В химии часто используются гетерогенные (неоднородные) системы, состоящие из двух и более фаз, например, реакции осаждения.
Особенность реакций осаждения заключается в том, что в результате растворения образуется новая фаза – твердое вещество и возникает гетерогенная двухфазная система: раствор – осадок (существует равновесие между осадком, образующимся при осаждении, и раствором, соприкасающимся с осадком соответствующего вещества).
При установившемся равновесии скоростей осаждения и растворения осадка в насыщенном растворе малорастворимого электролита при данной температуре и давлении произведение концентраций (активностей) его ионов есть величина постоянная. Эту константу называют произведением растворимости ПР или произведением активностей:
| ПР(MnAm)=[Mm+]n ∙[An-]m |
Из уравнения видно, что при увеличении концентрации катионов осадка уменьшается концентрация анионов (и наоборот), поскольку при возрастаний концентрации ионов Мm+ или An-увеличивается вероятность встречи между ними. При этом скорость осаждения увеличивается по сравнению со скоростью реакции растворения осадка, и поэтому концентрация других разновидностей ионов в растворе уменьшается.
Величина ПР постоянная, которую используют в качестве характеристики растворимости электролита. Из двух веществ большей растворимостью обладает то, ПР которого больше.
Для того чтобы определить выпадет ли осадок в растворе, достаточно знать произведение растворимости и концентрации ионов образующих труднорастворимое соединение, вычислив произведение концентраций ионов в степенях, соответствующих стехиометрическим коэффициентам для данного раствора (ПК).
Если ПР = ПК, то система находится в состоянии равновесия (раствор насыщенный).
Если ПР > ПК, то осадок не выпадает.
Если ПР < ПК, то из раствора выпадает осадок.
Применение растворимости веществ для их очистки и выделения из смесей методом перекристаллизации. Значение растворов в природе и жизни человека.
Перекристаллизация - один из самых эффективных методов очистки твердых соединений. Этот метод основан на различной растворимости химических соединений в горячем и холодном растворителе (изогидрическая кристаллизация) или на изменении концентрации раствора (изотермическая кристаллизация).
Растворимость большинства органических соединений существенно зависит от температуры растворителя: с увеличение температуры - увеличивается растворимость. В итоге в горячем растворителе удается растворить большее количества вещества, чем может содержать тот же самый растворитель при низкой температуре. И, при охлаждении, из насыщенного при высокой температуре раствора выпадает "лишнее" вещество.
Вещества различные по структуре (особенно, полярности) имеют различную растворимость в растворителях. Поэтому, в большинстве случаев, удается получать насыщенный раствор лишь по одному компоненту - как следствие именно этот компонент и выделяется при кристаллизации, а другие - остаются в растворенном виде.
Процесс кристаллизации идет на "зародышах" кристаллов (микротрещины посуды, пылинки и т.п.) и при достаточно медленной скорости процесса приводит к монокристаллам индивидуального соединения, характеризующегося особым физическим свойством - Температурой плавления.
Измерение температуры плавления вещества, строение которого уже было ранее установлено, может быть использована для однозначного подтверждения его структуры.
Химики наиболее часто используют следующие типы перекристаллизации:
• Перекристаллизация за счет изменения температуры раствора:
1. Перекристаллизация из одного растворителя
2. Перекристаллизация из смеси растворителей
• Перекристаллизация за счет изменения концентрации раствора:
1. Выпаривание части растворителя
2. Высаливание
3. Осаждение
Значение растворов в природе и жизни человека.
Растовры сопровождают нас всюду, и не только водные. Воздух-это взаимное растворение газов; чугун и сталь-твердые ратсворы железа и углерода. Но наиболее распространенными являются водные растворы. Усвоение пищи связанно с растворением питательных веществ. И растения усваивают необходимые для их роста и развития вещества только в виде растворов. Сок растений-это так же раствор. Обычная питьевая вода представляет собой раствор и твёрдых солей, и газов. Растворы играют большую роль во многих отраслях промышленности: в текстильной промышленности применяют растворы солей, кислот, красителей, металлообрабатывающей-растворы кислот (для удаления с поверхности металлов оалины и ражавчины), а в фармацавтической-растворами являются многие лекарства. Использование неводных растворов связано с полимерами, красителями, лаками и др. Вся промышленность синтетических волокон и пластмасс использует растворы. Химические, биологические и физические исследования часто приводят с применением растворов.