Водные растворы играют огромную роль в природе и практической деятельности человека. Большинство химических процессов в промышленности проводят в растворах.
Растворами называются гомогенные термодинамически устойчивые системы переменного состава, состоящие из двух и большего количества компонентов. Растворы бывают газообразными, жидкими и твердыми. Наибольшее практическое значение имеют жидкие растворы, поскольку в них происходит большинство реакций.
Раствор состоит из растворенных веществ и растворителя, то есть среды, в которой эти вещества равномерно распределены в виде молекул или ионов. Компонент, количество которого преобладает, принято считать растворителем.
Процесс образования раствора является физико-химическим процессом. Состав растворов в определенном интервале концентраций, температур и давления может изменяться непрерывно. Поскольку растворы не имеют постоянного состава и к ним нельзя применять законы стехиометрии, растворы приближаются к механических смесей. Однородность, значительные объемные и энергетические эффекты, сопровождающие процесс растворения многих веществ приближают к растворы химических соединений.
Первые работы по изучению свойств растворов принадлежат М.В.Ломоносову. Процесс перехода вещества, которую растворяют в толщу растворителя называют растворением. Растворение происходит согласно законам диффузии, этот процесс не является результатом простого механического смешивания. Растворение веществ сопровождается выделением или поглощением теплоты и изменением объема. Эти явления, а также некоторые другие указывают на химическое взаимодействие растворенного вещества с растворителем. Это было установлено в 80-е годы прошлого века Д. И. Менделеевым, который разработал известную гидратную теорию, согласно которой во время образования растворов происходят не только физические, но и химические процессы.
В процессе растворения частицы вещества, растворяющиеся, образуют с молекулами растворителя относительно неустойчивые соединения, которые часто имеют переменный состав и называются сольватами (если растворителем является вода - гидратами). Во время растворения вещества происходят следующие процессы :
- связь между частицами (молекулами, атомами, ионами) в веществе, которая растворяется, разрушается, что сопровождается поглощением теплоты;
- одновременно образуются сольваты, вследствие чего выделяется теплота;
- далее происходит распределение сольватованих частиц растворенного вещества, что сопровождается поглощением теплоты. Общий тепловой эффект процесса растворения будет положительным или отрицательным в зависимости от того, что будет преобладать: тепловой эффект сольватации частиц, сумма тепловых эффектов диффузии и разрушение связей между частицами растворенного вещества.
Раствор, в котором данное вещество больше не растворяется при данной температуре, называют насыщенным.
Растворимость вещества при данной температуре определяют как массу этого вещества, которая растворяется в 100г растворителя, с образованием насыщенного раствора при данной температуре. Например, растворимость хлорида натрия при температуре 18оС
равен 35,86 г в 100 г воды.
Одним из основных параметров раствора является его состав.