РАСТВОРЫ

- системы, состоящие из молекул, атомов и(или) ионов неск. разл. типов, при этом числа разл. частиц не находятся в к.-л. определённых стехиометрич. соотношениях друг с другом (что отделяет Р. от хим. соединений). К Р. обычно относят такие многокомпонентные системы, в к-рых при неизменных внеш. условиях достигается состояние термодинамич. равновесия.

Агрегатное состояние Р. может быть твёрдым ( твёрдые растворы), жидкокристаллическим ( жидкие кристаллы), жидким или газообразным. Будучи макроскопически пространственно однородными, на молекулярных масштабах Р. могут обладать своеобразной микроструктурой (микрогетерогенные растворы, или ассоциирующие коллоиды), к-рая определяется темп-рой, давлением и составом Р. Если микроструктура Р. является регулярной (в одном, двух или трёх измерениях), то его относят к лиотропным жидким кристаллам. Жидкие Р. с нерегулярной микроструктурой (обычно многокомпонентные, содержащие органич. вещества и соли) наз. эмульсиями (микроэмульсиями). Суспензии частиц размером от неск. нм до тысяч нм относят к коллоидным Р.

В том случае, когда молекулы растворённого вещества диссоциируют на ионы, Р. относят к особому классу - Р. электролитов. Отличит. свойствами обладают Р. полимеров.

Термодинамические свойства растворов

Термодинамич. свойства Р. описываются общими для многокомпонентных систем соотношениями термодинамики. Число веществ n, кол-ва к-рых в состоянии полного термодинамич. равновесия могут быть заданы произвольно, наз. числом независимых компонент Р. Если число молекул (атомов) одной из компонент системы N намного превышает числа N1, ..., Nn-1 молекул остальных компонент, Р.наз. разбавленным (слабым). Вещество, содержащее N частиц, в этом случае наз. растворителем, остальные компоненты - растворёнными веществами. Величины

ci = Ni/N. (здесь РАСТВОРЫ фото №1) наз. молярными (молекулярными) концентрациями (используются также весовые и объёмные концентрации). Согласно Гиббса правилу фаз, в системе, состоящей из n компонент, в равновесии не может находиться более n + 2 фаз. Состояние Р. описывается n + 1 переменной (n -1 значение концентраций, темп-pa Т и давление р )и может быть изображено точкой в n + 1-мерном пространстве. Если в этом пространстве построить гиперповерхности меньшего числа измерений, на к-рых выполняются условия равновесия двух или большего числа фаз, то получится поверхность, характеризующая состояние системы,- т. н. фазовая диаграмма системы (или диаграмма состояния). Обычно пользуются сечениями фазовой диаграммы различными плоскостями.

Диаграммы плавления и кипения растворов. В отличие от чистых веществ, изменение агрегатного состояния Р. происходит в нек-ром интервале изменения концентраций компонент, темп-ры и(или) давления. Простейший случай равновесия двух фаз реализуется, когда обе компоненты, образующие Р., в обеих фазах смешиваются в произвольных отношениях. Кривые равновесия в этом случае не имеют максимумов и минимумов и образуют характерную "сигару" (диаграмма Т- с, с - концентрация; рис. 1). Пусть для определённости рассматриваемые фазы представляют собой жидкость (низкотемпературная фаза II) и пар (высокотемпературная фаза I). Если изображающая точка системы ( Т, с )лежит выше кривой FAG, то агрегатное состояние системы - пар, если ниже кривой FCG- жидкость. Заштрихованная область между кривыми FAG и FCG соответствует равновесию двух фаз (представляющих собой т. н. насыщенные растворы),

РАСТВОРЫ фото №2


концентрации к-рых характеризуются растворимостью веществ и равны с' и с ", в точке В массы определяются "правилом рычага", согласно к-рому кол-ва молекул в фазах I и II обратно пропорциональны длине отрезков соответственно АВ и ВС:

РАСТВОРЫ фото №3

В случае равновесия системы жидкость - пар кривая FAG наз. кривой конденсации,a FCG- кривой кипения. В случае равновесия твёрдой и жидкой фаз кривая FAG наз. кривой ликвидуса, a FCG- кривой солидуса.

Фазовые диаграммы типа "сигары" дают Р. веществ, близких по хим. свойствам: для диаграмм плавления- это, напр., бинарные (двухкомпонентные) растворы Ge - Si, Ag - Аи, Си - Ni, AgCl - NaCl, для диаграмм кипения - системы бензол - толуол, этиловый спирт - вода и др. При относительно небольшом хим. отличии смешиваемых веществ А а В кривые кипения и конденсации могут иметь максимум или минимум, в к-ром эти кривые касаются друг друга (рис. 2). Р., состав к-рого соответствует точке касания (точка А), наз. азеотропным. Фазовый переход (кипение или плавление) в Р. такого состава происходит так же, как в чистом веществе,- целиком. Когда точка касания является максимумом кривых равновесия (рис. 2, о), кипение Р. произвольного нач. состава приводит к смещению изображающей точки системы в положение А. Т. о., азеотропная точка является устойчивой предельной точкой процесса кипения. Если же касание кривых равновесия происходит в их минимуме (рис. 2, б), то в процессе фазового перехода при повышении темп-ры изображающая точка системы сдвигается к одному из чистых веществ; азеотропная точка достигается при охлаждении смеси.

РАСТВОРЫ фото №4

Рис. 2. Примеры диаграмм состояния: а - теплота смешения в жидкости меньше, чем в паре; б - теплота смешения в твёрдой фазе больше, чем в жидкой.

При повышении p в системе жидкость - пар форма "сигары" изменяется, а при давлениях выше критического (см. Критическая точка )для одной из компонент, когда отсутствует различие между двумя фазами этого вещества, "сигара" вырождается в петлю путём смыкания кривых кипения и конденсации в нек-рой (критической) точке (рис. 3).

Рис. 3. Пример диаграммы состояния двухкомпонентной системы жидкость - дар в случае, когда давление в системе превышает критическое давление компоненты А. Разделение смеси на жидкую и газообразную фазы имеет смысл лишь в пределах заштрихованной области. К- критическая точка.

РАСТВОРЫ фото №5

Диаграммы смешения растворов. Наряду с равновесиями фаз, находящихся в различных агрегатных состояниях, в Р. могут сосуществовать фазы, находящиеся в одном агрегатном состоянии, напр. жидком. На рис. 4 изображена диаграмма, соответствующая случаю ограниченной смешиваемости двух веществ в одной жидкой фазе. Жидкости полностью смешиваются в области, лежащей над кривой AKB, и ограниченно смешиваются в области, лежащей под этой кривой (где имеет место расслоение Р. на две жидкие фазы с составом, определяемым "правилом рычага"). Точка К максимума кривой - критическая: в окрестности этой точки наблюдаются аномалия теплоёмкости, критич. опалесценция и др. критические явления. Существуют жидкие системы (напр., триэтиламин - вода), для к-рых область неограниченной смешиваемости лежит ниже нек-рой кривой и к-рые имеют нижнюю темп-ру смешения, а также системы, имеющие как верхнюю, так и нижнюю темп-ры смешения (рис. 5).


Рис. 4. Диаграмма смешения системы фенол - вода. К- критическая точка смешения с параметрами Т к =66 С, с к = 0,65.

РАСТВОРЫ фото №6

Верхняя критич. темп-pa смешения растёт с увеличением различий хим. свойств смешиваемых веществ.


Рис. 5. Диаграмма смешения системы никотин - вода. Жидкости полностью смешиваются вне области, ограниченной замкнутой кривой.

РАСТВОРЫ фото №7

Качественно эта зависимость выражается в понятии миксотропного ряда, в к-ром все вещества располагаются в соответствии со значением приписываемого каждому из них т. н. эффективного заряда е (табл.; численные значения е получены не для всех веществ, но они расположены в порядке убывания е). Верхняя темп-pa смешения растёт с увеличением разности "зарядов" смешиваемых веществ.

Миксотропный ряд

Вещество

Химическая формула

Эффективный заряд е, в относит. ед.

Вода

Н 2 О

48

Молочная кислота

CH3CHOHCOOH


Формамид

NH2CHO


Муравьиная кислота

HCOOH


Уксусная кислота

СН 3 СООН


Метанол

СН 3 ОН

29

Этанол

CH3CH2OH

26

Анилин

C6H5OH

24

Ацетон

СН 3 СОСН 3

20

Диоксан

(СН 2 ОСН 2)2

20

Пиридин

C5H5NH


Эфир этиловый

С 6 Н 5 ОС 6 Н 5


Хлороформ

CHCL3


Дихлорэтан

(СН 2 С1)2

20

Бензол

C6H6

19

Толуол

С 6 Н 5 СН 3

18

Четырёххлористый



углерод

CCl4


Циклопентан

C5H10


Гептан

CH3(CH2)5CH3


Октан

GH3(CH2)6CH3

15

Если верхняя критич. темп-pa смешения веществ в низкотемпературной фазе оказывается выше темп-ры минимума кривых равновесия, изображённых на рис. 2 (б), то фазовая диаграмма системы приобретает вид, аналогичный изображённому на рис. 6. Такая диаграмма принадлежит к эвтектическому типу; Р., имеющий состав, отвечающий точке эвтектики Е, наз. эвтектикой. Плавление эвтектики происходит при определ. темп-ре, как и плавление химически чистого вещества. В Р. с ограниченной взаимной растворимостью могут возникать также фазовые диаграммы перитектического типа (рис. 7). Пери-тектическая точка имеет самую высокую темп-ру плавления определённой твёрдой фазы, в то время как точка эвтектики - наинизшую темп-ру затвердевания определённой жидкой фазы. Эвтектическая и перитектическая точки - это точки сосуществования трёх фаз: жидкой и двух твёрдых.

