Растворы, их классификация

Растворы и их классификация

Раствор — гомогенная система, состоящая из растворителя и растворённого вещества.

• Растворитель — вещество, количество которого больше (обычно жидкость, в неорганической химии чаще вода).
• Растворённое вещество — вещество, распределённое в растворителе на молекулы или ионы.

Классификация по агрегатному состоянию растворителя:

1. Жидкие растворы (NaCl в воде, сахар в воде)
2. Твёрдые растворы (сплавы металлов: бронза, латунь)
3. Газовые растворы (воздух)

По степени насыщения:

• Ненасыщенные — могут растворить ещё вещество.
• Насыщенные — находятся в равновесии с нерастворившимся веществом.
• Пересыщенные — содержат больше вещества, чем растворяется при данных условиях (неустойчивы).

Мисалдар: Жидкий раствор — сахар в воде, твёрдый раствор — бронза, газовый раствор — воздух.

Растворимость веществ

Растворимость — максимальное количество вещества, которое может раствориться в 100 г растворителя при данной температуре. Обозначение: g/100 г $H_2O$.

Зависит от:

• природы растворителя и вещества (правило «подобное растворяет подобное»),
• температуры,
• давления (для газов — по закону Генри: растворимость ↑ при ↑ давления).

Мисал: Растворимость NaCl в воде при 20°C составляет 36 g/100 g $H_2O$.

Кристаллогидраты

Кристаллогидраты — соединения, в которых кристаллы соли содержат молекулы воды в определённом соотношении.

Запись: $CuSO_4$·$5H_2O$ — медный купорос, $Na_2SO_4$·$10H_2O$ — глауберова соль.

Молекулы воды называются кристаллизационной водой.

Мисал: $CuSO_4$·$5H_2O$ — медный купорос, который содержит 5 молекул воды.

Способы выражения концентрации

1. Массовая доля (ω): $\omega = \frac{m_{\text{вещества}}}{m_{\text{раствора}}} \times 100\%$
2. Молярная концентрация (Cₘ): C_m = \frac{\nu}{V_{\text{раствора}}}, где ν — количество вещества (моль), V — литры.
3. Молярная доля (X): $X_A = \frac{n_A}{n_{\text{всего}}}$

Мисал: Массовая доля NaCl в растворе составляет 10%, если в 100 г раствора содержится 10 г NaCl.

Сильные и слабые электролиты

Электролиты — вещества, которые в растворе или расплаве проводят электрический ток за счёт ионов. Неэлектролиты — вещества, которые не проводят ток (сахар, этанол).

Сильные электролиты — полностью диссоциируют:

• Все растворимые соли (NaCl, $KNO_3$)
• Сильные кислоты (HCl, $H_2SO_4$, $HNO_3$)
• Сильные основания (NaOH, KOH)

Слабые электролиты — частично диссоциируют:

• Слабые кислоты ($CH_3COOH$, $H_2CO_3$, HF)
• Слабые основания ($NH_4OH$)
• Некоторые малорастворимые соли (AgCl)

Мисал: HCl — сильный электролит, а $CH_3COOH$ — слабый электролит.

Электролитическая диссоциация

Электролитическая диссоциация — распад молекул на ионы под действием растворителя (чаще воды).

Примеры:

• NaCl → Na⁺ + Cl⁻
• HCl → H⁺ + Cl⁻
• $CH_3COOH$ ⇌ $CH_3COO$⁻ + H⁺ (обратимая реакция — слабый электролит)

Степень диссоциации (α): $\alpha = \frac{n_{\text{диссоциировавших молекул}}}{n_{\text{всего}}}$

• α ≈ 1 — сильный электролит
• α ≪ 1 — слабый электролит

Мисал: Для HCl α ≈ 1, для $CH_3COOH$ α ≪ 1.

Ионные уравнения реакций

Пошагово:

1. Записываем молекулярное уравнение.
2. Разделяем сильные электролиты на ионы (полное ионное уравнение).
3. Исключаем ионы, которые не участвуют (спектатор-ион) → сокращённое ионное уравнение.

Мисал: Для реакции $NaOH + HCl \to NaCl + H_2O$ полное ионное: $Na^+ + OH^- + H^+ + Cl^- \to Na^+ + Cl^- + H_2O$, сокращённое: $OH^- + H^+ \to H_2O$.

Свойства кислот, оснований и солей (по теории Аррениуса и Бренстеда)

• Кислоты — вещества, которые диссоциируют с образованием H⁺ (HCl, $H_2SO_4$).
• Основания — вещества, которые диссоциируют с образованием OH⁻ (NaOH, KOH).
• Соли — продукты реакции нейтрализации кислот и оснований (NaCl, $K_2SO_4$).

В растворе:

• Кислоты → кислый вкус, реагируют с основаниями и солями.
• Основания → щелочной вкус, мылкость на ощупь.
• Соли → могут быть нейтральными, кислыми или основными в зависимости от гидролиза.

Мисалдар: Кислоты имеют кислый вкус, основания — щелочной вкус, соли могут быть нейтральными.