Объемную долю ф>(Х) выражают в долях единицы или в процентах, ее рассчитывают по формуле:
Ф>(Х) = V>(X)/ V>(р-р)
где V>(X) – объем данного компонента Х раствора;
V>(р-р) – общий объем растворителя.
Титр раствора обозначают Т>(Х), единица измерения – кг/см>3 , г/см>3 , г/мл. Титр раствора можно рассчитать по формуле:
Т>(Х) = m>(X)/ V>(р-р)
где m>(X) – масса вещества, обычно г;
V>(р-р) – объем раствора, мл.
12. Процесс растворения
Природа процесса растворения сложна. Естественно, возникает вопрос, почему некоторые вещества легко рас–творяются в одних растворителях и плохо растворимы или практически нерастворимы в других.
Образование растворов всегда связано с теми или иными физическими процессами. Одним из таких про–цессов является диффузия растворенного вещества и растворителя. Благодаря диффузии частицы (молеку–лы, ионы) удаляются с поверхности растворяющегося вещества и равномерно распределяются по всему объему растворителя. Именно поэтому в отсутствие пе–ремешивания скорость растворения зависит от скорос–ти диффузии. Однако нельзя лишь физическими процес–сами объяснить неодинаковую растворимость веществ в различных растворителях.
Великий русский химик Д. И. Менделеев (1834—1907) считал, что важную роль при растворении играют хими–ческие процессы. Он доказал существование гидратов серной кислоты
H>2SО>4H>2O, H>2SО>42H>2O, H>2SО>44H>2О и некоторых других веществ, например, С>2Н>5ОН3Н>2О. В этих случаях растворение сопровождается образовани–ем химических связей частиц растворяемого вещества и растворителя. Этот процесс называется сольватаци–ей, в частном случае, когда растворителем является во–да, – гидратацией.
Как установлено, в зависимости от природы раство–ренного вещества сольваты (гидраты) могут образо–вываться в результате физических взаимодействий: ион-дипольного взаимодействия (например, при рас–творении веществ с ионной структурой (NaCI и др.); диполь-дипольного взаимодействия – при растворе–нии веществ с молекулярной структурой (органичес–кие вещества)).
Химические взаимодействия осуществляются за счет донорно-акцепторных связей. Здесь ионы раст–воренного вещества являются акцепторами электронов, а растворители (Н>2О, NН>3) – донорами электро–нов (например, образование аквакомплексов), а также в результате образования водородных связей (например, растворение спирта в воде).
Доказательствами химического взаимодействия раст–воренного вещества с растворителем являются теп–ловые эффекты и изменение окраски, сопровождаю–щие растворение.
Например, при растворении гидроксида калия в во–де выделяется теплота:
КОН + хН>2О = КОН(Н>2О)х; ΔН°>раств = –55 кДж/моль.
А при растворении хлорида натрия теплота погло–щается:
NaCI + хН>2О = NaCI(H>2О)х; ΔН°>раств = +3,8 кДж/моль.
Теплота, выделяемая или поглощаемая при раство–рении 1 моля вещества, называется теплотой раст–ворения Q>раств
В соответствии с первым началом термодинамики
Q>раств = ΔН>раств,
где ΔН>раств – изменение энтальпии при растворе–нии данного количества вещества.
Растворение в воде безводного сульфата меди бело–го цвета приводит к появлению интенсивной голубой окраски. Образование сольватов, изменение окраски, тепловые эффекты, как и ряд других факторов, свиде–тельствуют об изменении химической природы компо–нентов раствора при его образовании.