Классификация растворов и растворителей

Растворы веществ с молярной массой меньше 5000 г/моль называются растворами низкомолекулярных соединений (НМС), а растворы веществ с молярной массой больше 5000 г/моль — растворами высокомолекулярных соединений (ВМС).

По наличию или отсутствию электролитической диссоциации растворы НМС подразделяют на два класса — растворы электролитов и неэлектролитов.

Растворы электролитов — растворы диссоциирующих на ионы солей, кислот, оснований, амфолитов. Например, растворы KNО3, HCl, КОН, Аl (ОН)3, глицина.

Электрическая проводимость растворов электролитов выше, чем растворителя.

Растворы неэлектролитов — растворы веществ, практически не диссоциирующих в воде. Например, растворы сахарозы, глюкозы, мочевины. Электрическая проводимость растворов неэлектролитов мало отличается от растворителя.

Растворы НМС (электролитов и неэлектролитов) называются истинными.

Большинство ВМС — полимеры, молекулы которых (макромолекулы) состоят из большого числа повторяющихся группировок или мономерных звеньев, соединенных между собой химическими связями. Растворы ВМС называются растворами полиэлектролитов.

К полиэлектролитам относятся поликислоты (гепарин, полиадениловая кислота, полиаспарагиновая кислота и др.), полиоснования (полилизин), полиамфолиты (белки, нуклеиновые кислоты).

В зависимости от степени насыщения растворенным веществом различают насыщенные, ненасыщенные и пересыщенные растворы.

Насыщенный раствор содержит максимальное количество вещества, которое может растворяться в данном количестве растворителя при определенных условиях. Насыщенный раствор находится в равновесии с избытком растворяемого вещества. При этом данное равновесие является динамическим: в единицу времени столько частиц выпадает в осадок, сколько их переходит в раствор.

Концентрация насыщенного раствора того или иного вещества при неизменных условиях есть величина постоянная. Если в насыщенный раствор внести какое-то новое количество растворяемого вещества, то ровно столько, сколько внесли, выпадает в осадок. Концентрация насыщенного раствора является мерой растворимости вещества при данных условиях. Очень часто растворимость выражают числом граммов растворенного вещества, которое содержится в 100 г раствора или же в 100 г растворителя. Для насыщенного раствора при постоянной температуре mр=const, mрв=макс (mр—масса раствора, mрв—масса растворенного вещества).

Если при данных условиях не достигнута концентрация насыщенного раствора, то такой раствор называют ненасыщенным.

Ненасыщенный раствор всегда содержит меньшее количество вещества, чем насыщенный. Если в него вносят новые количества растворяемого вещества, то растворение продолжается. Для ненасыщенного раствора при постоянной температуре mр=const, mрв<�макс.

Иногда, например при медленном охлаждении, в растворе можно получить большую концентрацию, чем та, которая отвечает насыщенному раствору. Такие растворы называют пересыщенными. Для них характерна неустойчивость. Они не могут существовать при наличии даже одного кристалла растворенного вещества, а иногда просто при встряхивании пересыщенные растворы переходят в насыщенные. Для пересыщенного раствора при постоянной температуре mp=const, mрв>макс.

При характеристике раствора часто используют термины концентрированный раствор и разбавленный раствор.

Концентрированный раствор содержит значительные количества растворенного вещества в отличие от растворов с малым количеством растворенного вещества, называемых разбавленными. Концентрация разбавленных растворов сильно отличается от растворимости данного вещества.

При классификации растворителей прежде всего выделяют характер их участия в процессе кислотно-основного взаимодействия. По этому признаку выделяют апротонные и протолитические растворители.

Апротонные растворители представляют собой химические соединения инертного характера. Их молекулы не ионизированы. Они практически не отдают и не присоединяют протоны. Кислотно-основное равновесие в этих растворителях осуществляется почти полностью без их участия. К ним относятся углеводороды, например гексан, бензол и их галогенопроизводные, например хлороформ, тетрахлорид углерода и др.

К протолитическим растворителям относятся такие, молекулы которых способны отдавать или присоединять протоны. Эти растворители принимают участие в кислотно-основном взаимодействии. Среди них выделяют три группы: протогенные (кислые), протофильные (основные) и амфипротные.

Протогенные растворители способны к отдаче протона. Сюда относятся жидкие галогеноводороды (НС1, НВг), серная кислота, безводная муравьиная, уксусная и др. В этих растворителях уменьшается число веществ, проявляющих кислые свойства.

Протофильные растворители способны принимать протоны. К ним относятся жидкий аммиак, пиридин, гидразин и др. В этих растворителях увеличивается число веществ, проявляющих кислые свойства. Например, гуанидин является основанием в водной среде, а в жидком аммиаке ведет себя как кислота.

Амфипротные растворители способны как отдавать, так и присоединять протоны. К ним относятся вода, спирты, кетоны, нитрилы и др.