Çözümleriki veya daha fazla bileşenden oluşan, değişken bileşimli termodinamik olarak kararlı homojen sistemler olarak adlandırılır.Çözeltilerin bileşenleri bir çözücü (bileşen 1) ve bir çözünen veya herhangi bir miktardaki maddelerdir (bileşen 2). Çözücü ve maddeye bölünme görecelidir, genellikle çözücü daha büyük olan bileşendir. Çözüm ortamdan izole edilirse, keyfi olarak uzun bir süre bu durumda kalacaktır, sistem kararlıdır. Çözücü-madde oranı geniş bir aralıkta değişebilir ve çözelti aynı çözelti olarak kalır, değişken bileşimli bir sistemden bahsediyoruz.

Çözeltideki çözünen parçacıkların boyutları farklıdır. Çözünmüş parçacıkların boyutuna bağlı olarak, çözeltiler gerçek çözeltiler ve dağınık heterojen sistemler olarak ikiye ayrılır. Gerçek çözeltilerde, tek tek moleküller veya iyonlar şeklindeki çözünenler, aynı çözücü parçacıkları arasında sistemin hacmi boyunca eşit olarak dağıtılır. Sıradan moleküllerin ve iyonların boyutları 1 nm'yi (10 -9 m) geçmez, bu nedenle gerçek çözümler homojen sistemlerdir, yani. moleküler düzeyde homojendir. İçlerinde arayüz yüzeyi yoktur.

Dağınık heterojen sistemler oldukça gelişmiş bir arayüzey yüzeyine sahiptir, çünkü çözünmüş parçacıklar moleküllerden çok daha büyüktür. Bu tür sistemler, sürekli bir çözücü fazdan - bir dağılma ortamı ve çözünmüş bir maddenin ezilmiş parçacıkları - bu ortamda bulunan dağılmış bir fazdan oluşur. Kolloidal çözeltilerde çözünmüş partiküller 1-100 nm aralığında boyutlara sahip olabilir. 100 nm'den daha büyük çapa sahip ezilmiş parçacıkları içeren sistemler, ince ve kabaca dağılmış heterojen sistemlere aittir. Dağınık sistemler elde etmek için bir ön koşul, dağılım ortamının ve dağınık fazın karşılıklı olarak çözünmezliğidir. Dağınık heterojen sistemler termodinamik olarak kararsızdır, çünkü süreçler kendiliğinden meydana gelir ve çözünmüş maddenin parçacıklarının genişlemesine yol açar. Bu nedenle, zamanla, bu tür sistemler orijinal bileşenlere ayrılır (katmanlaşma, dağılma, kuruma).

Birçok gaz, sıvı ve katı sistem gerçek çözümler grubuna girer. Gaz çözeltisine bir örnek sıradan havadır - içinde toz ve sıvı su yoksa O 2, N 2, CO 2 vb. Gazların bir karışımı Sıvı çözeltiler gazların (CO 2), sıvının çözülmesiyle elde edilir. maddeler (C2H5OH) veya katılar (NaCl). Katı çözeltilerin örnekleri, katı paladyum içindeki gaz halindeki hidrojen çözeltisi, amalgamlar (katı metallerde sıvı cıva çözeltisi) ve alaşımlardır. Çözücünün su olduğu en yaygın sıvı çözeltiler. Aşağıda sadece sulu çözeltiler tartışılacaktır.

Örneğin, bir çay kaşığı şekeri suda eritiyoruz. Başka bir kaşık ekleyin, karıştırın vb. Belli bir konsantrasyondan itibaren şekerin çözünmesi durur ve fazlası bardağın dibindedir. Çözünen madde ile dengede olan çözeltiye denir doymuş. Bu konsantrasyona ulaşılana kadar çözelti doymamış, homojen. Doymuş bir çözeltinin konsantrasyonuna denir. çözünürlük maddedir ve genellikle 100 g su başına bu maddenin gramı olarak ifade edilir. Gazların çözünürlüğü her zaman ısıtma ile azalır. Niye ya?

(X)"(X)H2O

Bir gazın düzensiz durumundan sulu bir çözeltiye soldan sağa geçişe entropi DS'de bir azalma eşlik eder.<0, поэтому необходимо выделение тепла DН<0, в противном случае DG>0 ve işlem devre dışı bırakılacaktır. Le Chatelier ilkesine göre, sıcaklık arttıkça denge sola kayar.

