Раствор – это гомогенная устойчивая система переменного состава, состоящая из нескольких компонентов: растворителя, растворенного вещества (одного или нескольких) и продуктов их взаимодействия.
Растворенное вещество в растворах находится в виде молекул или ионов (т. е. размер частиц не превышает 10–9м).
Отличительные признаки истинных растворов: прозрачность и высокая устойчивость, поэтому они не разделяются на составные части в течение продолжительного времени.
У растворов есть как общие черты с механическими смесями и химическими соединениями, так и отличия от них. Подобно механическим смесям растворы могут иметь переменный состав. Но в отличие от них растворы нельзя разделить на компоненты простыми физическими методами (фильтрованием, отстаиванием и т. п.). В зависимости от агрегатного состояния растворы делятся на три группы:
1. Газообразные растворы – это смесь невзаимодействующих газов. Например, воздух, природный газ, смеси СО и СО2, N2 и NO и др. (рис. 8.1 а).
2. Жидкие растворы – это гомогенные системы, образованные при растворении газообразных, жидких или твердых веществ в жидком растворителе, которым может быть вода (рис. 8.1б), жидкий аммиак, безводная серная кислота и другие жидкости или органические соединения (метанол, ацетон, бензол, тетрахлорметан и т. п.).
В жидких растворах протекает большинство реакций, поскольку в них создаются оптимальные условия для перемещения и сближения молекул. Важнейшее значение среди жидких растворов имеют системы, в которых растворителем является вода, т. к. в них протекают биологические, геологические, химические и технологические процессы (получение кислот, солей, щелочей). Все природные воды являются растворами.
Рисунок 8.1 – Агрегатное состояние растворов: а) газообразное; б) жидкое
3. Твердые растворы, которые могут быть образованы солями, металлами или оксидами. В твёрдых растворах растворителем считается вещество, которое сохраняет свою кристаллическую структуру.
Твердые растворы делятся на два типа:
твердые растворы замещения – образуются при кристаллизации жидких растворов или паров веществ, компоненты которых имеют однотипную кристаллическую решетку, а их частицы близки по размерам (рис. 8.2 а). Например, твердые растворы замещения могут образовываться при совместной кристаллизации из расплавов KCl и KBr, Au и Ag или из паров Au и Pt, Si и Ge, K2SO4 и K2Se4;
твердые растворы внедрения – образуются при закреплении молекул, атомов или ионов одного вещества в пустотах кристаллической решетки другого вещества (рис. 8.2 б). Например, твердый раствор углерода в железе (сталь).
Что называется истинным раствором, или просто раствором:
а) гомогенная система, состоящая из растворителя, растворенных веществ и продуктов их взаимодействия; б) система, в которой одна жидкость равномерно распределена в другой жидкости; в) система, в которой частицы газа размером более 10–6м равномерно распределены в жидкости; г) система, в которой твердые частицы размером 10–6м равномерно распределены в газе?
В истинных растворах размер растворенных частиц колеблется в пределах (м):