Растениеводство

Растениеводство, 1) одна из основных отраслей сельского хозяйства, занимающаяся главным образом возделыванием культурных растений для производства растениеводческой продукции. Обеспечивает население…


Растения

Растения (Plantae, или Vegetabilia), организмы, отличающиеся автотрофным питанием, основанным на использовании энергии Солнца (см. Фотосинтез), и наличием у клеток плотных оболочек, состоящих, как…


Растения-индикаторы

Растения-индикаторы, то же, что индикаторные растения…


Растворы (химич.)

Растворы, макроскопически однородные смеси двух или большего числа веществ (компонентов), образующие термодинамически равновесные системы. В Р. все компоненты находятся в молекулярно-дисперсном состоянии; они равномерно распределены в виде отдельных атомов, молекул, ионов или в виде групп из сравнительно небольшого числа этих частиц. С термодинамической точки зрения Р. — фазы переменного состава, в которых при данных внешних условиях соотношение компонентов может непрерывно меняться в некоторых пределах. Р. могут быть газообразными, твёрдыми (см. Твёрдые растворы). Чаще же всего термин "Р." относят к жидким Р.

Практически все жидкости, встречающиеся в природе, представляют собой Р.: морская вода — Р. большого числа неорганических и органических веществ в воде, нефть — Р. многих, как правило органических, компонентов и т.д. Р. широко представлены в технике и повседневной практике человека.

Простейшие составные части Р. (компоненты) обычно могут быть выделены в чистом виде; их смешением можно вновь получить Р. любого допустимого состава. Количественное соотношение компонентов определяется их концентрациями. Обычно основной компонент называют растворителем, а остальные компоненты — растворенными веществами. Если одним из компонентов является жидкость, а другим — газы или твёрдые вещества, то растворителем считают жидкость.

Классификация Р. основана на различных признаках. Так, в зависимости от концентрации растворённого вещества Р. делят на концентрированные и разбавленные; в зависимости от характера растворителя — на водные и неводные (спиртовые, аммиачные и т.п.); в зависимости от концентрации ионов водорода — на кислые, нейтральные и щелочные.

В соответствии с термодинамическими свойствами Р. подразделяют на те или иные классы, прежде всего — на идеальные и неидеальные (называемые также реальными). Идеальными Р. называют такие растворы, для которых химический потенциал mi каждого компонента i имеет простую логарифмическую зависимость от его концентрации (например, от мольной доли xi):

mi = (p, T) + RT lnxi, (1)

где через обозначен химический потенциал чистого компонента, зависящий только от давления р и температуры Т, и где R — газовая постоянная. Для идеальных Р. энтальпия смешения компонентов равна нулю, энтропия смешения выражается той же формулой, что и для идеальных газов, а изменение объёма при смешении компонентов равно нулю. Эти три свойства идеального Р. полностью характеризуют его и могут быть взяты в качестве определяющих для идеального Р. Для идеальных Р. выполняются Рауля законы и Генри закон. Опыт показывает, что Р. идеален только в том случае, если образующие его компоненты сходны друг с другом прежде всего в отношении геометрической конфигурации и размера молекул. Наиболее близки к идеальным Р. смеси соединений с изотопозамещёнными молекулами.

Как правило, для идеальных Р. соотношение (1) справедливо во всей области изменения концентраций. Концентрации, при которых в данном Р. начинают обнаруживаться заметные отклонения от идеальности, очень сильно зависят от природы образующих его веществ. Большинство достаточно разбавленных Р. ведут себя как идеальные.