Bir katının suda çözünmesi durumunda durum farklıdır:

[X] « (X) H 2 O , DS>0

ve termal etkinin işareti üzerinde kesin bir kısıtlama olmayacak, bir katının çözünme süreci hem ekzotermik hem de endotermik olabilir. Örneğin, NaCl çözündüğünde, polar su molekülleri sofra tuzunun kristal kafesini yok etmeye başlar, sodyum katyonlarını ve klorür anyonlarını ondan “çekerek” sulu faza geçer. Termal etkiye kafesin entalpisi denir, her zaman endotermik bir değerdir: DH resh > 0. Sodyum ve klor iyonları, suda bir kez onunla etkileşime girer:

Na + + mH 2 O "Na + mH 2 O, CI ─ + nH 2 O" CI ─ nH 2 O.

Bu ekzotermik bir reaksiyondur. hidrasyon- su ile etkileşim reaksiyonları. Reaksiyon ürünleri denir nemlendirir. Bu nedenle, bir katının çözünmesinin termal etkisinin işareti, işarette zıt olan kafes ve hidrasyonun entalpilerinin oranına bağlıdır: DH çözünmesi = DH sol + DH hidr.

Hidrasyon reaksiyonu, kimyasal çözeltiler teorisinin yazarı olan DIMendeleev tarafından keşfedildi. Maddelerin çözünmesine termal ve hacimsel değişikliklerin eşlik ettiğini ve bunların kimyasal reaksiyonların belirtileri olduğunu belirten ilk kişi oydu, örneğin, etil alkolün su içinde seyreltilmesine büyük bir ısı salınımı ve hacimde bir azalma eşlik ediyor. :

50 ml alkol + 50 ml su = 96 ml çözelti (!).

Etanol hidrasyon işleminin incelenmesi, Rus votkasının bileşiminin gerekçesiydi.

Hidrasyon sırasındaki su moleküllerinin sayısı (m, n) hidrasyon sayısı olarak adlandırılır. İyon, elektrostatik çekim kuvvetleri nedeniyle su molekülleri ile çevrilidir:

Şekil 3.1 Hidratlı sodyum iyonu.

Hidrasyon sayısı m=6, sadece iyonun boyutu ile belirlenir. Bu hidratlı formda, tüm iyonlar suda bulunur. Bu, su moleküllerinin bir hidrasyon kabuğu veya "kaplamasıdır". Su içeren bu tür bileşikler kırılgandır, sadece çözelti halinde bulunurlar. Daha güçlü hidratlar bazı tuzları oluşturur, su tuz kristal kafesinin bir parçasıdır ve yalnızca ısıtılarak uzaklaştırılabilir. Örneğin, susuz bakır(II) sülfat, mavi bakır sülfat oluşturmak için beş mol su ekler:

CuSO 4 + 5H 2 O « CuSO 4 5H 2 O.

Demirli vitriol FeSO 4 7H 2 O, Glauber tuzu Na 2 SO 4 12H 2 O, şap, vb. bilinmektedir. Sodyum oksit hidrat (NaOH) çok güçlü bir hidrattır ve 1400°C'de bozunmadan damıtılabilir.

Çözünen-çözücü (su) oranına denir. konsantrasyonçözüm. Çözülmekte olan probleme bağlı olarak, bu oranı ifade etmenin çeşitli yolları kullanılır:

1. Yüzde konsantrasyonu.

100 g çözelti başına madde kütlesi (g). Örneğin, 95 g suda 5 g sodyum klorür çözüyoruz. Çözeltinin kütlesi m= (95 + 5) g, %5 NaCl'den bahsediyoruz.

1. 1 litre çözelti başına madde kütlesi (g) (g/l).
2. 1 litre su (1 kg su) başına bir maddenin kütlesi (g). Dünya okyanuslarının tuzluluğu genellikle bu şekilde ifade edilir ( ppm, OOO).
3. molarite(M). 1 litre çözelti başına mol cinsinden bir maddenin kütlesi (mol / l). Örneğin, 98g/l H 2 SO 4 içeren bir çözümümüz var. Sülfürik asidin molar kütlesi sadece 98 g/mol'dür. 98g / l H2SO4 \u003d 1M H2SO4.
4. Molalite (m). 1 litre (kg) su başına mol cinsinden bir maddenin kütlesi.

Çözünen maddenin doğasına bağlı olmayan, ancak yalnızca konsantrasyonu ile belirlenen bir grup çözelti özelliği vardır. Bu tür özelliklere denir ortak veya toplu.

1. Çözeltinin buhar basıncının, saf çözücüye kıyasla çözelti üzerinde düşürülmesi.

