Термодинаміка розчинів

Освіта розчину йде мимовільно і необоротно, аж до стану стійкої рівноваги. Рушійною силою процесу розчинення є зменшення вільної енергії в порівнянні з вільною енергією вихідних складових частин розчину (ΔG розч <0). При повному розчиненні система приходить у стан хімічної рівноваги (ΔG розч = 0). У кристалічних речовин при їх розчиненні ентропія збільшується (ΔS> 0), а ентальпія зменшується чи збільшується. Теплові ефекти процесів розчинення речовин бувають двох видів. Екзоеффекти обумовлені освітою сольватов (гідратів), тобто процесом хімічної взаємодії розчинника і розчиняється речовини (Е °); ендоеффекти – руйнуванням кристалічної решітки речовини (Е ‘), розривом зв’язку між частинками розчиняється речовини, процесом іонізації (Е “), руйнуванням вихідної структури розчинника (Е’ ”).

Кількість теплоти (поглинати або виділяється) при розчиненні 1 моль речовини називається теплотою розчинення цієї речовини Q.

Розчинення газів у рідинах майже завжди супроводжується виділенням теплоти (ΔHраств. <0). Тому розчинність газів з підвищенням температури згідно з принципом Ле Шательє знижується. Цю закономірність часто використовують для видалення розчинених газів (CO2) з води кип’ятінням. Іноді розчинення газу супроводжується поглинанням теплоти, наприклад розчинення благородних газів в деяких органічних розчинниках. У цьому випадку підвищення температури збільшує розчинність газу.

При розчиненні газу в рідині відбувається значне зменшення об’єму системи. Газ не розчиняється у рідині безмежно. Якщо газ малорастворим і тиск невелика, то розчинність газу пропорційна його тиску.

Закон Генрі справедливий лише для порівняно розбавлених розчинів, при невисоких тисках і відсутності хімічної взаємодії між молекулами растворяемого газу і розчинником. Постійна Генрі залежить від природи газу, розчинника і температури.

Закон Генрі є окремим випадком загального закону Дальтона. Розчинність кожного з компонентів газової суміші при постійній температурі пропорційна парціальному тиску компонента над рідиною і не залежить від загального тиску суміші і природи інших компонентів.

Вивчаючи розчинність газів в рідинах у присутності електролітів, російський лікар-фізіолог І.М. Сєченов установив таку закономірність.

Розчинність газів у рідинах у присутності електролітів знижується, відбувається висолювання газів.

Відповідно до закону Сеченова не тільки електроліти, але й білки, ліпіди та інші речовини, вміст яких в крові

може змінюватися у фізіологічних межах, впливають на розчинність компонентів повітря.

Закони Генрі-Дальтона і Сеченова мають велике практичне значення для медицини. Зміна розчинності газів в крові при зміні тиску може викликати важкі захворювання (кесонна хвороба, тромбоемболія). Для лікування газової гангрени застосовують гіпербаричної оксигенації в барокамерах. При цьому поліпшується постачання тканин киснем, внаслідок поліпшення його розчинності в крові.

Посилання на основну публікацію