Рис. 6. Фазовая диаграмма системы Sn - Pb эвтектического типа, a, b - твёрдые растворы. Точка пересечения трёх линий, в которых сосуществуют жидкая и две твёрдые фазы,- точка эвтектики.

РАСТВОРЫ фото №8


Рис. 7. Фазовая диаграмма перитектического типа. P- перитектическая точка, a,b- твёрдые растворы.

РАСТВОРЫ фото №9

Законы слабых растворов. Термодинамический потенциал слабого Р. имеет вид

РАСТВОРЫ фото №10

где m0(p, T)- химический потенциал чистого растворителя, yi(p, T) - нек-рая ф-ция, зависящая от природы растворителя. Растворённое вещество распределяется между разл. фазами т. о., что отношение концентрации cI и сII в этих фазах зависит лишь от р, Т, но не от полного кол-ва растворённого вещества (т. н. закон распределения):

РАСТВОРЫ фото №11

В частности, когда одна из фаз представляет собой газ, имеет место Генри закон, согласно к-рому концентрация слабого Р. пропорциональна давлению газа р. При растворении в жидкости нелетучего вещества давление p насыщенного пара над Р. меньше, чем давление над чистым растворителем p0:

РАСТВОРЫ фото №12

(Рауля закон), где РАСТВОРЫ фото №13 и РАСТВОРЫ фото №14- числа молей растворённого вещества и растворителя в единице объёма Р. По отношению к нелетучему веществу поверхность жидкости ведёт себя как непроницаемая перегородка, и (1) представляет собой частный случай выражения для осмотического давления (см. Осмос )слабых Р. При этом между частями системы, разделёнными перегородкой, проницаемой для растворителя, но непроницаемой для растворённых веществ, возникает разность давлений

РАСТВОРЫ фото №15

где V- объём части сосуда, занятой растворёнными веществами.

Из закона Рауля (1) следует, что при пост. давлении темп-pa кипения Р. РАСТВОРЫ фото №16выше темп-ры кипения чистого растворителя РАСТВОРЫ фото №17:

РАСТВОРЫ фото №18

где m - молекулярная масса веществ растворителя, qLV- уд. теплота испарения. Темп-pa замерзания Р. РАСТВОРЫ фото №19 ниже темп-ры замерзания Т З чистого растворителя:

РАСТВОРЫ фото №20

где qLS- уд. теплота плавления.

Ассоциирующие растворы

Мицеллообразование. Физ.-хим. свойства Р. широкого класса веществ, молекулы к-рых имеют асиммет-рич. форму,- т. н. амфифильные вещества (наз. также дифильными или поверхностно-активными веществами), определяются образованием в них т. н. мицелл - агрегатов молекул растворённого вещества. Такие Р. паз. мицеллярными.

Амфифильные вещества имеют вытянутые молекулы (часто линейные) длиной 20-30 РАСТВОРЫ фото №21, имеющие хорошо выраженные гидрофильные пли олеофильные (жирные, гидрофобные) части (см. Гидрофильность и гидрофоб-ность )К таким веществам относятся соли жирных к-т (напр., мыло -стеарат натрия), имеющие в составе молекулы гибкую парафиновую цепь С n Н 2n+1 ("жирный хвост"), присоединённую к полярной группе - "головке" "Головка" образована группой атомов, соединенных полярными связями. Амфифильными молекулами являются также липиды и фосфолипиды, входящие в состав клеточных мембран ( си. Клеточные структуры).

Участок диаграммы состояния Р. амфифильного вещества приведён на рис. 8. Кривая равновесия АВС отделяет области жидких фаз I (молекулярный Р.) и II (мицеллярный Р., или ассоциирующий коллоид, см. ниже) от твёрдой фазы III. Области молекулярного и мицеллярного Р. разделены нек-рой переходной областью BD, а не линией, как в обычном случае равновесия двух фаз. Мин. темп-pa , при к-рой возможно образование мицелл, наз.РАСТВОРЫ фото №22 температурой Крафта. Концентрация амфифильного вещества с*, при к-рой начинается образование мицелл, наз. критической концентрацией мицел-лообразования (ККМ). ККМ сильно зависит от темп-ры, ионной силы Р. (сумма значений концентраций всех ионов Р., умноженных на квадрат их зарядов) и т. д. ККМ падает с ростом длины "жирного хвоста" молекулы приближённо линейно при числе атомов углеводородной цепи n <10-15; при больших и возможно отклонение от линейного закона. Характер изменения нек-рых физ. свойств Р. при мицеллообра-зовании представлен на рис. 9.

Рис. 8. Диаграмма состояния раствора амфифильного вещества вблизи точки мицел-лообразования. Т к - температура Крафта; I - молекулярный раствор; II -мицеллярный раствор; III - кристалл.

РАСТВОРЫ фото №23



Рис. 9. Изменение осмотического давления раствора ( р'), коэффициентов вязкости (h), электропроводности (s) и поверхностного натяжения (a) вблизи критической концентрации мицеллообра-зования с*; для раствора додецилсульфата натрия (C12H25OSO3Na) в воде с* = =8·10-3 см -3


РАСТВОРЫ фото №24


Форма и структура мицелл зависят от типа растворителя (полярный или гидрофобный), от концентрации P его состава, темп-ры и др. Вблизи ККМ форма мицелл близка к сферической. В полярной среде (напр., в воде) мицеллы имеют углеводородное ядро, а полярные "головки" обращены к молекулам воды. В жирной среде мицелла имеет обращённую структуру: полярные "головки" образуют ядро, а олеофильные "хвосты" контактируют с растворителем (рис. 10). Каждая мицелла в Р. содержит 20-100 молекул амфифильного вещества (т.

РАСТВОРЫ фото №25

Рис 10. Структура агрегатов в растворах амфифильного веще-ства· а- гибсовский монослой на поверхности раздела жирной и полярной сред; б - сферическая мицелла в полярном растворителе; в - обращённая сферическая мицелла в жирной среде; г - ламелла (бислой) в полярной среде; д - обращенная ла-мелла (мыльная плёнка); е - пузырёк (везикула), образованный в полярной среде.

С ростом концентрации Р. форма мицелл может изменяться: они принимают цилиндрическую, дискообразную форму или форму трёхосного эллипсоида. Это проявляется в изменении индикатрисы рассеяния света Р. и в изменении зависимости вязкости Р. от концентрации. В нек-рых случаях в Р. могут присутствовать ци-линдрич. мицеллы, содержащие ~103-104 молекул. В области концентраций Р., превышающих ККМ, именно мицеллы являются элементарными структурными единицами, определяющими физ. свойства возникающих в Р. фаз, как изотропных, так и жидкокристаллических (см. ниже).

Надмолекулярные жидкокристаллические структуры в растворах. Подобно молекулярным, мицеллярные Р. при нек-рой концентрации мицелл могут расслаиваться. Вблизи критич. точек расслоения (к-рые могут быть как верхними, так и нижними) наблюдаются критич. явления. Отслаивающаяся при увеличении концентрации более плотная фаза может быть как изотропной, так и анизотропной (см. Жидкие кристаллы). В бинарных системах обычно возникают гексагональная, ламеллярная (смектическая) и (или) кубическая фазы. Переход между ними происходит вследствие изменения формы или (и) размеров мицелл.

Гексагональные фазы образованы цилиндрич. мицеллами неопределённой длины, упакованными в двумерную решётку, имеющую гексагональную симметрию (рис. 11). Структура мицелл может быть нормальной или обращённой в зависимости от типа амфифильного вещества и растворителя. Радиус нормальных цилиндрич. мицелл примерно на 10- 30% меньше длины

РАСТВОРЫ фото №26

полностью вытянутой амфифильной молекулы, расстояние между цилиндрами в зависимости от содержания воды изменяется в пределах 8-50РАСТВОРЫ фото №27. Для обращённых мицелл диаметр водного цилиндра составляет 10-20 РАСТВОРЫ фото №28, расстояние между ними ок. полутора длин "жирных хвостов" амфифильных молекул.

Ламеллярные (смектические)фазы образованы дискообразными мицеллами неопределённого диаметра (ламсллами). Толщина ламеллы на 10- 30% меньше удвоенной длины амфифильной молекулы (ряс. 12), величина водного промежутка между ламеллами изменяется при их набухании. Если данное вещество образует в Р. гексагональные фазы с мицеллами как нормального, так и обращённого типов, то ламеллярная фаза располагается на фазовой диаграмме в области концентраций, промежуточных между двумя гексагональными фазами.

