Розчин

Розчин
Досліджується в	хімія розчинівd
Розчин у Вікісховищі

Приготування солоної води — розчину кухонної солі (NaCl) у воді

Рóзчини — суміші з двох (або кількох) речовин, в яких молекули (або іони) одної речовини рівномірно розподілені між молекулами іншої речовини.

Розчинність речовини в розчиннику може бути обмежена, в цьому випадку утворюється насичений розчин і надлишок речовини відокремлюється у власну фазу. Однак деякі речовини розчинні у будь-якому співвідношенні. У цьому випадку найпоширеніший компонент розчину зазвичай називають розчинником, а інші речовини — розчиненими речовинами.

Загальна характеристика

Розчин — однофазна, гомогенна, багатокомпонентна система змінного хімічного складу. Практично усі рідини, що є в природі, являють собою розчини. Крім рідинних, існують газові (газуваті) розчини — їх прийнято називати газовими сумішами (наприклад, повітря) і тверді розчини (наприклад, деякі сплави). Як правило, під розчином розуміють рідку молекулярно-дисперсну систему (так звані істинні розчини, англ. true solution). Розчинником називають компонент, концентрація якого суттєво більша концентрації інших компонентів. Розчинник у чистому вигляді має той самий агрегатний стан, що й розчин. Процес утворення розчину полягає у руйнуванні зв'язків між молекулами (йонами) вихідної речовини і утворенні нових зв'язків між молекулами (йонами) розчиненої речовини і розчинника. За концентрацією розчиненої речовини розчини поділяють на насичені, ненасичені й пересичені. За наявністю чи відсутністю електролітичної дисоціації розчиненої речовини на йони розрізняють розчини електролітів і розчини неелектролітів. Крім того, виділяють розчини полімерів, головна особливість яких — дуже велика різниця у розмірах молекул розчинника і розчиненої речовини.

У розчинах протікає багато природних і промислових процесів. З ними пов'язане формування покладів ряду корисних копалин, їх видобування і переробка, розділення речовин, глибоке очищення тощо.

За своїми властивостями розчини займають проміжне місце між механічними сумішами і хімічними сполуками. Від механічних сумішей вони відрізняються головним чином своєю однорідністю і виділенням або поглинанням тепла при утворенні, а від хімічних сполук тим, що склад їх не сталий і може змінюватись у досить широких межах.

Різновиди розчинів

• істинні розчини — граничний випадок дисперсної системи, в якiй частинки дисперсної фази мають розмiри звичайних молекул;
• буферний розчин — розчин, який має здатність пiдтримувати сталими задані значення pH чи окисно-вiдновних потенцiалiв середовища при варiацiях чинників, здатних викликати змiну цих показникiв (розведення, внесення додаткових компонентiв), що досягається певними спiввiдношеннями концентрацiй розчинених речовин;
  • буферний розчин сталої йонної сили — буферний розчин з високою йонною силою, що додається до аналiзованого й каліброваного розчинiв з метою забезпечення в них однакової йонної сили при рiвнiй активностi йонiв Н⁺ в цих розчинах;
• гіпертонічний розчин — 1. Розчин, осмотичний тиск якого вищий, ніж осмотичний тиск референтного розчину. 2. У біохімії — розчин, осмотичний тиск якого є вищим, ніж нормальний осмотичний тиск плазми крові;
• гіпотонічний розчин — 1. Розчин, осмотичний тиск якого є меншим, ніж осмотичний тиск референтного розчину. 2. У біохімії — розчин, осмотичний тиск якого є меншим, ніж нормальний осмотичний тиск плазми крові;
• твердий розчин — однорідні кристалічні або аморфні фази, що складаються з двох і більше компонентів, і які зберігають свою гомогенність при зміні співвідношення компонентів.

