Ненасыщенные, насыщенные и перенасыщенные растворы

КОНСПЕК РАСТВОРЫ

Растворами называют термодинамически устойчивые системы, состоящие из двух и большего числа компонентов, состав которых может изменяться в пределах допустимых растворимостью.

Растворы широко распространены в природе и повсеместно используются на практике:

- важнейшие биологические жидкости - кровь, моча, пот, лимфа, слюна являются растворами солей, белков, углеводов, липидов в воде;

- биологические жидкости участвуют в транспорте питательных веществ (жиров, аминокислот, кислорода), лекарственных препаратов к органам и тканям, а также в выведении из организма метаболитов (мочевины, билирубина, углекислого газа и т. д.); плазма крови является средой для клеток – лимфоцитов, эритроцитов, тромбоцитов;

- усвоение пищи связано с переходом питательных веществ в растворенное состояние;

- биохимические реакции в живых организмах протекают также в растворах;

- лекарственные вещества эффективны лишь в растворенном состоянии или должны перейти в растворенное состояние в организме;

- наконец, растворы – самая распространенная лекарственная форма (CaCI2 – 5% , 10%, KI – 10%, 5% , раствор глюкозы для инъекций и др.);

- в жидких средах организма поддерживается постоянство кислотности, концентрации солей и органических веществ, такое постоянство называется концентрационным гомеостазом;

- растворы широко используются в технологии приготовления и очистки лекарственных препаратов, применяются также в химической промышленности, сельском хозяйстве и других отраслях.

Изучение растворов показывает, что их поведение подчиняется ряду законов, которые необходимо учитывать в медицинской практике.

Для любого истинного раствора характерны два основных признака: гомогенность и переменность состава.

Гомогенность раствора обеспечивается равномерным распределением молекул одного вещества среди молекул другого.

Переменность состава раствора означает то, что в отличие от химических соединений они не подчиняются закону постоянства. Поэтому относительные количества веществ в растворе могут быть любыми, и ограничены только их взаимной растворимостью.

При описании растворов часто пользуются понятиями «растворитель» и «растворенное вещество». Если образующие раствор вещества, имеют одинаковое строение и близкую природу химических связей (два газа при не очень высоких давлениях; две жидкости, например H₂O – H₂SO₄ , C₆H₆ – C₆H₅CH₃; два твердых вещества с одинаковыми кристаллическими решетками и атомами или ионами, различающимися по размеру меньше, чем на ≈15%, например Cu – Ni, NaNO₃ – CaCO₃), то они могут неограниченно растворяться друг в друге (непрерывный ряд растворов). В этом случае разделение компонентов на растворитель и растворенное вещество не имеет физического смысла. Но если количество одного из компонентов много больше, чем остальных, то и называют растворителем; если в образовании такого раствора принимает участие вода, то растворителем часто называют воду.

По агрегатному состоянию растворы могут быть газообразными (воздух – смесь газов); жидкими (раствор соли в воде); твердыми (сплав Cu – Ni).

По термодинамическим свойствам растворы делят на - идеальные и неидеальные (реальные).

Ненасыщенные, насыщенные и перенасыщенные растворы

Если молекулярные или ионные частицы, распределённые в жидком растворе, присутствуют в нём в таком количестве, что при данных условиях не происходит дальнейшего растворения вещества, раствор называется насыщенным. (Например, если поместить 50 г NaCl в 100 г H2O, то при 20ºC растворится только 36 г соли). Растворы бывают ненасыщенные, насыщенные и пересыщенные.

Насыщенным называется раствор, который находится в динамическом равновесии с избытком растворённого вещества. Насыщенный раствор - это раствор, содержащий максимально возможное при определенных условиях количество вещества.

Поместив в 100 г воды при 20ºC меньше 36 г NaCl, мы получим ненасыщенный раствор. Ненасыщенным называется раствор, у которого граница растворимости не достигнута.

При нагревании смеси соли с водой до 100°C произойдёт растворение 39,8 г NaCl в 100 г воды. Если теперь удалить из раствора не растворившуюся соль, а раствор осторожно охладить до 20ºC, избыточное количество соли не всегда выпадает в осадок. В этом случае мы имеем дело с перенасыщенным раствором. Перенасыщенные растворы очень неустойчивы. Помешивание, встряхивание, добавление крупинок соли может вызвать кристаллизацию избытка соли и переход в насыщенное устойчивое состояние. Перенасыщенный раствор - это раствор, в котором содержится растворенного вещества больше того количества, что соответствует его нормальной растворимости при данных условиях.

В аптечных условиях чаще готовят ненасыщенные растворы, реже -насыщенные и пересыщенные, так как они являются нестойкими системами.