вопросы и задания к § 10

Что такое дисперсные системы?
При повреждении кожи (ранке) наблюдается свертывание крови — коагуляция золя. В чем сущность этого процесса? Почему это явление выполняет защитную функцию для организма? Как называют болезнь, при которой свертывание крови затруднено или не наблюдается?
Расскажите о значении различных дисперсных систем в быту.
Проследите эволюцию коллоидных систем в процессе развития жизни на Земле.
Определите массу соли, содержащейся в 200 г раствора, если ее массовая доля в растворе составляет 15%.
Ответ: 30 г.
Определите молярную концентрацию раствора, в 400 мл которого содержится 1 г гидроксида натрия.
Ответ: 0,0625 моль/л.