Главная >> Химия 9 класс. Кузнецова

Дополнительный материал к § 4

Некоторые сведения о структуре растворов. Кристаллогидраты

В жидкостях происходит постоянное перемещение частиц относительно друг друга. Именно этим обусловлено важнейшее свойство жидкостей — текучесть. Однако любая жидкость, в том числе и раствор, обладает собственной структурой. Конечно, структура жидкости менее упорядочена, чем структура веществ, находящихся в твердом состоянии. Если жидкость охлаждать, то вблизи значения температуры замерзания упорядоченность ее структуры будет увеличиваться.

Структура растворов обусловлена двумя видами взаимодействий:

• взаимодействием ионов или молекул растворенного вещества с окружающими их молекулами растворителя;
• взаимодействием молекул растворителя.

Структура раствора — это определенная, относительно устойчивая в пространстве и во времени упорядоченность в расположении частиц, образующих этот раствор и взаимодействующих между собой.

Структура растворителей изучена пока недостаточно. Наиболее исследованной жидкостью является вода.

Как известно, молекулы воды представляют собой диполи, т. е. частицы с противоположно заряженными полюсами. Это является причиной взаимодействия, возникающего между положительно заряженным атомом водорода одних молекул и электроотрицательным атомом других. Такое межмолекулярное взаимодействие называется водородной связью.

Энергия водородной связи примерно на порядок меньше энергии ковалентной связи:

E(Н•••O) = 21 кДж/моль           E(Н— О) = 466 кДж/моль

Установлено, что молекулы воды благодаря водородным связям соединяются в ас- социаты — группы состава (H₂O)_n, где n ≥ 5.

В структуре водных растворов электролитов с ионной связью присутствуют ассоциированные молекулы воды (растворителя) и ионы электролита, окруженные гидратными оболочками, т. е. гидратированные ионы.

Кристаллогидраты. Идея о гидратации ионов, т. е. о взаимодействии с молекулами растворителя, принадлежит известному отечественному химику И.А. Каблукову и разработана им в 1889-1 891 гг. Позднее она была подтверждена многочисленными исследованиями. Как уже говорилось, было установлено, что ионы, образующиеся в процессе электролитической диссоциации, гидратируются — окружаются оболочкой из молекул растворителя. При этом происходит взаимодействие иона и молекул воды. Образуются новые химические соединения — кристаллогидраты, которые содержат в кристаллической решетке наряду с собственными молекулами или ионами молекулы воды. Такая вода называется кристаллизационной. Процесс гидратации является экзотермическим, т. е. сопровождается выделением энергии.

Кристаллогидраты можно получить из насыщенных растворов некоторых солей (рис. 8). Поскольку ионы солей в составе кристаллогидратов находятся в гидратированном виде, окраска этих веществ часто отличается от окраски безводных солей (см. табл. 2).