Растворы

Растворы имеют важное значение в жизни и практической деятельности человека. Растворами являются все важнейшие физиологические жидкости (кровь, лимфа и т.д.). Производства, в основе которых лежат химические процессы, обычно связаны с использованием растворов.

Раствором называется твердая или жидкая гомогенная система, состоящая из двух или более компонентов (составных частей), относительные количества которых могут изменяться в широких пределах. Наиболее важный вид растворов — жидкие растворы.

Всякий раствор состоит из растворенных веществ и раство­рителя, т.е. среды, в которой эти вещества равномерно распреде­лены в виде молекул или ионов. Обычно растворителем считают тот компонент, который в чистом виде существует в таком же агрегатном состоянии, что и полученный раствор (например, в случае водного раствора соли растворителем, конечно, является вода). Если же оба компонента до растворения находились в одинаковом агрегатном состоянии (например, спирт и вода), то растворителем считается компонент, находящийся в большем количестве. Основной признак, характеризующий растворы, — однородность, что делает их похожими на химические соедине­ния. Выделение теплоты при растворении некоторых веществ тоже указывает на химическое взаимодействие между растворителем и растворяемым веществом.

Концентрация раствора — количество растворенного вещества, содержащееся в определенном количестве раствора или растворителя. Растворы с большой концентрацией растворенного вещества называются концентрированными, с малой — разбавленными.

Концентрацию растворов можно выражать по-разному. В химической практике наиболее употребительны следующие способы выражения концентраций:

• в процентах растворенного вещества по отношению ко всему количеству раствора;

• числом грамм-молекул растворенного вещества, содержащихся в 1 л раствора;

• числом грамм-молекул растворенного вещества, содержащихся в 1000 г растворителя;

• отношением числа грамм-молекул данного вещества к общему числу грамм-молекул всех веществ, имеющихся в растворе;

числом грамм-эквивалентов растворенного вещества в 1 л раствора.

Растворимость — способность вещества растворяться в том или ином растворителе. Мерой растворимости вещества при данных условиях служит концентрация его насыщенного раствора. Поэтому численно растворимость может быть выражена теми же способами, что и концентрация.

По растворимости в воде твердые вещества условно делят на три группы: легкорастворимые, труднорастворимые, практически нерастворимые.

Растворимость в основном зависит от природы вещества. На нее могут влиять температура и давление. Сам процесс раство­рения протекает самопроизвольно и связан с взаимодействием частиц растворимого вещества и растворителя. Чтобы приготовить насыщенный раствор, в воду при неизменной температуре добавляют, постоянно перемешивая, вещество до тех пор, пока оно не выпадет в осадок. В насыщенном растворе между растворителем и растворяемым веществом наступает динамическое равновесие.

Ненасыщенные растворы содержат меньше растворенного вещества, а перенасыщенные - больше, чем насыщенные.

Насыщенными растворами приходится пользоваться сравнительно редко. В большинстве случаев употребляют растворы ненасыщенные, т.е. с меньшей концентрацией растворенного вещества, чем в насыщенном растворе, фактически нерастворимые и малорастворимые вещества, как правило, объединяют в одно понятие — малорастворимые. Растворимость газов обычно характеризуют коэффициентом абсорбции, который выражает объем газа, растворяющегося в одном объеме растворителя с образованием насыщенного раствора.

Водородный показатель. Чистая вода очень плохо проводит электрический ток, но все же обладает измеримой электропроводностью, которая объясняется небольшой диссоциацией воды на ионы водорода и гидроксид-ионы:

Н2О = Н⁺ + ОН^--

Опытным путем установлено, что в 1 л воды при комнатной температуре диссоциации подвергается лишь 10^-7 моль и при этом образуется 10^-7 моль ионов Н⁺ (водорода) и10^-7 моль ионов ОН^— (гидроксид-ионов). Произведение концентрации ионов водорода гидроксид-ионов в воде, называемое ионным произведением воды, при определенной температуре величина постоянная.

Постоянство ионного произведения воды означает, что в любом водном растворе ни концентрация ионов водорода, ни концентрация гидроксид-ионов не может быть равна нулю. Иными словами, любой водный раствор кислоты, основания или соли содержит как ионы Н⁺, так и гидроксид-ионы ОН^—.

Из постоянства ионного произведения следует, что при увеличении концентрации одного из ионов воды соответственно уменьшается концентрация другого иона. Таким образом, кислотность и щелочность раствора можно выражать через концентрацию либо ионов Н⁺, либо ионов ОН^— . На практике пользуются первым способом.

Чтобы избежать неудобств, связанных с применением чисел с отрицательными показателями степени, концентрацию водородных ионов принято выражать через водородный показатель и обозначать символом рН .

Водородным показателем рН называется десятичный логарифм концентрации водородных ионов, взятый с обратным знаком:

рН= - lg'[H⁺],

где H⁺,— концентрация ионов водорода.

С помощью рН реакция растворов характеризуется как нейтральная при рН, равном 7; кислая — при pНменьше 7; щелочная —при рН больше 7.

Качественно кислотность или щелочность среды определяется с помощью обычных индикаторов (лакмус, фенолфталеин, метиловый, оранжевый).

При работе с химическими веществами парикмахеру важно знать величину рН среды, так как от этого зависит состояние кожи головы и здоровья клиента.