В зависимости от темп-ры и состава Р. амфи-фильные молекулы в ла-медлах могут находиться в "расплавленном" или "кристаллическом" состоянии. Фаза ламеллярного типа, возникающая при затвердевании парафиновых цепей молекул при понижении темп-ры, носит название фазы геля. Толщина ламеллы в этих фазах может составлять одну или две длины полностью вытянутой амфифильной молекулы. Молекулы упакованы в двумерную гексагональную решётку; площадь, приходящаяся на одну молекулу в бислое, близка к минимально возможной (при одной парафиновой цепи в "жирном хвосте" - ок. 20РАСТВОРЫ фото №29). Длинные оси молекул могут быть наклонены по отношению к нормали амфифильного слоя. Водный промежуток составляет обычно 10-20РАСТВОРЫ фото №30, но может возрастать до "200РАСТВОРЫ фото №31 (т. н. неограниченное набухание), если в системе присутствуют ионогенные амфифильные молекулы, подобные молекулам жирных кислот. Т. о., согласно классификации, принятой для термотропных жидких кристаллов, гели соответствуют смектич. фазам типов В A и BC.

РАСТВОРЫ фото №32



При добавлении в систему воды ламеллярные фазы втягивают воду - набухают. При этом возможны два типа набухания. В первом случае весь добавленный растворитель проникает в пространство между поляр-выми "головками" амфифильных молекул, что приводит к увеличению уд. площади, приходящейся на одну молекулу в ламелле. Период ламеллярной структуры остаётся примерно постоянным. Во втором случае при набухании происходит увеличение периода структуры, пропорциональное кол-ву добавленной воды, при пост. уд. площади на молекулу. Возможны также промежуточные типы набухания лиотропных смектич. фаз. Тип набухания не зависит от длины "жирного хвоста" молекулы в гомологич. ряду данного вещества, а определяется гл. обр. видом её полярной "головки" и "обменным" катионом (ионом щелочного металла, входящим в её состав). Напр., уд. площадь, приходящаяся на полярную "головку" молекулы мыла, при прочих равных условиях возрастает в ряду "обменных" катионов Na+, К +, Rb+, Cs+.

Кубические фазы могут возникать при концентрациях Р., промежуточных между концентрациями гексагональной фазы и изотропного мицеллярного Р. либо между концентрациями ламеллярной и гексагональной фаз (рис. 13). Кубич. фазы, обладающие трёхмерной периодичностью, по существу являются не жидкокристаллическими, а относятся к т. н. пластич. кристаллам. Вследствие больших коэф. вязкости (h ! 102 пуаз) н изотропии оптич. и магн. свойств ку-бич. фазы наз. также вязкими изотропными фазам и. Для фаз, расположенных между гексагональной фазой и мицеллярным Р., наиб. вероятна структура с кубич. плотной упаковкой сферич. мицелл (рис. 14), а для фаз, расположенных в области концентраций между гексагональной и ламеллярной фазами, предложены т. н. биконтинуальные структуры, для к-рых поверхность, образованная полярными "головками" амфифильных молекул, делит трёхмерное пространство на две взаимопроникающие области - полярную и гидрофобную. На рис. 15 изображена одна из возможных структур такого типа, поверхность полярных групп для к-рой представляет собой т. н. поверхность Шварца - поверхность, имеющую пост. отрицат. кривизну в каждой точке. Как правило, в бинарных системах определённое амфифильное вещество образует лишь нек-рые из перечисленных фаз. В многокомпонентных системах, содержащих кроме амфифильных и др. компоненты, возможно существование не только перечисленных, но и др. фаз (напр., нематических).

Рис. 13. Фазовая диаграмма растпора хлорида додециламмо-нпя и воде. I1- кубическая фаза, образованная сферическими мицеллами; Н - гексагональная фаза; La - ламеллярная фаза; V1 - вязкая изотропная кубическая фаза.

РАСТВОРЫ фото №33


РАСТВОРЫ фото №34


Нематические фазы. Нематич. структуры (ориентацией-но упорядочен-ные; см. Дальний и ближний порядок )могут быть образованы мицеллами разл. типов: цилиндрическими, дискообразными или имеющими вид трёхосного эллипсоида. В зависимости от типа мицелл различают три типа нематич. структур, два из к-рых являются одноосными, а третий - двухосным. При изменении состава или (и) темп-ры Р. возможны переходы одного типа нематич. упорядочения в другие.

РАСТВОРЫ фото №35


Тензоры диэлектрич. проницаемости eik и диамагн. восприимчивости РАСТВОРЫ фото №36для одноосных нематиков имеют два разл. собств. значения РАСТВОРЫ фото №37 и РАСТВОРЫ фото №38 (соответственно показатели преломления обыкновенной и необыкновенной эл.-магн. волн также различаются, см. Анизотропия). Во внеш. магн. поле ось нематиков, образованных цилиндрич. мицеллами, ориентируется параллельно полю, т. е. они имеют положит. анизотропию диамагн. проницаемости:РАСТВОРЫ фото №39 Анизотропия показателя преломления для этих фаз отрицательна: РАСТВОРЫ фото №40Напротив, выделенная ось нематиков, образованных дисками, ориентируется перпендикулярно магн. полю; в этом случае c3 < 0, na > 0. Знак диамагн. анизотропии определяется анизотропией магн. свойств углеводородных ядер мицелл: разностью восприимчивостей "жирных хвостов" вдоль и поперёк осп амфифильной молекулы и степенью упорядочения этих молекул относительно оси мицеллы. В частности, для веществ, молекулы к-рых содержат в составе "жирного хвоста" одно или неск. ароматич. колец, знак анизотропии магн. восприимчивости может быть противоположным указанному выше. Знак диэлектрич. проницаемости нематиков определяется величиной деполяризующего действия мицелл, находящихся в водной среде. По абс. величине значения анизотропии показателя преломления и диамагн. анизотропии, как правило, на 1-2 порядка меньше, чем вслучае термотропных нематиков, и составляют РАСТВОРЫ фото №41

При изменении направления внеш. магн. поля нема-тич. структуры переориентируются. Время соответствующего переходного процесса в магн. поле напряжённостью H~104 Э варьируется в пределах 1-104 с в зависимости от содержания воды в образце. Модули упругости лиотропных нематич. кристаллов на 1-2 порядка меньше, чем в случае термотропных жидких кристаллов: К= 10-7-10-9 дн/см 2. Их величина определяется энергией взаимодействия между мицеллами в Р., к-рая складывается из энергии ван-дер-ваальсовых межатомных взаимодействий и электростатич. энергии взаимодействия ионов, находящихся в Р. и на поверхности мицелл. В нематич. фазах расстояние между мицеллами (цилиндрами и дисками) составляет обычно неск. сотен А, и искажение структуры растворителя, вызванное присутствием мицелл, по-видимому, слабо сказывается на взаимодействии агрегатов. В нематич. структурах с длиной цилиндрич. мицелл ~103РАСТВОРЫ фото №42p более существенное значение имеет изгиб мицелл, энергия к-рого сравнима с энергией взаимодействия между мицеллами.

Дефекты и текстуры лиотропных жидких кристаллов. Ближний порядок, существующий в упаковке молекул в мицеллы, а также во взаимном расположении мицелл в Р., определяет особенности текстуры макроскопич. образца. Так, для нематич. лиотропных фаз осн. дефектами упаковки мицелл, к-рые определяют характерную картину изображения образца, получаемую с помощью оптич. поляризац. микроскопа, являются дисклинации. Структура дисклинации в лиотропных нематич. кристаллах такая же, как в термотропных.

В ламеллярных фазах наим. энергию имеют деформации структур, при к-рых величина водного промежутка постоянна и равна своему равновесному значению во всём объёме образца, за исключением особых линий. Этому условию удовлетворяют краевые дислокации и различные конфокальные домены, простейшими из к-рых являются миелиновые фигуры (многослойные структуры, представляющие собой слои, свёрнутые по спирали; рис. 16). Краевые дислокации, к-рых в лиотропных смектич. жидких кристаллах может быть, по крайней мере, два типа (рис. 17), приводят к образованию т. н. террас Гранжа-на, видимых в оптический и электронный микроскопы, а также к образованию разл. пучков и сеток.

РАСТВОРЫ фото №43

Структура дефектов в ламеллярных фазах существенно зависит от содержания воды в образце н от темп-ры. Одноврем. с изменением текстуры происходит изменение электропроводности Р. и коэф. диффузии ионов. При охлаждении системы в момент образования геля вследствие наклона амфифильных молекул в биослоях может возникать волнообразная деформация ламелл (наблюдаемая в электронный микроскоп и проявляющаяся в особенностях рассеяния рентг. лучей).

РАСТВОРЫ фото №44

Рис. 17. Два типа краевых дислокаций в лиотропных смектических структурах.