Р., не обладающие свойствами идеальных Р., называются неидеальными. Для них выполняется соотношение, аналогичное (1) при замене концентрации на активность: ai =gixi, где ai — активность компонента i, gi — коэффициент активности, зависящий как от концентрации данного компонента, так и от концентраций остальных компонентов, а также от давления и температуры. Среди неидеальных Р. большой класс составляют регулярные Р., которые характеризуются той же энтропией смешения, что и идеальные Р., однако их энтальпия смешения отлична от нуля и пропорциональна логарифмам коэффициентов активности. Особый класс составляют атермальные Р., у которых теплота смешения равна нулю, а коэффициенты активности определяются только энтропийным членом и не зависят от температуры. Теория таких Р. часто позволяет предсказывать свойства неидеальных Р., например в случае неполярных компонентов с сильно различающимися молекулярными объёмами. Близки к атермальным многие Р. высокомолекулярных соединений в обычных растворителях.

При определённых температуре и давлении растворение одного компонента в другом обычно происходит в некоторых пределах изменения концентраций. Р., находящийся в равновесии с одним из чистых компонентов, называемом насыщенным (см. Насыщенный раствор), а его концентрация — растворимостью этого компонента. Графически зависимость растворимости от температуры и давления представляется растворимости диаграммой. При концентрациях растворённого вещества, меньших его растворимости, Р. является ненасыщенным. Если Р. не содержит центров кристаллизации, то его можно переохладить так, что концентрация растворённого вещества окажется выше его растворимости, а Р. становится пересыщенным. Ряд практически важных свойств Р. связан с изменением давления насыщенного пара растворителя над Р. при изменении концентрации растворённого вещества: понижение температуры замерзания (см. Криоскопия), повышение температуры кипения (см. Эбулиоскопия) и т.д.

Строение Р. определяется прежде всего характером компонентов, его образующих. Если компоненты близки по химическому строению, размерам молекул и т.п., то строение Р. принципиально не отличается от строения чистых жидкостей. Молекулы веществ, заметно отличающихся по своему строению и свойствам, обычно сильнее взаимодействуют друг с другом, что приводит к образованию комплексов в Р., которые вызывают отклонения от идеальности. Энергии образования этих комплексов достигают величин нескольких кдж/моль, что позволяет говорить о существовании в Р. слабых химических взаимодействий и образовании тех или иных химических соединений — новых компонентов Р. Взаимодействие с молекулами растворителя сопровождается у многих веществ (например, электролитов) обратным процессом — диссоциацией. Соли, кислоты и основания при растворении в воде и др. полярных растворителях частично или полностью распадаются на ионы, вследствие чего число различных частиц в Р. увеличивается. При электролитической диссоциации суммарная электронейтральность Р. сохраняется; около каждого иона образуется слой более тесно связанных с ним молекул растворителя — сольватная оболочка (см. Сольватация).В Р. при очень малых концентрациях растворённого вещества сохраняется структура растворителя. По мере увеличения концентрации возникают новые структуры, например в водных Р. возникают различные структуры кристаллогидратов. Ионы больших размеров разрушают структуру растворителя, в результате чего появляются экспериментально наблюдаемые неоднородности в этой структуре. Специфическими особенностями характеризуются Р. высокомолекулярных соединений (см. Растворы полимеров).Молекулярно-статистическая теория Р. развита лишь для простейших классов Р. Так, при рассмотрении Р. неассоциированных жидкостей часто используют представление о Р. как о статистической совокупности твёрдых образований ("сфер", "эллипсоидов", "стержней"), взаимодействующих друг с другом по определённому модельному закону. Для сильно разбавленных Р. электролитов ограничиваются учётом только электростатического взаимодействия ионов как точечных зарядов или как сферических образований определённого радиуса и т.д.

Лит.: Кириллин В. А., Шейндлин А. Е., Термодинамика растворов, М., 1956; Шахпаронов М. И., Введение в молекулярную теорию растворов, М., 1956; Prigogine I., The molecular theory of solutions, Arnst., 1957; Робинсон Р., Стокс Р., Растворы электролитов, пер. в англ., М., 1963; Тагер А. А., Физико-химия полимеров, 2 изд., М., 1968; Курс физической химии, под общ. ред. Я. И. Герасимова, 2 изд., т. 1—2, М., 1969—73.

Н. Ф. Степанов.

