Понятия о растворах

Растворы — это гомогенные (однородные) системы переменного состава, которые содержат два или более компонентов. Наибольшее значение в медицине имеют жидкие растворы, в которых растворителем является вода. Растворяемое вещество может быть в твердом, жидком или газообразном состоянии.

Процесс растворения является физико-химическим процессом, при котором происходит разрушение структуры растворяемого вещества и распределение его между молекулами растворителя. Одновременно с этим осуществляется взаимодействие молекул растворителя с частицами растворенного вещества (сольватация).

Растворимость — это способность вещества растворяться в том или ином растворителе. Определяется природой вещества и растворителя, условиями осуществления процесса растворения: температурой, давлением. Существует правило — подобное растворяется в подобном. Так, полярные вещества растворяются в полярных растворителях (соли, кислоты, щелочи, низшие спирты — в воде), неполярные вещества растворяются в неполярных растворителях (жиры и масла — в углеводородах).

Насыщенный раствор — это раствор, который содержит максимально возможное количество растворяемого вещества при данных температуре и давлении.

Ненасыщенный раствор — это раствор, в котором при данных температуре и давлении возможно растворение дополнительного количества уже содержащегося в нем вещества.

Растворимость (s) характеризует насыщенный раствор и часто выражается как масса вещества, которую можно растворить в 100 г растворителя при данной температуре.

Существуют различные способы выражения состава раствора.

Массовая доля (со) вещества X в растворе — эго отношение массы растворенного вещества к массе раствора.

(1.1).

Допускается (в том числе в медицине и фармацевтике) выражать массовую долю в долях единицы, в процентах, % (со -100), в промилле, %о (со -10³), в миллионных долях (со -10⁶).

Пример 1.3. В 450 г воды растворили 50 г CuS0₄ -5H₂0. Вычислите массовую долю кристаллогидрата, безводной соли и ионов меди в растворе.

Решение. Выразив массу раствора через массы растворителя (вода) и растворенного вещества, запишем:

Массовую долю безводной соли определим по уравнению а массовую долю ионов меди в растворе как

Молярная концентрация © вещества X в растворе — отношение количества растворенного вещества, содержащегося в растворе, к объему раствора.

Обычно измеряется в моль/л. Вместо обозначения моль/л допускается обозначение «М». Например, 1 М НС1 — одномолярный раствор НС1; ОДМ — децимолярный раствор; О,(ИМ — сантимолярный раствор.

Молярная концентрация эквивалента С ( 1//_экв) — это отношение количества вещества эквивалента в растворе к объему этого раствора.

Молярную концентрацию эквивалента в аналитической химии часто называют нормальностью и обозначают как «н», например, 0,2 н H₂S0₄.

Пример 1.4. Вычислите молярную концентрацию и нормальность раствора Н₃Р0₄ с массовой долей кислоты 49% и плотностью 1,33 г/мл. Фактор эквивалентности кислоты принять равным 1/3.

Решение. Приняв объем раствора за 1 л, найдем его массу как произведение объема на плотность:

Преобразовав уравнение (1.1) в вид: т (Х) = (Х) т (р-ра), рассчитаем массу фосфорной кислоты в растворе.

Количество вещества кислоты можно определить по формуле.

Отсюда молярная концентрация кислоты в 1 л раствора.

Молярная концентрация эквивалента С'(1/ЗН₃Р0₄) (или нормальность Н₃Р0₄) равна 6,6/(1/3) = 19,8 моль-экв/л.

Массовая концентрация © вещества X в растворе — это отношение массы растворенного вещества, содержащегося в растворе, к объему раствора.

Используется для веществ, количество вещества которых определить затруднительно (полимеры, природные субстанции), обычно измеряется в г/л.

Титр раствора (Т) вещества X: массовая концентрация, выраженная в г/мл (используется в аналитической химии).

Молярная доля (%) компонента X может быть определена как отношение количества вещества этого компонента к суммарному количеству вещества всех компонентов.

Объемная доля (ф) компонента X — отношение объема этого компонента к суммарному объему раствора.

Рис. 1.2. Ареометры (градуированные в единицах плотности):

а — с термометром; 6 — без термометра Применяется для газовых смесей, а также для спиртосодержащих жидкостей.

В растворах, состоящих из одного растворенного вещества и растворителя, существует зависимость между плотностью раствора и его составом (при данной температуре) (табл. 1.1). Это дает возможность определять на практике составы таких растворов с помощью ареометра (рис. 1.2) (денсиметра, спиртометра, сахариметра, лактометра).

Таблица 1.1

Плотность водных растворов NaCl при 20 °C.