Рóзчини — суміші з двох (або кількох) речовин, в яких молекули (або іони) одної речовини рівномірно розподілені між молекулами іншої речовиниДСТУ 2215-93 Розчини та індикатори. Терміни та визначення..
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 речовинамиMatti Tiilikainen, Ilkka Virtamo: Kemia 1, s. 55-60. WSOY, 1968..
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, ). 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 (іонами) вихідної речовини і утворенні нових зв'язків між молекулами (іонами) розчиненої речовини і розчинника. За концентрацією розчиненої речовини розчини поділяють на насичені, ненасичені й пересичені. За наявністю чи відсутністю електролітичної дисоціації розчиненої речовини на іони 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 якій частинки дисперсної фази мають розміри звичайних молекул; буферний розчин — розчин, який має здатність підтримувати сталими задані значення pH чи окисно-відновних потенціалів середовища при варіаціях чинників, здатних викликати зміну цих показників (розведення, внесення додаткових компонентів), що досягається певними співвідношеннями концентрацій розчинених речовин; буферний розчин сталої іонної сили — буферний розчин з високою іонною силою, що додається до аналізованого й каліброваного розчинів з метою забезпечення в них однакової іонної сили при рівній активності іонів 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 коефіцієнти активності кожного з його компонентів є дуже близькими до одиниці. 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 іонів Н+ вища за активність гідроксидних іонів, 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
Примітки
Література
Ф. А. Деркач. «Хімія». — Л., 1968.
Бойко В. С., Бойко Р. В. Тлумачно-термінологічний словник-довідник з нафти і газу. — тт. 1-2. К.: Міжнародна економічна фундація. 2004—2006 рр.
Посилання
РОЗЧИНИ // Фармацевтична енциклопедія