Залежно від кристалічної будови розрізняють:

• • • тверді розчини заміщення
    • тверді розчини вкорінення
    • тверді розчини проникнення
    • тверді розчини віднімання;
• Ідеальний розчин — 1. Розчин, в якому коефiцiєнти активностi кожного з його

компонентiв є дуже близькими до одиницi. Молекули в ньому взаємодіють виключно однаковим способом, а всі міжмолекулярні сили — розчинник-розчинник, розчинник-розчинене і розчинене-розчинене є еквівалентними. Його утворення не супроводжується зміною енергії. Підпорядковується законові Рауля. Реальні розчини поводяться як ідеальні тільки коли вони дуже розведені. 2. Твердий чи рідкий розчин, термодинамічна активність кожного з компонентів якого є пропорційною до його мольної частки. 3. В електрохімії — розчин, для якого електрохімічний потенціал можна виразити через концентрацію;

• кислий розчин — розчин, в якому активність йонів Н⁺ вища за активність гідроксидних йонів, якщо розчинником є вода. Зокрема, водний розчин, в якому [H⁺] > [OH^–].

Властивості

Розчини характеризуються також рядом певних властивостей, відмінних від властивостей їх складових частин. Зокрема, вони відрізняються від своїх складових частин густиною, температурою замерзання і кипіння і іншими властивостями. Існує ряд властивостей розчинів, які залежать від концентрації, але не від природи розчинених речовин, такі властивості називаються колігативними. Розчини можуть бути в рідкому, твердому і газоподібному стані. Прикладом перших можуть служити розчини цукру, солі і спирту у воді. Тверді розчини — це різні металічні сплави: міді або срібла в золоті, нікелю в міді тощо. Газоподібними розчинами є суміші різних газів, наприклад повітря.

Розчинник і розчинена речовина

Розчинник — це компонент розчину, агрегатний стан якого не змінюється при утворенні розчину, або вміст якого переважає над вмістом інших компонентів. Компонентами розчину є: розчинник та розчинена речовина.

Кожний розчин складається з розчинника і розчиненої речовини. Розчинником називають звичайну речовину, яка служить середовищем для розчиненої речовини і в чистому вигляді перебуває в тому ж агрегатному стані, що й утворюваний розчин. Однак інколи важко сказати, яка речовина є розчинником, а яка — розчиненою речовиною, особливо коли обидві речовини взаємно розчиняються одна в одній у необмеженій кількості (як спирт і вода). В таких випадках розчинником називають ту речовину, якої в розчині більше.

Найпоширенішим і практично найважливішим розчинником є вода. Вода морів та океанів є природним розчином, який має солоно-гіркий смак. У середньому в 1 кг морської води міститься 35 г розчинених речовин — середня солоність морської води становить 35 ‰. До складу морської води входить понад сто речовин, утворених з майже всіх відомих у природі хімічних елементів. Як розчинники використовують також інші речовини: ацетон, бензин, спирт тощо, але значно рідше.

Значення розчинів

Водні розчини відіграють величезну роль у природі і практичній діяльності людини. Досить сказати, що рослини беруть з ґрунту всі потрібні для їх росту поживні речовини лише у вигляді водних розчинів. Тому своєчасне надходження води до ґрунту має таке велике значення для нормального розвитку рослин і забезпечення високого врожаю сільськогосподарських культур. Процеси травлення і засвоєння їжі людиною і всіма тваринами теж зв'язані з переведенням поживних речовин у розчин.

Розчини відіграють величезну роль у техніці. Більшість хімічних процесів у промисловості проводять у розчинах. Такі галузі техніки, як шкіряне і паперове виробництво, виробництво цукру, мінеральних добрив, лікувальних речовин і багато інших, нерозривно пов'язані з широким застосуванням водних розчинів.

Насичення розчинів

Насичений розчин

У певній кількості води при даній температурі може розчинятися лише певна кількість речовини, а її надлишок залишається нерозчинним. Розчин, у якому взята речовина при даній температурі більше не розчиняється, називається насиченим.

