Теплові ефекти розчинення і гідратації

Кількість теплоти, що поглинається (або виділяється) при розчиненні однієї грам-молекули речовини, називається теплотою розчинення цієї речовини.

Теплота розчинення має від'ємне значення, якщо при розчиненні теплота поглинається, і позитивне - при виділенні теплоти. Наприклад, теплота розчинення нітрату амонію дорівнює -6,32 ккал / моль. гидрооксида калію +13,3 ккал / моль.

Процес розчинення супроводжується значним зростанням ентропії системи, так як в результаті рівномірного розподілу часток однієї речовини в іншому різко зростає число микросостояний системи. Тому, незважаючи на ендотермічну розчинення більшості кристалів, зміна ізобарного потенціалу системи негативно і розчинення протікає мимовільно.

При розчиненні кристалів відбувається їх руйнування і розподіл молекул (або іонів) по всій масі розчинника, що вимагає витрати енергії. Тому розчинення повинно супроводжуватися поглинанням теплоти. Якщо ж спостерігається зворотний ефект, то це показує, що одночасно з розчиненням йде інший процес.

Процес утворення гідратів протікає з виділенням теплоти. При розчиненні речовини, що піддається гідратації, загальний тепловий ефект складається їх теплового ефекту власне розчинення і теплового ефекту гідратації.

Оскільки перший з цих процесів ендотермічен, а другий екзотермічен, то загальний тепловий ефект процесу розчинення, рівний сумі алгебри окремих процесів, може бути як позитивним, так і негативним.

Дисперсні системи. Визначення. Класифікація.

У попередньому параграфі ми говорили про розчини. Тут коротко нагадаємо про це поняття.

Розчинами називають однорідні (гомогенні) системи, що складаються з двох і більше компонентів.

Гомогенна система - це однорідна система, хімічний склад і фізичні властивості якої у всіх частинах однакові або змінюються безперервно, без стрибків (між частинами системи немає поверхонь розділу).

Таке визначення розчину не цілком коректно. Воно швидше відноситься до дійсних розчинів.

У той же час існують ще колоїдні розчини. які є не однорідними, а гетерогенними. тобто складаються з різних фаз, розділених поверхнею розділу.

Для того щоб досягти більшої чіткості у визначеннях використовують інший термін -дісперсние системи.

Перед розглядом дисперсних систем трохи розповімо про історію їх вивчення та про появи такого терміна як колоїдні розчини.

Ще в 1845 р хімік Франческо Сельми, досліджуючи властивості різних розчинів, зауважив, що біологічні рідини - сироватка і плазма крові, лімфа та інші - різко відрізняються за своїми властивостями від звичайних істинних розчинів, і тому такі рідини були їм названі псевдорастворамі.

Колоїди і кристалоїди

Подальші дослідження в цьому напрямку, що проводилися з 1861 р англійським ученим Томасом Гремом, показали, що одні речовини, швидко диффундирующие і проходять через рослинні і тваринні мембрани, легко кристалізуються, інші ж мають малу здатність до дифузії, не проходять через мембрани і не кристалізуються , а утворюють аморфні опади.

Перші Грем назвав кристаллоидами. а другі - колоїдами (від грецького слова kolla - клей і eidos - вид) або клееподобной речовинами.

Зокрема, було виявлено, що речовини, здатні до утворення аморфних опадів, як, наприклад, альбумін, желатин, гуміарабік, гідроксиду заліза і алюмінію і деякі інші речовини, дифундують у воді повільно в порівнянні зі швидкістю дифузії таких кристалічних речовин, як кухонна сіль , сірчанокислий магній, тростинний цукор і ін.

С. ° В таблиці нижче наведені коефіцієнти дифузії D для деяких кристаллоидов і колоїдів при 18

З таблиці видно, що між молекулярною вагою і коефіцієнтом дифузії існує зворотна залежність.

Кромме того у кристаллоидов була виявлена ​​здатність не тільки швидко дифундувати, але і диализированном. тобто проходити через мембрану, на противагу колоїдам, мають більший розмір молекул і тому повільно дифундують і не проникає через мембрани.

Як мембран використовують стінки бичачого міхура, целофан, плівки з залізисто-сінеродістого міді і т.д.

На підставі зроблених спостережень Грем встановив, що всі речовини можуть бути поділені на кристалоїди і колоїди.

українці не згодні

Проти такого строго поділу хімічних речовин заперечував професор Київського університету І.Г. Борщів (1869). Думка Борщів пізніше було подтвеждено дослідженнями іншого українського вченого Веймарна. який довів, що один і той же речовина в залежності від умов може проявляти властивості колоїдів або кристалоїдів.

Так, наприклад, розчин мила в воді має властивості колоїду. а мило, розчинена в спирті, проявляє властивості істинних розчинів.

Точно також кристалічні солі, наприклад, кухонна сіль, розчинена у воді, даётістінний розчин. а в бензолі - колоїдний розчин і т.п.

Гемоглобін ж або яєчний альбумін, що володіють властивостями колоїдів, можуть бути отримані в кристалічному стані.

Д.І. Менделєєв вважав, що будь-яка речовина, в залежності від умов і природи середовища, може проявляти властивості колоїду. В даний час будь-яка речовина можна отримати в колоїдному стані.

Таким чином, немає підстав поділяти речовини на два відокремлених класу - на кристалоїди і колоїди, а можна говорити про колоїдному і кристалоїдних стані речовини.

Під колоїдним станом речовини мається на увазі певний ступінь його роздробленості або дисперсності і знаходженні колоїдних частинок в підвішеному стані в розчиннику.

Наука, що вивчає фізико-хімічні властивості гетерогенних високодисперсних і високомолекулярних систем називається колоїдної хімією.