Микроэмульсии

Добавление в систему несмешиваемых в обычных условиях жидкостей (напр., систему масло - вода) амфи-фильного вещества [а в нек-рых случаях - спирта и (или) неорганич. соли] качественно изменяет свойства системы. Растворимость масла в воде резко возрас-тает при концентрации амфифильного вещества, превышающей ККМ. Молекулы гидрофобного вещества располагаются в углеводородных ядрах мицелл, размеры к-рых при этом увеличиваются - мицеллы набухают. Такое увеличение растворимости гидрофобных веществ в полярных растворителях (или полярных веществ в жирном растворителе) с образованием агрегатов наз. солюбилизацией. Радиус набухших мицелл в нек-рых случаях может достигать неск. сотен РАСТВОРЫ фото №45 ; мицеллярные Р. при этом наз. микроэмуль-сиями типа "масло в воде" (o/w). Способность мицелл набухать в масле обычно ограничена, и при достижении нек-рой критич. концентрации масло отслаивается в виде отд. фазы. На рис. 18 изображён участок фазовой диаграммы солюбилизированного масла; равновесию фазы масла и солюбилизированного в воде масла отвечает кривая солюбилизации ВС.


Рис. 18. Схематическое изображение фазовой диаграммы масла, солюбилизированного в воде: 1- трёхфазная область (вода + масло + амфифил); S- однородная прозрачная фаза (масло, солюбилизированное в воде); 3- двухфазная система (солюбилизированное в воде масло + масло). АВ- кривая помутнения раствора; ВС- кривая солюбилизации; T иф - температура инверсии фаз.

РАСТВОРЫ фото №46

Радиус набухших мицелл определяется площадями, приходящимися на полярную "головку" на поверхностях раздела вода - амфифил (РАСТВОРЫ фото №47) и масло - амфифил (РАСТВОРЫ фото №48). Для неионных амфифильных молекул, размеры полярной и гидрофобной частей к-рых примерно равны, предельное значение радиуса кривизны R поверхности масло - вода определяется соотношением

РАСТВОРЫ фото №49

где L- полная длина амфифильной молекулы. Величина, стоящая в знаменателе этого выражения, зависит от темп-ры и состава Р., и при нек-рых значениях этих параметров (при темп-ре инверсии фаз) кривизна поверхности мицеллы может менять знак, т. е. происходит обращение микроэмульсии:РАСТВОРЫ фото №50("масло в воде" : "вода в масле"). Вблизи темп-ры инверсии фаз мутность Р. резко возрастает и может наблюдаться, напр., опалесценция критическая. В узком интервале темп-р вблизи темп-ры инверсии фаз (заштрихованная область на рис. 18) в Р. обнаруживаются агрегаты разл. формы и состава: цилиндры, одно- и многослойные липосомы, ламеллы. Наблюдения в оптический и электронный микроскопы, а также данные малоуглового рассеяния рентг. излучения показали, что может возникать своеобразное подобие надмолекулярной организации микроэмульсий в интервале масштабов от неск. десятков нм до неск. мкм. Возможность возникновения развитой поверхности масло - вода вблизи темп-ры инверсии фаз связана с резким уменьшением величины поверхностного натяжения на этой границе в присутствии амфифильного вещества. Прямые измерения показывают, что добавление амфифильного вещества [а возможно, и спирта и (или) неорганич. соли] может привести практически к полному исчезновению поверхностного натяжения (т. н. ультранизкое поверхностное натяжение).

Коллоидные растворы

К коллоидным растворам, в широком смысле, кроме мпцеллярных Р. (наз. также ассоциирующими коллоидами) относят разнообразные суспензии (взвеси) частиц, таких, как белковые глобулы, вирусы (см. Клеточные структуры), металлические и полимерные золи и т. п. Частицы в коллоидном Р. взаимодействуют посредством слабых сил: ван-дер-ваальсово притяжение конкурирует с отталкиванием заряженных поверхностей частиц (в условиях экранирования зарядов ионами Р.). В случае гидрофильных частиц (т. н. гидрофильные коллоиды), к к-рым относятся глинистые минералы, а также практически все водорастворимые вещества биол. происхождения, существ. роль играют т. н. гидратац. силы, обязанные искажению структуры растворителя вблизи поверхностей частиц (на расстоянии 1-3 нм).

С течением времени частицы, совершающие в коллоидном Р. броуновское движение, слипаются - коагулируют. Скорость этого процесса сильно зависит от величины потенц. барьера на кривой потенц. энергии взаимодействия частиц в Р. (рис. 19), отделяющего состояние слипшихся частиц от состояния системы до коагуляции. Высота потенц. барьера уменьшается с ростом концентрации ионов Р. и обращается в нуль при нек-рой их критич. концентрации, зависящей от темп-ры, электрич. свойств поверхностей коллоидных частиц и зарядов ионов (кривая 2). При концентрациях ионов, больших критической, имеет место т. н. быстрая коагуляция, при меньших - медленная коагуляция с флуктуац. преодолением потенц. барьера.


Рис. 19. Потенциальная энергия двух коллоидных частиц, находящихся на расстоянии R друг от друга: 1- малая концентрация ионов; 2- концентрация ионов, соответствующая порогу коагуляции; з - большая концентрация ионов.

РАСТВОРЫ фото №51

При коагуляции могут возникать как упорядоченные, так и неупорядоченные агрегаты. К первым относятся, напр., тактоиды, образующиеся в Р., содержащих кап-сиды вируса табачной мозаики, и по существу представляющие собой нематические фазы лиотропных жидких кристаллов. Упорядоченные кубические кристаллы возникают в Р., содержащих полимерные частицы (напр., шарики латекса диаметром 100-1000 нм). К неупорядоченным агрегатам относятся т. н. гели, к-рые образуются в коллоидных Р. разл. состава и представляют собой упругие твёрдые тела, имеющие трёхмерный каркас из слипшихся коллоидных частиц - цилиндров, пластинок и т. п. Пустоты в каркасе заполнены растворителем. Полимерные гели образованы макромолекулами, скреплёнными между собой к.-л. хим. агентами (напр., резина, набухшая в бензине, представляет собой Р. нитей каучука, "сшитых" в нек-рых точках серными мостиками). Содержание растворителя в геле может увеличиваться (набухание) или уменьшаться (осушение) при изменении темп-ры или (и) ионной силы Р. Как правило, набухание гелей ограничено, а избыток жидкости отслаивается в отд. фазу.

Модуль упругости геля зависит от концентрации "сшивок" между отд. частицами (рис. 20), причём конечный модуль сдвига появляется при нек-рой критич. концентрации "сшивок". Процесс образования геля из жидкого коллоида наз. фазовым переходом золь - гель.

Рис. 20. Зависимость модуля упругости К геля от концентрации "сшивок" между полимерными модулями [по оси абсцисс - параметр надкри-тичности ( р/р с- 1), где p- концентрация "сшивок", р с- её критич. значение].

РАСТВОРЫ фото №52


Коллоидные Р. глинистых минералов, подобных монтмориллониту, обладают свойством тиксотропии, а именно: при механич. размешивании Р. представляет собой жидкость, а в состоянии покоя - гель. Трёхмерный каркас монтмориллонитовых гелей образован крис-таллич. алюмосиликатными пластинками (диаметром в неск. сотен нм, толщиной ок. 1 нм), несущими заряды - отрицательные на поверхностях и положительные на торцах. В геле соседние пластинки могут быть ориентированы как параллельно друг другу (т. н. плотные контакты; в этом случае расстояние между ними определяется балансом электростатических, ван-дер-ва-альсовых и гидратационных сил; рис. 21), так и перпендикулярно друг другу. В зависимости от содержания воды и разл. солей (глинистые минералы обладают свойством избират. связывания ионов из раствора, напр. ионов К +, Cs+, Ca++, Sr++ и др.) относит. доля контактов двух типов изменяется, а с ней изменяются и реологич. свойства гелей.

Рис. 21. Зависимость расстояния d между параллельными алюмосиликатными пластинками монтмориллонита от концентрации NaCl.РАСТВОРЫ фото №53


Особенность мн. коллоидных Р.- наличие значит. времён релаксации неравновесных состояний: даже в сравнительно разбавленных суспензиях релаксац. процессы могут длиться неделями и месяцами.

Лит.: Ландау Л. Д., Лифшиц E. М., Статистическая физика, ч. 1, 3 изд., М., 1976; Курс физической химии, 2 изд., т. 1, М., 1969; Сивухин Д. В., Общий курс физики, 2 изд., т. 2 - Термодинамика и молекулярная физика, М., 1979; Веденов А. А., Левченко Е. Б., Надмолекулярные жидкокристаллические структуры в растворах амфифштьных молекул, "УФН", 1983, т. 141, с. 3; Веденов А. А., Физика растворов, М., 1984; Микроэмульсии. Структура и динамика, под ред. С. Е. Фриберга, П. Ботореля, пер. с англ., М., 1990. А. А. Веденов, Е. Б. Левченко.

Физическая энциклопедия. В 5-ти томах. — М.: Советская энциклопедия..1988.


