9.7. Властивості розчинів

Одна з найдивовижніших властивостей води — її здатність розчиняти багато речовин з утворенням водних розчинів. Розчини — дуже важливий стан речовини; вони мають дуже велике значення для промисловості й для життєвих процесів. Вода океанів є водним розчином, що містить тисячі компонентів: іони металів і неметалів, комплексні неорганічні іони, безліч різних органічних речовин. Саме в цьому розчині вперше розвинулися живі організми, і з нього вони одержували іони й молекули, потрібні для їхнього росту та життя. З плином часу живі організми еволюціонували, що дало їм змогу залишити водне середовище, вийти на сушу й піднятися в повітря. Вони набули цієї здатності, зберігши у своїх організмах водний розчин у вигляді рідкої складової тканини, плазми крові та міжклітинних рідин, що містять необхідний запас іонів і молекул.

Властивості розчинів ретельно вивчали вчені. З'ясувалося, що здебільшого вони підпорядковуються деяким простим законам. Ці закони, а також деякі відомості про розчини розглянуто в наступних підрозділах цього розділу.

У розд. 1 розчин було визначено як однорідну речовину, що не має певного складу.

Найпоширеніші розчини — рідини. Газована вода, наприклад, є рідким розчином карбон(IV) оксиду у воді. Повітря — не що інше, як газовий розчин азоту, кисню, карбон(IV) оксиду, водяної пари й аргоноїдів. Сплав, з якого виготовляють срібні монети, є твердим, або кристалічним, розчином срібла й міді. Структура цього кристалічного розчину схожа на структуру кристалічної міді, опис якої дано в розд. 2. Атоми розташовані тут у тому самому порядку, в щільнішій кубічній упаковці, проте атоми Аргентуму й атоми Купруму чергуються в досить невпорядкованій послідовності.

Концентрацію розчиненої речовини часто виражають кількістю грамів на 100 г розчинника або кількістю грамів на 1 л розчину. Іноді зручно вказувати кількість грам-молекул (молів) на 1 л розчину (молярність) або кількість еквівалентних мас (підрозд. 11.3) на 1 л розчину (нормальність). Іноді ці кількості відносять до 1000 г розчинника; тоді їх відповідно називають моляльністю і нормальністю за масою.

Слід зазначити, що 1 М водний розчин не можна приготувати з достатньою точністю розчиненням 1 моля речовини в 1 л води, оскільки об'єм розчину, як правило, відрізняється від узятого об'єму розчинника*. Об'єм розчину не дорівнює сумі об'ємів компонентів; наприклад, 1 л води й 1 л спирту дають під час змішування 1,93 л розчину; отже, об'єм зменшується на 3,5%. Надійних способів для передбачення густини того чи іншого розчину поки що немає; таблиці експериментальних значень для найважливіших розчинів можна знайти в різних довідниках.

Розчин приготовлено розчиненням 64,11 г Mg(NO₃)_2·6H₂O у воді, і його об'єм доведено до 1 л. Охарактеризуйте цей розчин.

Розв'язання. Молекулярна маса, що відповідає формулі Mg(NO₃)_2·6H₂O, дорівнює 256,43; отже, розчин має концентрацію 0,25 М за цією речовиною (0,25-молярний розчин). Ця сіль у розчині повністю дисоціює на іони Mg²⁺ і NO₃^-. Цей розчин 0,25 М за Mg²⁺ і 0,60 М за NO₃^-. Оскільки Магній двовалентний, його еквівалентна маса дорівнює половині грам-молекулярної маси. Тому розчин також 0,50 н. (0,50-нормальний) за Mg²⁺ і 0,50 н. за NO₃^-.

* Розчин певної молярності готують, розчиняючи зважену кількість речовини спочатку в неповному об'ємі розчинника, а потім, поступово додаючи розчинник, доводять загальний об'єм розчину до мітки в мірній колбі. — Прим. перекл.