Водные растворы.

Раствором называется твердая или жидкая гомогенная система, состоящая из двух или более компонентов, относительные количества которых могут изменяться в широких пределах.

Наиболее важный вид растворов - водные растворы, которые имеют значение для промышленности и обеспечения биохимических процессов в природе.

Однородность растворов делает их сходными с химическими соединениями, непостоянство состава приближает их к механическим смесям, таким образом можно сказать, что растворы занимают промежуточное положение между механическими смесями и химическими соединениями.

Образование водных растворов сопровождается изменением электрического момента диполя молекулы воды, их пространственной переориентацией, разрывом водородных связей.

Молекулы не электролитов образуют в структуре воды большие полости, энергия, необходимая для их образования, выделяется при разрыве водородных связей между молекулами воды.

Образование таких структур сопровождается выделением теплоты, так как энергия взаимодействия между молекулами не электролита и воды больше энергии взаимодействия между молекулами воды. Способствуя разрушению структуры воды, образование гидратов вызывает повышение температуры замерзания раствора. На этом свойстве водных растворов не электролитов основан газгидратный способ опреснения воды (пример гидратообразования в газовых скважинах и газопроводах).

При попадании в воду неполярных достаточно больших молекул не электролитов происходит разрыв водородных связей между молекулами воды, а новые связи с растворенным веществом не образуются, поэтому подобные соединения в воде не растворяются (углеводороды с длинной цепочкой).

В водных растворах электролитов происходит гидратация ионов, которая заключается во взаимодействии его ионов с молекулами воды и образовании гидратных оболочек вокруг них, а также в изменении теплового движения молекул воды.

При малой концентрации электролита в водном растворе могут сохраняться участки воды с ненарушенной структурой. В концентрированных растворах электролитов нет свободного растворителя - он весь входит в зону действия ионов, поэтому свойства разбавленных и концентрированных растворов одного и того же вещества различны.

Растворы, при концентрации электролита более 2 моль/л по структуре напоминают расплавленный кристалл электролита. Если в разбавленных растворах искажается структура воды ионами электролита, то концентрированные растворы можно представить как электролит, структура которого нарушена растворителем.

Примером взаимодействия ионов электролита с водой является электрострикция - уменьшение общего объема растворителя и электролита при взаимном смешении.

Продуктами взаимодействия растворителя с растворенными веществами являются сольваты, а процесс их образования называется сольватацией.

Частным случаем сольватации является гидратация - взаимодействие растворенных веществ с водой, в результате которого образуются гидраты. Молекулы воды при гидратации не разрушаются, гидраты же в большинстве своем неустойчивы, однако некоторые из них способны удерживать воду даже в твердом кристаллическом состоянии , например глауберова соль Na ₂SO₄ 10 Н ₂О , медный купорос Cu SO₄ 5 Н ₂О , железный купорос FeSO₄ 7H ₂О. Такие вещества получили название кристаллогидратов. По своим свойствам гидраты отличаются от безводных соединений.