Растворы – это гомогенные системы, состоящие из двух и более компонентов и продуктов их взаимодействия.

По агрегатному состоянию растворы бывают жидкие, твердые и газообразные. Наибольшее значение имеют водные растворы.

Для характеристики жидких растворов используют понятия растворитель и растворенное вещество. При образовании раствора из двух смешивающихся жидкостей растворителем называют ту жидкость, которая присутствует в большем количестве. Если же раствор образуется путем растворения в жидкости вещества, находящегося в твердом или газообразном состоянии, то растворителем называют вещество, агрегатное состояние которого при образовании раствора не изменяется.

Понятия «растворитель» и «растворенное вещество» не применяют по отношению к твердым и газовым смесям, независимо от того, в каких соотношениях находятся в этих системах компоненты.

Растворимостью называют способность данного вещества растворяться в воде или ином растворителе. Количественно растворимость характеризуется концентрацией насыщенного раствора при определенной температуре и давлении. Растворимость зависит от природы растворенного вещества и растворителя, температуры, внешнего давления.

Растворимость различных веществ в одном и том же растворителе, например в воде, может изменяться в значительных пределах (рис.8.). Различают: легкорастворимые вещества, растворимость которых при 20⁰С превышает 10г на 100г растворителя; труднорастворимые – если эта растворимость в пределах 0,01 – 1,00г на 100г растворителя; практически нерастворимые – при растворимости менее 0,01г.

Образование любого раствора из компонентов является сложным обратимым процессом, состоящим из собственно растворения или перехода вещества в раствор и обратного выделения вещества из раствора. Процесс растворения твердого вещества в жидкости начинается с отделения его молекул, атомов или ионов от поверхности кристаллов под влиянием их собственных колебаний и молекул растворителя, а также за счет силового взаимодействия между всеми частицами. Далее отделившиеся от поверхности кристаллов частицы постепенно распределяются во всем объеме раствора за счет диффузии.

Раствор, для которого устанавливается равновесие между скоростью перехода частиц в раствор и скоростью их обратного осаждения на поверхности кристаллов, называют насщенм.

          а                                                б

Рис. 9 Кривые растворимости твердых (а) и газообразных (б) веществ.

При растворении в жидкостях твердых веществ с увеличением температуры растворимость большинства веществ увеличивается. Если твердое вещество при растворении не образует с растворителем прочных химических соединений, процесс растворения будет сопровождаться поглощением теплоты.

Поскольку растворение жидкостей друг в друге обычно сопровождается поглощением теплоты, в системах жидкость – жидкость наблюдается рост взаимной растворимости с увеличением температуры (рис.9а).

Растворение в жидкостях газов почти всегда связано с выделением теплоты, чему отвечает снижение растворимости с ростом температуры (рис.9б).

Если растворяемое вещество газ, а растворителем является жидкость (или твердое вещество), то образование раствора сопровождается значительным уменьшением объема системы. В соответствии с этим растворимость газов в жидкостях заметно возрастает по мере увеличения давления. Согласно закону Генри при постоянной температуре растворимость газа прямо пропорциональна его парциальному давлению над раствором:

С_ж = к∙Р,

где С_ж – растворимость газа в жидкости, к – коэффициент пропорциональности,

Р – парциальное давление, которое производило бы имеющееся в смеси количество данного газа, если бы оно одно занимало при той же температуре весь объем занимаемый системой.

Закон Генри соблюдается относительно точно лишь в случае разбавленных растворов, при небольших парциальных давлениях газа и при отсутствии химического взаимодействия газа с растворителем.

Растворимость газов в растворах электролитов и других веществ, склонных к гидратации, всегда меньше, чем в чистой воде. Русский естествоиспытатель, физиолог И.М.Сеченов (1859) установил взаимосвязь между растворимостью газа в воде и растворимостью его в растворе электролита:

С_эл. = С_ж∙℮^к·С,

где С_эл. – растворимость газа в растворе электролита; С_ж – растворимость газа в воде; ℮ – основание натурального логарифма; С– концентрация электролита; к – константа Сеченова, значение которой зависит от природы газа, электролита и температуры.