Твёрдые растворы

Твёрдые растворы, твёрдые фазы переменного состава, в которых атомы раз личных элементов смешаны в известных пределах или неограниченно в общей кристаллической решётке. Растворимость в твёрдом…

Химический потенциал

Химический потенциал (mi), термодинамическая функция, применяемая при описании состояния систем с переменным числом частиц. В случае системы, состоящей из i компонентов, Х. п. определяется как…

Газовая постоянная

Газовая постоянная, универсальная физическая постоянная R, входящая в уравнение состояния 1 моля идеального газа: pv = RT (см. Клапейрона уравнение), где р - давление, v - объём, Т - абсолютная…

Рауля законы

Рауля законы, количественные зависимости, связывающие концентрацию раствора или с давлением насыщенного пара растворителя над раствором, или с изменением температуры кипения (замерзания) раствора…

Генри закон

Генри закон, положение, согласно которому при постоянной температуре растворимость газа в данной жидкости (выраженная весовой концентрацией его) прямо пропорциональна давлению этого газа над раствором…

Насыщенный раствор

Насыщенный раствор, раствор, находящийся при данных условиях (температура, давление) в устойчивом равновесии с растворённым веществом. Примеры: раствор соли в воде, в котором присутствуют кристаллы…

Растворимость

Растворимость, способность вещества образовывать с другим веществом однородную, термодинамически устойчивую систему переменного состава, состоящую из двух или большего числа компонентов. Такие системы…

Растворимости диаграмма

Растворимости диаграмма, графическое изображение равновесного состава растворов в зависимости от температуры, а также от давления и других параметров, характеризующих внешние условия. Р. д. является…

Кристаллизация

Кристаллизация, образование кристаллов из паров, растворов, расплавов, вещества в твёрдом состоянии (аморфном или другом кристаллическом), в процессе электролиза и при химических реакциях. К. приводит…

Криоскопия

Криоскопия (от крио... и... скопия),метод физико-химического исследования, основанный на измерении понижения температуры замерзания раствора по сравнению с температурой замерзания чистого растворителя…

Эбулиоскопия

Эбулиоскопия, эбуллиоскопия (от лат. ebullio - вскипаю и ...скопия), метод физико-химического исследования, основанный на измерении повышения температуры кипения раствора по сравнению с температурой…

Диссоциация

Диссоциация (от лат. dissociatio - разделение, разъединение), процесс, заключающийся в распаде молекул на несколько более простых частиц - молекул, атомов, радикалов или ионов. Обычно различают три…

Кислоты и основания

Кислоты и основания, классы химических соединений. Обычно кислотами называют вещества, содержащие водород (HCl, HNO3, H2SO4, CH3COOH и т.д.) и диссоциирующие в воде с образованием ионов Н+ (точнее…

Сольватация

Сольватация (от лат. solvo - растворяю), связывание молекул растворителя молекулами или ионами растворённого вещества или набухшего твёрдого тела. В случае связывания молекул воды С. называется…

Кристаллогидраты

Кристаллогидраты, кристаллы, включающие молекулы воды. Многие соли, а также кислоты и основания выпадают из водных растворов в виде К. Типичными К. являются многие природные минералы, например гипс…

Растворы полимеров

Растворы полимеров, термодинамически устойчивые однородные молекулярно-дисперсные смеси полимеров и низкомолекулярных жидкостей. В разбавленных Р. п. макромолекулы отделены друг от друга, и изучение…

Растворонасос

Растворонасос, машина для транспортирования свежеприготовленных штукатурных и кладочных растворов по трубам или шлангам к месту производства работ. Принцип действия Р. основан на засасывании и…


Растворители нефтяные

Растворители нефтяные, индивидуальные жидкие углеводороды или их смеси, получаемые из нефти и применяемые в качестве растворителей в промышленных производствах и при лабораторных работах. Р. н. хорошо…


Растворители

Растворители, индивидуальные химические соединения или смеси, способные растворять различные вещества, т. е. образовывать с ними однородные системы переменного состава, состоящие из двух или большего…