Смотреть больше слов в «Физической энциклопедии»

РАСТР →← РАСТВОРИМОСТЬ

Смотреть что такое РАСТВОРЫ в других словарях:

РАСТВОРЫ

Понятие о Р. Однородность Р. Растворимость. Насыщение и пересыщение Р. Замерзание Р. Криогидраты. Упругость пара Р. Удельные веса слабых Р. солей. Осмо... смотреть

РАСТВОРЫ

РАСТВОРЫ, макроскопически однородные смеси двух или большего числа веществ (компонентов), образующие термодинамически равновесные системы. В Р. все к... смотреть

РАСТВОРЫ

РАСТВОРЫ строительные, строит. материалы, получаемые в результате затвердевания рационально подобранных смесей вяжущего вещества (с водой, реже без н... смотреть

РАСТВОРЫ

однофазные системы, состоящие из двух или более компонентов. По своему агрегатному состоянию растворы могут быть твердыми, жидкими или газообразными. Т... смотреть

РАСТВОРЫ

гомогенные системы, состоящие из двух или более компонентов, состав к-рых в определенных пределах может непрерывно изменяться. От мех. смесей Р. о... смотреть

РАСТВОРЫ

истинные растворы — однородные (гомогенные, или однофазные) системы переменного состава, состоящие из двух или более компонентов. Известны газообразны... смотреть

РАСТВОРЫ

РАСТВОРЫоднофазные системы, состоящие из двух или более компонентов. По своему агрегатному состоянию растворы могут быть твердыми, жидкими или газообразными. Так, воздух - это газообразный раствор, гомогенная смесь газов; водка - жидкий раствор, смесь нескольких веществ, образующих одну жидкую фазу; морская вода - жидкий раствор, смесь твердого (соль) и жидкого (вода) веществ, образующих одну жидкую фазу; латунь - твердый раствор, смесь двух твердых веществ (меди и цинка), образующих одну твердую фазу. Смесь бензина и воды не является раствором, поскольку эти жидкости не растворяются друг в друге, оставаясь в виде двух жидких фаз с границей раздела. Компоненты растворов сохраняют свои уникальные свойства и не вступают в химические реакции между собой с образованием новых соединений. Так, при смешивании двух объемов водорода с одним объемом кислорода получается газообразный раствор. Если эту газовую смесь поджечь, то образуется новое вещество - вода, которая сама по себе раствором не является. Компонент, присутствующий в растворе в большем количестве, принято называть растворителем, остальные компоненты - растворенными веществами.Однако иногда бывает трудно провести грань между физическим перемешиванием веществ и их химическим взаимодействием. Например, при смешивании газообразного хлороводорода HCl с водой H2O образуются ионы H3O+ и Cl-. Они притягивают к себе соседние молекулы воды, образуя гидраты. Таким образом, исходные компоненты - HCl и H2O - после смешивания претерпевают существенные изменения. Тем не менее ионизация и гидратация (в общем случае - сольватация) рассматриваются как физические процессы, происходящие при образовании растворов.Одним из важнейших типов смесей, представляющих собой гомогенную фазу, являются коллоидные растворы: гели, золи, эмульсии и аэрозоли. Размер частиц в коллоидных растворах составляет 1-1000 нм, в истинных растворах 0,1 нм (порядка размера молекул).См. также:РАСТВОРЫ - А. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯРАСТВОРЫ - Б. ЗАКОН РАУЛЯРАСТВОРЫ - В. ГАЗЫРАСТВОРЫ - Г. ЖИДКОСТИРАСТВОРЫ - Д. ТВЕРДЫЕ ВЕЩЕСТВАРАСТВОРЫ - Е. КОЭФФИЦИЕНТ РАСПРЕДЕЛЕНИЯРАСТВОРЫ - Ж. ПРОИЗВЕДЕНИЕ РАСТВОРИМОСТИРАСТВОРЫ - З. И НАЗЫВАЕТСЯ ПРОИЗВЕДЕНИЕМ РАСТВОРИМОСТИ... смотреть

РАСТВОРЫ

[solutions] — макроскопические однородное смеси > 2 веществ (компонентов), состав которых при данных внешних условиях может непрерывно меняться в некот... смотреть

РАСТВОРЫ

однородные смеси переменного состава. Р. делят на газовые, жидкие и твёрдые. К газовым Р. относят воздух, природные горючие газы и др.; их чаще называю... смотреть

РАСТВОРЫ

раство́ры (Solutiones), однородные системы переменного состава, состоящие не менее чем из двух веществ, из которых одно (растворённое вещество) распред... смотреть

РАСТВОРЫ

РАСТВОРЫ, однородные системы (главным образом жидкости), состоящие из двух или более веществ (компонентов). Обычно преобладающий по концентрации компонент называется растворителем, остальные - растворенными веществами. Раствор, в котором концентрация одного из компонентов максимальна при данных условиях, называется насыщенным раствором по данному компоненту. Все компоненты растворов равномерно распределены в его объеме в виде молекул и ионов. Важное свойство растворов - способность сохраняться как однородная смесь веществ в определенных пределах изменения состава. Существуют твердые растворы, например стали, бронзы, латуни и другие сплавы. По существу все вещества, считающиеся чистыми, представляют собой растворы, так как содержат примеси. Растворы широко распространены в природе и используются практически во всех областях техники. Исключительна роль водных растворов во всех биологических процессах. <br>... смотреть

РАСТВОРЫ

РАСТВОРЫ, однородные смеси переменного состава двух или большего числа веществ (компонентов). Могут быть газовыми (напр., воздух), жидкими и твердыми (напр., многие сплавы). В жидких растворах компонент, находящийся в избытке, называется растворителем, все остальные компоненты - растворенные вещества. По концентрации растворенного вещества растворы подразделяют на насыщенные, ненасыщенные и перенасыщенные. В растворах протекают многие природные и промышленные процессы; изучение свойств растворов связано с такими практическими проблемами, как разделение веществ (газов, нефтей), глубокая очистка, подбор растворителей для реализации технологических процессов.<br><br><br>... смотреть

РАСТВОРЫ

РАСТВОРЫ - однородные смеси переменного состава двух или большего числа веществ (компонентов). Могут быть газовыми (напр., воздух), жидкими и твердыми (напр., многие сплавы). В жидких растворах компонент, находящийся в избытке, называется растворителем, все остальные компоненты - растворенные вещества. По концентрации растворенного вещества растворы подразделяют на насыщенные, ненасыщенные и перенасыщенные. В растворах протекают многие природные и промышленные процессы; изучение свойств растворов связано с такими практическими проблемами, как разделение веществ (газов, нефтей), глубокая очистка, подбор растворителей для реализации технологических процессов.<br>... смотреть

РАСТВОРЫ

РАСТВОРЫ , однородные смеси переменного состава двух или большего числа веществ (компонентов). Могут быть газовыми (напр., воздух), жидкими и твердыми (напр., многие сплавы). В жидких растворах компонент, находящийся в избытке, называется растворителем, все остальные компоненты - растворенные вещества. По концентрации растворенного вещества растворы подразделяют на насыщенные, ненасыщенные и перенасыщенные. В растворах протекают многие природные и промышленные процессы; изучение свойств растворов связано с такими практическими проблемами, как разделение веществ (газов, нефтей), глубокая очистка, подбор растворителей для реализации технологических процессов.... смотреть

РАСТВОРЫ

РАСТВОРЫ, однородные смеси переменного состава двух или большего числа веществ (компонентов). Могут быть газовыми (напр., воздух), жидкими и твердыми (напр., многие сплавы). В жидких растворах компонент, находящийся в избытке, называется растворителем, все остальные компоненты - растворенные вещества. По концентрации растворенного вещества растворы подразделяют на насыщенные, ненасыщенные и перенасыщенные. В растворах протекают многие природные и промышленные процессы; изучение свойств растворов связано с такими практическими проблемами, как разделение веществ (газов, нефтей), глубокая очистка, подбор растворителей для реализации технологических процессов.... смотреть

РАСТВОРЫ

- однородные смеси переменного состава двух или большего числавеществ (компонентов). Могут быть газовыми (напр., воздух), жидкими итвердыми (напр., многие сплавы). В жидких растворах компонент, находящийсяв избытке, называется растворителем, все остальные компоненты -растворенные вещества. По концентрации растворенного вещества растворыподразделяют на насыщенные, ненасыщенные и перенасыщенные. В растворахпротекают многие природные и промышленные процессы; изучение свойстврастворов связано с такими практическими проблемами, как разделениевеществ (газов, нефтей), глубокая очистка, подбор растворителей дляреализации технологических процессов.... смотреть

РАСТВОРЫ

однородные смеси переменного состава двух или большего числа в-в (компонентов). Могут быть газовыми (напр., воздух), жидкими и твёрдыми (напр., мн. спл... смотреть

РАСТВОРЫ

корень - РАСТВОР; окончание - Ы; Основа слова: РАСТВОРВычисленный способ образования слова: Бессуфиксальный или другой∩ - РАСТВОР; ⏰ - Ы; Слово Раствор... смотреть

РАСТВОРЫ

ерітінділер

РАСТВОРЫ АКУСТИЧЕСКИЕ

Растворы акустические – применяют в качестве звукопоглощающей штукатурки для снижения уровня шумов. В качестве вяжущего используют портландцемент, ... смотреть