При виготовленні насиченого розчину до розчинника додають звичайно таку кількість розчинюваної речовини, щоб частина її залишалася нерозчинною, скільки б розчин не розмішували і не збовтували. Однак у практиці звичайно користуються ненасиченими розчинами, тобто такими, в яких при даній температурі розчинювана речовина може ще розчинятися (до утворення насиченого розчину).

Перенасичений розчин

Крім насичених і ненасичених, відомі ще так звані перенасичені розчини, в яких розчинюваної речовини в розчиненому стані більше, ніж потрібно для одержання насиченого розчину. Але перенасичені розчини у природі зустрічаються порівняно рідко, і їх утворюють лише деякі речовини, наприклад декагідрат сульфату натрію — Na₂SO₄·10H₂O, пентагідрат тіосульфату натрію — Na₂S₂O₃·5H₂O тощо. Перенасичені розчини дуже нестійкі і досить легко розкладаються з виділенням надлишку розчиненої речовини і утворенням насиченого розчину.

Концентрований та розбавлений розчини

Не слід плутати поняття насичений і ненасичений розчини з поняттями концентрований і розбавлений. Назви концентрований і розбавлений вказують лише, на ступінь розчиненості речовини, що міститься в даній кількості розчинника, і нічого не вказують на ступінь його насичення.

Принасичений або не насичений розчин — це розчин, в якому розчиненої речовини не достатньо (замало) для отримання насиченого розчину. В такому розчині речовини ще можуть розчинятись.

Концентрований розчин може бути і насиченим і ненасиченим. Наприклад, якщо в 100 г води при 100 °C розчинити 200 г нітрату калію KNO₃, то такий розчин буде досить концентрованим, але ненасиченим, бо для одержання насиченого розчину при цих умовах потрібно розчинити не 200, а 245 г цієї солі. Другий приклад: якщо в 100 г води при звичайній температурі розчинити в одному випадку 0,10 г Ca(OH)₂, а в другому — 0,16 г, то обидва розчини будуть дуже розбавлені і разом з тим перший з них буде ненасиченим, а другий — насиченим.

Критична точка розчину

Точка з координатами критичної температури та критичного складу розчину на фазовій діаграмі температура — склад, в якій різниця між існуючими фазами зникає. В системах тверде тіло — тверде тіло, рідина — тверде тіло, рідина — рідина можуть зустрічатись обидві, як верхня, так і нижня критичні температури розчину та відповідні критичні склади розчину.

Див. також

• Азеотропна суміш
• Буферний розчин
• Іонна сила
• Ідеальний розчин
• Міцелярні розчини
• Стандартний розчин
• Твердий розчин
• Фізіологічний розчин
• Розбавлений розчин

Література

• Глосарій термінів з хімії / укладачі: Й. Опейда, О. Швайка ; Ін-т фізико-органічної хімії та вуглехімії ім. Л. М. Литвиненка НАН України, Донецький національний університет. — Донецьк : Вебер, 2008. — 738 с. — ISBN 978-966-335-206-0.
• Ф. А. Деркач. «Хімія». — Л., 1968.
• Мала гірнича енциклопедія : у 3 т. / за ред. В. С. Білецького. — Д. : Донбас, 2007. — Т. 2 : Л — Р. — 670 с. — ISBN 57740-0828-2.
• Бойко В. С., Бойко Р. В. Тлумачно-термінологічний словник-довідник з нафти і газу. — тт. 1-2. К.: Міжнародна економічна фундація. 2004—2006 рр.
• Тамм М. Е., Третьяков Ю. Д. Неорганическая химия. — Москва : ИЦ «Академия», 2004. — Т. 1. — С. 81—85. — ISBN 5-7695-1446-1.

Посилання

• Розчини // Термінологічний словник-довідник з будівництва та архітектури / Р. А. Шмиг, В. М. Боярчук, І. М. Добрянський, В. М. Барабаш ; за заг. ред. Р. А. Шмига. — Львів, 2010. — С. 173. — ISBN 978-966-7407-83-4.
• РОЗЧИНИ [Архівовано 9 березня 2016 у Wayback Machine.] // Фармацевтична енциклопедія