2013-СК-біохімія-02-Осн фіз хім

Розчини займають проміжне місце між механічними сумішами і хімічними сполуками.

Від суміші їх відрізняє те, що будь-який його мікроскопічний об'єм, який знаходиться у стані динамічної рівноваги, має однаковий хімічний склад і фізичні властивості, як і вся маса розчину.

Утворення розчинів супроводжується тепловим ефектом і зміною об'єму.

На відміну від хімічних сполук, склад розчинів може змінюватися залежно від кількості взятих компонентів.

Розчини не підлягають законам сталості складу і кратних відношень і тому їх називають сполуками змінного складу.

Для розчинів характерні слабкі ван-дер-ваальсові взаємодії, а в окремих випадках – виникнення водневих зв'язків між компонентами розчину.

21

Класифікація розчинів (за різними ознаками)

1.За агрегатним станом розчини поділяють на газоподібні (газуваті), рідкі та тверді

Газоподібні розчини – це фізична суміш за звичайного тиску (повітря)

Рідкі розчини одержують розчиненням у рідині газів (амоніаку, гідроген хлориду, кисню), твердих речовин (натрій хлориду або цукру у воді, йоду в етанолі) і рідин (етанолу у воді, бензену в ацетоні)

Тверді розчини (сплави) утворюються при кристалізації рідких розплавів металів.

22

2. За вмістом розчиненої речовини розчини поділяють на розведені та концентровані.

У розведеному розчині вміст розчиненої речовини не перевищує 30 %,

а в концентрованому масова частка розчиненої речовини становить понад 30 %.

23

3.За здатністю речовин розчинятися за даних умов у даній масі розчинника розчини бувають ненасиченими, насиченими, пересиченими.

Ненасичений розчин (якась маса речовини ще може розчинитися)

АВ (тверда фаза) → АВ (розчин)

Насичений розчин (досягнуто границі розчинення) АВ (тверда фаза) АВ (розчин)

Пересичений розчин (система нестійка, за

найменшої зміни умов розпочинається процес кристалізації)

АВ (тверда фаза) АВ (розчин)

24

2 теорії розчинів:

За фізичною теорією розчинів (С. Арреніус, Я. Вант-Гофф, В. Оствальд) розчинення розглядали як фізичний процес рівномірного розподілу частинок розчиненої речовини між частинками розчинника, який вважався індиферентним середовищем, а розчин – як просту механічну суміш.

Хімічна теорія, яку називають сольватною або гідратною (Д. Менделєєв, І. Каблуков, М. Курнаков) грунтується на тому, що під час розчинення між частинками розчиненої речовини і розчинника утворюються нестійкі комплекси – сольвати (якщо розчинником є вода – гідрати), які потім руйнуються. Лише для кристалогідратів ці комплекси стійкі і зберігаються при випаровуванні з розчину

(CuSO4 5H2O)

25

Сучасна теорія розчинів об'єднує фізичну й хімічну точку зору, розглядаючи розчинення як фізико-хімічний процес взаємодії між частинками різної полярності.

Але єдиної теорії розчинів, яка давала б можливість визначити їх властивості за відомими властивостями компонентів у чистому стані ще не створено.

Основним фізико-хімічним параметром, яким визначають природу розчинника і полярність його молекул, є дипольний момент μ.

Полярними розчинниками є вода, кислоти, спирти, кетони і т.п.

Вода має найбільший дипольний момент

(μ=6,1 10-30 Кл м) і тому є добрим розчинником сполук з іонним і

ковалентним зв'язками.

Встановлено, що речовини з неполярним ковалентним зв'язком легко розчиняються у неполярних розчинниках (бензен, хлороформ, тетрахлорметан, ефір) і важко розчиняються у полярних.

26

Розчини, утворення яких не супроводжується зміною об'єму і теплового ефекту називають ідеальними.

До моделі ідеального розчину наближаються безмежно розведені розчини. У них концентрація розчиненої речовини дуже мала, а її молекули знаходяться на відносно великих відстанях, тому взаємодію між частинками розчиненої речовини і розчинника можна знехтувати.

27

Дифузія – це самочинний процес вирівнювання концентрації речовини у всьому об'ємі розчину, зумовлений тепловим рухом частинок розчиненої речовини і розчинника.

Дифузія відбувається із розчину більшої концентрації розчиненої речовини у розчин з меншою концентрацією цієї речовини.

1

2 3

1 - проникна перегородка; 2 – молекули розчинника; 3 – частинки розчиненої речовини

30