РАСТВОРЫ АНТИКОАГУЛЯНТА ЦФД/АДСОЛА КОНСЕРВАНТА ДЛЯ ЭРИТРОЦИТОВ

Растворы антикоагулянта ЦФД/Адсола консерванта для эритроцитов Действующее вещество ›› Аденин + Декстроза + Лимонная кислота + Маннитол + Натрия дигидрофосфат + Натрия цитрат + Натрия хлорид (Adenine + Dextrose + Citric acid + Mannitol + Sodium dihydrophosphate + Sodium citrate + Sodium chloride) Латинское название Anticoagulant Citrate Phosphate Dextrose/Adsol Red Cell Preservation Solutions АТХ: ›› V07AC Вспомогательные средства для гемотрансфузии Фармакологическая группа: Вспомогательные вещества, реактивы и полупродукты Нозологическая классификация (МКБ-10) ›› Z100* КЛАСС XXII Хирургическая практика Состав и форма выпуска 63 мл раствора ЦФД содержат натрия цитрата (дигидрата) 1,66 г, декстрозы (моногидрата) 1,61 г, кислоты лимонной (безводной) 188 мг, натрия фосфата одноосновного (моногидрата) 140 мг, натрия гидроксид (для коррекции pH). 100 мл раствора Адсола содержат декстрозы 2,2 г, натрия хлорида 900 мг, маннитола 750 мг, аденина 27 мг; в 3-х и 4-х секционных контейнерах вместимостью 450 и 400 мл соответственно, в 1 упаковке 6 комплектов. Фармакологическое действие Фармакологическое действие - гемоконсервирующее.Блокирует свертываемость крови. Показания Гемоконсервация (сбор и хранение цельной крови — ЦФД, длительное хранение эритроцитов — Адсол). Противопоказания Гиперчувствительность (в т.ч. к цитратам), повышенная кровоточивость вследствие нарушения свертывающей системы. Побочные действия Тошнота, озноб, высыпания. Способ применения и дозы На 100 мл крови — 14 мл раствора ЦФД; на 100 мл эритроцитов — 33 мл раствора Адсола. Срок годности 2,5 года Условия хранения При комнатной температуре. Словарь медицинских препаратов.2005.... смотреть

РАСТВОРЫ А. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ

РАСТВОРЫ - А. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯК статье РАСТВОРЫДва вещества, растворяющиеся друг в друге в любых пропорциях с образованием истинных растворов, называют полностью взаиморастворимыми. Такими веществами являются все газы, многие жидкости (например, этиловый спирт - вода, глицерин - вода, бензол - бензин), некоторые твердые вещества (например, серебро - золото). Для получения твердых растворов необходимо сначала расплавить исходные вещества, затем смешать их и дать затвердеть. При их полной взаиморастворимости образуется одна твердая фаза; если же растворимость частичная, то в образовавшемся твердом веществе сохраняются мелкие кристаллы одного из исходных компонентов.Если два компонента образуют одну фазу при смешивании только в определенных пропорциях, а в других случаях возникают две фазы, то они называются частично взаиморастворимыми. Таковы, например, вода и бензол: истинные растворы получаются из них только при добавлении незначительного количества воды к большому объему бензола или незначительного количества бензола к большому объему воды. Если же смешать равные количества воды и бензола, то образуется двухфазная жидкая система. Нижний ее слой - это вода с небольшим количеством бензола, а верхний - бензол с малой примесью воды. Известны также вещества, совсем не растворяющиеся одно в другом, например, вода и ртуть. Если два вещества лишь частично взаиморастворимы, то при данных температуре и давлении существует предельное количество одного вещества, которое способно образовать истинный раствор с другим в равновесных условиях. Раствор с предельной концентрацией растворенного вещества называют насыщенным. Можно приготовить и так называемый пересыщенный раствор, в котором концентрация растворенного вещества даже больше, чем в насыщенном. Однако пересыщенные растворы неустойчивы, и при малейшем изменении условий, например при перемешивании, попадании частичек пыли или добавлении кристалликов растворяемого вещества, избыток растворенного вещества выпадает в осадок.Всякая жидкость начинает кипеть при той температуре, при которой давление ее насыщенного пара достигает величины внешнего давления. Например, вода под давлением 101,3 кПа кипит при 100? С потому, что при этой температуре давление водяного пара как раз равно 101,3 кПа. Если же растворить в воде какое-нибудь нелетучее вещество, то давление ее пара понизится. Чтобы довести давление пара полученного раствора до 101,3 кПа, нужно нагреть раствор выше 100? С. Отсюда следует, что температура кипения раствора всегда выше температуры кипения чистого растворителя. Аналогично объясняется и понижение температуры замерзания растворов.... смотреть

РАСТВОРЫ Б. ЗАКОН РАУЛЯ

РАСТВОРЫ - Б. ЗАКОН РАУЛЯК статье РАСТВОРЫВ 1887 французский физик Ф.Рауль, изучая растворы различных нелетучих жидкостей и твердых веществ, установил закон, связывающий понижение давления пара над разбавленными растворами неэлектролитов с концентрацией: относительное понижение давления насыщенного пара растворителя над раствором равно мольной доле растворенного вещества. Из закона Рауля следует, что повышение температуры кипения или понижение температуры замерзания разбавленного раствора по сравнению с чистым растворителем пропорционально молярной концентрации (или мольной доле) растворенного вещества и может быть использовано для определения его молекулярной массы.Раствор, поведение которого подчиняется закону Рауля, называется идеальным. Наиболее близки к идеальным растворы неполярных газов и жидкостей (молекулы которых не меняют ориентации в электрическом поле). В этом случае теплота растворения равна нулю, а свойства растворов можно прямо предсказать, зная свойства исходных компонентов и пропорции, в которых они смешиваются. Для реальных растворов сделать такое предсказание нельзя. При образовании реальных растворов обычно выделяется или поглощается тепло. Процессы с выделением тепла называются экзотермическими, а с поглощением - эндотермическими.Те характеристики раствора, которые зависят в основном от его концентрации (числа молекул растворенного вещества на единицу объема или массы растворителя), а не от природы растворенного вещества, называют коллигативными. Например, температура кипения чистой воды при нормальном атмосферном давлении равна 100? С, а температура кипения раствора, содержащего 1 моль растворенного (недиссоциирующего) вещества в 1000 г воды, составляет уже 100,52? С независимо от природы этого вещества. Если же вещество диссоциирует, образуя ионы, то температура кипения увеличивается пропорционально росту общего числа частиц растворенного вещества, которое благодаря диссоциации превышает число молекул вещества, добавленных в раствор. Другими важными коллигативными величинами являются температура замерзания раствора, осмотическое давление и парциальное давление паров растворителя.Концентрация раствора - это величина, отражающая пропорции между растворенным веществом и растворителем. Такие качественные понятия, как "разбавленный" и "концентрированный", говорят только о том, что раствор содержит мало или много растворенного вещества. Для количественного выражения концентрации растворов часто используют проценты (массовые или объемные), а в научной литературе - число молей или химических эквивалентов (см. ЭКВИВАЛЕНТНАЯ МАССА) растворенного вещества на единицу массы или объема растворителя либо раствора. Чтобы не возникало путаницы, следует всегда точно указывать единицы измерения концентрации. Рассмотрим следующий пример. Раствор, состоящий из 90 г воды (ее объем равен 90 мл, поскольку плотность воды равна 1г/мл) и 10 г этилового спирта (его объем равен 12,6 мл, поскольку плотность спирта равна 0,794 г/мл), имеет массу 100 г, но объем этого раствора равен 101,6 мл (а был бы равен 102,6 мл, если бы при смешивании воды и спирта их объемы просто складывались). Процентную концентрацию раствора можно рассчитать по-разному:илиилиЕдиницы концентраций, используемые в научной литературе, основаны на таких понятиях, как моль и эквивалент, поскольку все химические расчеты и уравнения химических реакций должны основываться на том, что вещества вступают в реакции между собой в определенных соотношениях. Например, 1 экв. NaCl, равный 58,5 г, взаимодействует с 1 экв. AgNO3, равным 170 г. Ясно, что растворы, содержащие по 1 экв. этих веществ, имеют совершенно разные процентные концентрации.Молярность (M или моль/л) - число молей растворенного веществ, содержащихся в 1 л раствора.Моляльность (м) - число молей растворенного вещества, содержащихся в 1000 г растворителя.Нормальность (н.) - число химических эквивалентов растворенного вещества, содержащихся в 1 л раствора.Мольная доля (безразмерная величина) - число молей данного компонента, отнесенное к общему числу молей растворенного вещества и растворителя. (Мольный процент - мольная доля, умноженная на 100.)Наиболее распространенная единица - молярность, но при ее расчете следует учитывать некоторые неоднозначности. Например, чтобы получить 1M раствор данного вещества, растворяют в заведомо небольшом количестве воды точную его навеску, равную мол. массе в граммах, и доводят объем раствора до 1 л. Количество воды, необходимое для приготовления данного раствора, может слегка различаться в зависимости от температуры и давления. Поэтому два одномолярных раствора, приготовленных в разных условиях, в действительности имеют не совсем одинаковые концентрации. Моляльность вычисляется исходя из определенной массы растворителя (1000 г), которая не зависит от температуры и давления. В лабораторной практике гораздо удобнее отмеривать определенные объемы жидкостей (для этого существуют бюретки, пипетки, мерные колбы), чем взвешивать их, поэтому в научной литературе концентрации чаще выражают в молях, а моляльность обычно применяют только при особо точных измерениях.Нормальность используется для упрощения расчетов. Как мы уже говорили, вещества взаимодействуют друг с другом в количествах, соответствующих их эквивалентам. Приготовив растворы разных веществ одинаковой нормальности и взяв равные их объемы, мы можем быть уверены в том, что они содержат одно и то же количество эквивалентов.В тех случаях, когда трудно (или нет необходимости) делать различие между растворителем и растворенным веществом, концентрацию измеряют в мольных долях. Мольные доли, как и моляльности, не зависят от температуры и давления.Зная плотности растворенного вещества и раствора, можно пересчитать одну концентрацию в другую: молярность в моляльность, мольную долю и наоборот. Для разбавленных растворов данного растворенного вещества и растворителя эти три величины пропорциональны друг другу.Растворимость данного вещества - это его способность образовывать растворы с другими веществами. Количественно растворимость газа, жидкости или твердого тела измеряется концентрацией их насыщенного раствора при данной температуре. Это важная характеристика вещества, помогающая понять его природу, а также влиять на ход реакций, в которых это вещество участвует.... смотреть

