Характеристика и свойства растворов

Раствор – термодинамическая устойчивая гомогенная система переменного состава, образованная из двух и более компонентов.

Раствор – менее упорядоченная система, чем растворитель и растворенное вещество по отдельности. По этой причине растворение сопровождается значительным увеличением энтропии. В соответствии с формулой , когда ΔS>0, энергия Гиббса ΔG<0, т.е. процесс растворения становиться самопроизвольным.

Кроме того, в большинстве случаев процесс растворения сопровождается выделением теплоты (ΔН<0), что также способствует более интенсивному протеканию самопроизвольного процесса. Достаточно вспомнить самопроизвольный процесс растворения серной кислоты в воде, который сопровождается бурным выделением теплоты. Реже наблюдается поглощение теплоты, например, при растворении нитрата аммония NH₄NO₃ в воде. Но и в этих условиях энтропийный фактор превышает энтальпийный, и согласно условию , ΔG<0, т.е. процесс растворения будет также самопроизвольным.

В связи с самопроизвольностью процесса растворения в природе чистые вещества, состоящие из одного компонента, почти не встречаются.

Таким образом, процесс образования растворов происходит самопроизвольно и обусловлен уменьшением энергии Гиббса, dG<0. Если химический потенциал растворяемого компонента (твердого, жидкого или газообразного) обозначить через µ_i^k, а в растворе через µ_i^p, то изменение энергии Гиббса при растворении n_i числа молей вещества равно:

(1)

(Знак меньше соответствует самопроизвольному процессу, а знак равенства – равновесному).

Растворение возможно, когда выполняется условие

(2)

После образования раствора и достижения равновесного состояния, когда dG=0, следует

(3)

Условия, выражаемые соотношениями 1,2,3, справедливы для всех растворов, независимо от агрегатного состояния его компонентов.