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 ΔGрастворения < 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.

 

ΔGрастворения =ΔHрастворения - TΔSрастворения

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

ΔHрастворения < 0.

В этом случае изменение энтропии может быть как положительнойΔSрастворения >0, так и отрицательной величиной ΔSрастворения<0.

Часто процесс растворения сопровождается изменением агрегатного состояния.

Тогда ΔHрастворения =ΔНфазового перехода + ΔH сольватации

ΔSрастворения =ΔSфазового 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.