РАСТВОРЫ БУРОВЫЕ

Растворы буровые – охватывает широкий круг жидких, суспензионных, аэрированных сред, имеющих различные составы и свойства. Термин « буровой раствор... смотреть

РАСТВОРЫ БУФЕРНЫЕ

— растворы смесей слабых кислот и их солей — например СН3COOН и СН3СООNа, или слабых оснований и их солей — например NH4ОН и NH4Cl. Величина pH в Р. б.... смотреть

РАСТВОРЫ В. ГАЗЫ

РАСТВОРЫ - В. ГАЗЫК статье РАСТВОРЫВ отсутствие химического взаимодействия газы смешиваются друг с другом в любых пропорциях, и в этом случае говорить о насыщении нет смысла. Однако при растворении газа в жидкости существует некая предельная концентрация, зависящая от давления и температуры. Растворимость газов в некоторых жидкостях коррелирует с их способностью к сжижению. Наиболее легко сжижаемые газы, например NH3, HCl, SO2, более растворимы, чем трудно сжижаемые газы, например O2, H2 и He. При наличии химического взаимодействия между растворителем и газом (например, между водой и NH3 или HCl) растворимость увеличивается. Растворимость данного газа изменяется с природой растворителя, однако порядок, в котором располагаются газы в соответствии с увеличением их растворимости, остается примерно одинаковым для разных растворителей.Процесс растворения подчиняется принципу Ле Шателье (1884): если на систему, находящуюся в равновесии, оказывается какое-либо воздействие, то в результате протекающих в ней процессов равновесие сместится в таком направлении, что оказанное воздействие уменьшится. Растворение газов в жидкостях обычно сопровождается выделением тепла. При этом, в соответствии с принципом Ле Шателье, растворимость газов уменьшается. Это уменьшение тем заметнее, чем выше растворимость газов: такие газы имеют и бльшую теплоту растворения. "Мягкий" вкус кипяченой или дистиллированной воды объясняется отсутствием в ней воздуха, поскольку его растворимость при высокой температуре весьма мала.С ростом давления растворимость газов увеличивается. Согласно закону Генри (1803), масса газа, который может раствориться в данном объеме жидкости при постоянной температуре, пропорциональна его давлению. Это свойство используется для приготовления газированных напитков. Углекислый газ растворяют в жидкости при давлении 3-4 атм.; в этих условиях в данном объеме может раствориться в 3-4 раза больше газа (по массе), чем при 1 атм. Когда емкость с такой жидкостью открывают, давление в ней падает, и часть растворенного газа выделяется в виде пузырьков. Аналогичный эффект наблюдается при открывании бутылки шампанского или выходе на поверхность подземных вод, насыщенных на большой глубине углекислым газом.При растворении в одной жидкости смеси газов растворимость каждого из них остается такой же, как и в отсутствие других компонентов при таком же давлении, как в случае смеси (закон Дальтона).... смотреть

РАСТВОРЫ Г. ЖИДКОСТИ

РАСТВОРЫ - Г. ЖИДКОСТИК статье РАСТВОРЫВзаимная растворимость двух жидкостей определяется тем, насколько сходно строение их молекул ("подобное растворяется в подобном"). Для неполярных жидкостей, например углеводородов, характерны слабые межмолекулярные взаимодействия, поэтому молекулы одной жидкости легко проникают между молекулами другой, т.е. жидкости хорошо смешиваются. Напротив, полярные и неполярные жидкости, например вода и углеводороды, смешиваются друг с другом плохо. Каждой молекуле воды нужно сначала вырваться из окружения других таких же молекул, сильно притягивающими ее к себе, и проникнуть между молекулами углеводорода, притягивающими ее слабо. И наоборот, молекулы углеводорода, чтобы раствориться в воде, должны протиснуться между молекулами воды, преодолевая их сильное взаимное притяжение, а для этого нужна энергия. При повышении температуры кинетическая энергия молекул возрастает, межмолекулярное взаимодействие ослабевает и растворимость воды и углеводородов увеличивается. При значительном повышении температуры можно добиться их полной взаимной растворимости. Такую температуру называют верхней критической температурой растворения (ВКТР).В некоторых случаях взаимная растворимость двух частично смешивающихся жидкостей увеличивается при понижении температуры. Этот эффект наблюдается в том случае, когда при смешивании выделяется тепло, обычно в результате химической реакции. При значительном понижении температуры, но не ниже точки замерзания, можно достичь нижней критической температуры растворения (НКТР). Можно предположить, что все системы, имеющие НКТР, имеют и ВКТР (обратное не обязательно). Однако в большинстве случаев одна из смешивающихся жидкостей кипит при температуре ниже ВКТР. У системы никотин-вода НКТР равна 61? С, а ВКТР составляет 208? C. В интервале 61-208? C эти жидкости ограниченно растворимы, а вне этого интервала обладают полной взаимной растворимостью.... смотреть

РАСТВОРЫ ГИДРОИЗОЛЯЦИОННЫЕ

Растворы гидроизоляционные – приготавливают на цементах повышенных марок (М400 и выше) и кварцевом песке или искусственно полученном песке из плотн... смотреть

РАСТВОРЫ ГИДРОТЕРМАЛЬНЫЕ

— жидкие горячие водные растворы, циркулирующие в земной коре и участвующие в процессах перемещения и отложения минер. веществ, часто более или менее обогащенные разл. газовыми компонентами. Содер. последних нередко достигает таких величин, что исчезает грань между гидротерм. и пневматолитовыми растворами и такие растворы иногда называют пневмато-гидротерм. (см. <i>Пневматолитовые образования) .</i> Р. г. могут быть истинными (молекулярными) и коллоидными. С Р. г. связано формирование обширного класса рудных гидротерм. м-ний. Интенсивная деятельность Р. г. отмечена в обл. совр. вулканизма, где они обусловливают метаморфизм п. и минералоотложение (термальные источники). Происхождение Р. г. подвергается дискуссии на протяжении всей истории их изучения. В середине XIX в. возникли противоположные представления о чисто поверхностном (Бунзен) или глубинном магм. (Эли де Бомон) происхождении вод. Последняя точка зрения получила в дальнейшем широкое распространение среди исследователей рудных м-ний (Линдгрен, Эммонс, Ниггли, Бетехтин и др.). Коржинский (1953), вслед за Термье, развил гипотезу о “сквозь-магматических” Р. г. глубинного происхождения. Теоретические расчеты и эксперименты (Хитаров, Сауков и Др.) подтверждают возможность их метам. образования, на что указывал Готье. В настоящее время многие исследователи склонны считать, что формирование Р.г. происходит При смешении вадозных вод глубокой циркуляции и ювенильных эманаций (Аллен и Дэй, Германов, Барт, Уайт, Набоко, Иванов, Овчинников и др.). Эта представления основываются на наблюдениях в совр. вулк. обл., где по данным изотопного анализа ювенильные воды в термальных источниках составляют не более 5—10% (White, 1957). При этом учитывается, что выделение магм. воды лимитируется ее ограниченной растворимостью в силикатных расплавах (Горансон, 1931). Кроме того, по данным бурения вадозные воды обнаружены на глубинах более 5 км, т. е. ниже уровня преимущественного формирования гидротерм. м-ний. Гидротерм. системы возникают преимущественно в связи с развитием магм. процессов, функционируют на протяжении длительного времени и обладают значительной тепловой мощн. (в современных термальных полях максимум 500 тыс. ккал/сек — Аверьев, 1966), обусловленной тепловым потоком из глубинного источника. Состав Р. г. восстанавливается на основании изучения минер. сост. гидротерм. м-ний, современных терм, газово-жидких включений в м-лах. Основные компоненты анионной гр. Р. г.— Cl, F, В, S, С и др. — приносятся преимущественно магм. эманациями; конденсация их приводит к формированию кислых Р. г. По преобладанию тех или иных анионов выделяют хим. типы Р. г. (напр., хлоридные, сульфатные, хлоридно-бикарбонатные и др.). Образование раз л. типов Р. г. обусловлено их хим. дифференциацией в очагах разгрузки и при фильтрации через г. п. Кроме того, при застывании расплав выделяет эманации с последовательно меняющимся составом анионов: галоиды → сера и галоиды → углекислота и галоиды (Набоко, 1959). .Состав Р. г. меняется также при взаимодействии с вмещающими г. п.; обменные реакции приводят к понижению их кислотности и обогащению петро-генными компонентами (в соответствии с принципом кислотно-основного взаимодействия Коржинского, 1962). Многие геологи связывают рудоносность Р. г. с выносом металлов из магм. очага в форме легкорастворимых летучих соединений. Некоторые полагают, что при гидротерм. переработке вмещающих п. растворы извлекают из<i></i> них металлы в количествах, достаточных для формирования м-ний (см. <i>Гипотеза рудообразования латеральсекреционная).</i> Син.: гидротермы. <i>В. И. Бергер.</i><br><p class="src"><em><span itemprop="source">Геологический словарь: в 2-х томах. — М.: Недра</span>.<span itemprop="author">Под редакцией К. Н. Паффенгольца и др.</span>.<span itemprop="source-date">1978</span>.</em></p>... смотреть

РАСТВОРЫ ГИПЕРТОНИЧЕСКИЕ

жоғарықысымды ерітінділер

РАСТВОРЫ ГИПЕРТОНИЧЕСКИЕ

жоғары қысымды ерітінділер

РАСТВОРЫ ГИПОГЕННЫЕ

— выделяющиеся при кристаллизации магмы и поднимающиеся из глубин.Геологический словарь: в 2-х томах. — М.: Недра.Под редакцией К. Н. Паффенгольца и др... смотреть

РАСТВОРЫ ГИПОТОНИЧЕСКИЕ

төмен қысымды ерітінділер

РАСТВОРЫ ГЛАЗНЫЕ

көз ерітінділері

РАСТВОРЫ ДЕКОРАТИВНЫЕ

Растворы декоративные – растворы, применяемые при заводской отделке лицевых поверхностей строительных деталей и конструкций, а также для отделки фа... смотреть

РАСТВОРЫ ДЕКОРАТИВНЫЕ

растворы, применяемые при заводской отделке лицевых поверхностей строительных деталей и конструкций, а также для отделки фасадов зданий и интерьеров и ... смотреть

РАСТВОРЫ "ДИСОЛЬ", "ТРИСОЛЬ", "АЦЕСОЛЬ",

РАСТВОРЫ "ДИСОЛЬ", "ТРИСОЛЬ", "АЦЕСОЛЬ", "ХЛОСОЛЬ", "КВАРТАСОЛЬ" ( Solutio "Disolum", "Тrisolum", "Асеsolum", "Сhlosolum", "Quartasolum" ). Все растворы являются сбалансированными комбинированными препаратами содержащими раствор натрия хлорида и других солей, имеющих медицинское применение. В 1 л дисоля содержится натрия хлорида 6 г, натрия ацетата 2 г; в 1 л трисоля - натрия хлорида 5 г, калия хлорида 1 г, натрия гидрокарбоната 1 г; в 1 л ацесоля - натрия хдорида 5 г, калия хлорида 1 г, натрия ацетата 2 г, в 1 л хлосоля - натрия хлорида 4,75 г, калия хлорида 1,5 г, натрия ацетата 3,6 г; в 1 л квартасоля - натрия хлорида 4,75 г, калия хлорида 1,5 г, натрия гидрокарбоната 1 г, натрия ацетата 2,6 г. Все препараты являются бесцветными прозрачными растворами слабощелочной реакции. Растворы оказывают гемодинамическое действие, уменьшая гиповолемию, препятствуют сгущению крови и развитию метаболического ацидоза, улучшают капиллярное кровообращение, усиливают диурез, оказывают дезинтоксикационное действие. Применяют для борьбы с обезвоживанием и интоксикацией организма при различных заболеваниях (острая дизентерия, пищевая токсикоинфекция и др.), в том числе при холере (Эль-Тор). Вводят растворы внутривенно (струйно или капельно) в количествах, необходимых для восстановления объема жидкости, потерянной с испражнениями, рвотными массами, мочой и потом. При тяжелых формах заболевания начинают со струйного введения, затем переходят на капельное. Перед введением подогревают растворы до +36; +38 С. Из всех указанных растворов, предпочтение в последнее время отдается новому препарату квартасолю. При применении трисоля, ацесоля, хлосоля, квартасоля, содержащих ионы калия, необходимо учитывать возможность развития гиперкалиемии. Форма выпуска: во флаконах по 100; 200 и 400 мл. Хранение: при комнатной температуре. Словарь медицинских препаратов.2005.... смотреть

РАСТВОРЫ "ДИСОЛЬ", "ТРИСОЛЬ", "АЦЕСОЛЬ", "ХЛОСОЛЬ","КВАРТАСОЛЬ"

РАСТВОРЫ "ДИСОЛЬ", "ТРИСОЛЬ", "АЦЕСОЛЬ", "ХЛОСОЛЬ", "КВАРТАСОЛЬ" (Solutio "Disolum", "Тrisolum", "Асеsolum", "Сhlosolum", "Quartasolum"). Все растворы являются сбалансированными комбинированными препаратами содержащими раствор натрия хлорида и других солей, имеющих медицинское применение. В 1 л дисоля содержится натрия хлорида 6 г, натрия ацетата 2 г; в 1 л трисоля - натрия хлорида 5 г, калия хлорида 1 г, натрия гидрокарбоната 1 г; в 1 л ацесоля - натрия хдорида 5 г, калия хлорида 1 г, натрия ацетата 2 г, в 1 л хлосоля - натрия хлорида 4, 75 г, калия хлорида 1, 5 г, натрия ацетата 3, 6 г; в 1 л квартасоля - натрия хлорида 4, 75 г, калия хлорида 1, 5 г, натрия гидрокарбоната 1 г, натрия ацетата 2, 6 г. Все препараты являются бесцветными прозрачными растворами слабощелочной реакции. Растворы оказывают гемодинамическое действие, уменьшая гиповолемию, препятствуют сгущению крови и развитию метаболического ацидоза, улучшают капиллярное кровообращение, усиливают диурез, оказывают дезинтоксикационное действие. Применяют для борьбы с обезвоживанием и интоксикацией организма при различных заболеваниях (острая дизентерия, пищевая токсикоинфекция и др.), в том числе при холере (Эль-Тор). Вводят растворы внутривенно (струйно или капельно) в количествах, необходимых для восстановления объема жидкости, потерянной с испражнениями, рвотными массами, мочой и потом. При тяжелых формах заболевания начинают со струйного введения, затем переходят на капельное. Перед введением подогревают растворы до +36; +38 С. Из всех указанных растворов, предпочтение в последнее время отдается новому препарату квартасолю. При применении трисоля, ацесоля, хлосоля, квартасоля, содержащих ионы калия, необходимо учитывать возможность развития гиперкалиемии. Форма выпуска: во флаконах по 100; 200 и 400 мл. Хранение: при комнатной температуре.... смотреть

РАСТВОРЫ ДЛЯ ЗАПОЛНЕНИЯ ШВОВ

Растворы для заполнения швов – между элементами сборных железобетонных конструкций приготавливают на портландцементе и кварцевом песке подвижностью... смотреть

РАСТВОРЫ ДЛЯ ИНЪЕКЦИИ

инъекцияға арналған ерітінділер

РАСТВОРЫ Д. ТВЕРДЫЕ ВЕЩЕСТВА

РАСТВОРЫ - Д. ТВЕРДЫЕ ВЕЩЕСТВАК статье РАСТВОРЫВсе твердые вещества проявляют ограниченную растворимость в жидкостях. Их насыщенные растворы имеют при данной температуре определенный состав, который зависит от природы растворенного вещества и растворителя. Так, растворимость хлорида натрия в воде в несколько миллионов раз выше растворимости нафталина в воде, а при растворении их в бензоле наблюдается обратная картина. Этот пример иллюстрирует общее правило, согласно которому твердое вещество легко растворяется в жидкости, имеющей с ним сходные химические и физические свойства, но не растворяется в жидкости с противоположными свойствами.Соли обычно легко растворяются в воде и хуже - в других полярных растворителях, например в спирте и жидком аммиаке. Однако растворимость солей тоже существенно различается: например, нитрат аммония обладает в миллионы раз большей растворимостью в воде, чем хлорид серебра.Растворение твердых веществ в жидкостях обычно сопровождается поглощением тепла, и в соответствии с принципом Ле Шателье их растворимость должна увеличиваться при нагревании. Этот эффект можно использовать для очистки веществ методом перекристаллизации. Для этого их растворяют при высокой температуре до получения насыщенного раствора, затем раствор охлаждают и после выпадения растворенного вещества в осадок профильтровывают. Есть вещества (например, гидроксид, сульфат и ацетат кальция), растворимость которых в воде с ростом температуры уменьшается.Твердые вещества, как и жидкости, тоже могут растворяться друг в друге полностью, образуя гомогенную смесь - истинный твердый раствор, аналогичный жидкому раствору. Частично растворимые друг в друге вещества образуют два равновесных сопряженных твердых раствора, составы которых изменяются с температурой.... смотреть

T: 378