İki özdeş camdan oluşan bir sistem hayal edin. İlk bardağa su dökülür ve aynı miktarda uçucu olmayan herhangi bir maddenin sudaki çözeltisi ikinciye dökülür. Camlar, ortamdan izole edilmiş bir termostata yerleştirilir. Yüzey katmanındaki su molekülleri, yüzeyini terk edebilir ve havaya doğru hareket edebilir, dengede doymuş su buharı basıncını (P yaklaşık H2O), yani su buharlaşır. Bir çözelti durumunda, su yüzeyinin bir kısmı çözünmüş maddenin yabancı molekülleri veya iyonları tarafından işgal edilir, bu nedenle su buharı basıncı (P H2O), bu yabancı parçacıkların miktarına bağlı olarak belirli bir ΔP değeri kadar azalacaktır. : ΔP = P o H2O - P H2O. Yalıtılmış bir sistemde, bir basınç gradyanı ortaya çıkar, birinci camdaki su, bir denge durumu kurulana kadar buhardan ikinci cama geçer. Bu durumdan önemli pratik sonuçlar çıkmaktadır. Suyun durum diyagramını (Р–Т) düşünün.

Fig.3.2 Su durumunun diyagramı.

a su buharlaşma basıncıdır; b - çözelti üzerindeki su buharı basıncı.

Şekil 3.2'de, (a) üssü su buharlaşmasının dengesini karakterize eder (denge kuyu sıvı - G az), negatif sıcaklıklarda – süblimleşme dengesi ( T – G) ve son olarak, üçüncü satır su erimesinin dengesine karşılık gelir. Referans noktaları 0 o C - suyun erime noktası ve 100 o C - suyun normal kaynama noktasıdır, su buharı basıncı ise 1 atm'lik dış normal basınca eşittir.

Çözelti üzerindeki su buharı basıncı azalır, (b) doğrusu (a)'dan biraz daha düşüktür, bu arada erime noktası Tm ΔTm ile negatif sıcaklıklara kayar ve kaynama noktası Tbp ΔTbp kadar yukarı kayar. Etkiler, kimyada Raoult yasaları olarak bilinen, çözeltinin molalitesi ile orantılıdır:

ΔT pl \u003d KH20m; ΔT balya \u003d E H 2 O m.

Sırasıyla K H 2 O \u003d 1.86 o, E H 2 O \u003d 0.52 o sabitleri denir kriyoskopik Ve ebulliyoskopik kalıcı su

Örneğin, m = 1 mol / kg suda donma noktası ─ 1.86 o C ve kaynama noktası 100.52 o C olacaktır. Yani teknolojide soğukta donmayan sıvılar (antifrizler) elde edilir. Molar konsantrasyon ne kadar yüksek olursa, donma noktası düşürme etkisi o kadar güçlü olur. Maksimum etkiyi elde etmek için, maddenin suda iyi bir çözünürlüğü ve düşük bir molar kütle gereklidir, ( m Daha fazla al). Çoğu zaman, su içinde dihidrik alkol etilen glikol CH 2 OH - CH 2 OH (antifriz) çözeltisi kullanılır.

2. Osmoz.

Osmoz, su moleküllerinin yarı geçirgen bir zardan tek yönlü difüzyonudur. Yarı geçirgenlik özelliği, yani içinde çözünmüş maddeleri değil, yalnızca su moleküllerini geçirme yeteneği, birçok malzemeye sahiptir - canlı bir organizmanın tüm dokuları, bazı polimerler, seramikler, sermetler. Bu fenomen ilk kez Almanya'da Pfeffer tarafından incelenmiştir. Cihazı (osmometre), içine bir çözelti ile bir tüp daldırdığı ve sonunda bir boğa derisi zarının gerildiği bir bardak sudan oluşuyordu.

Şekil 3.3 Pfeffer ozmometresi.

Su moleküllerinin difüzyonu, beherden çözelti ile tüpe, konsantrasyonların eşitlenmesine, dengenin sağlanmasına yöneliktir. Sözde ozmotik basınç (P osm) aşağıdan yukarıya doğru hareket eder, tüpteki çözeltinin seviyesi, P osm çözelti kolonunun yerçekimine eşit olana kadar yükselir. Pfeffer'ın bardağa sadece su eklemek için zamanı vardı.

Van't Hoff ozmotik yasasına göre ortaya çıkan basınç, T sıcaklığında ve camın V hacminde ideal bir gaz durumundaysa, çözünen maddenin basıncına sayısal olarak eşittir:

R osm \u003d C R T, burada C molarite, mol / l.

İfade, Mendeleev-Clapeyron ideal gaz hal denklemi ile örtüşmektedir. Örneğin, C \u003d 1 mol / l'lik bir çözelti konsantrasyonunda, standart bir sıcaklıkta ozmotik basınç şöyle olacaktır:

R osm \u003d 1 0.082 298 \u003d 24,5 atm (!).

Canlı bir organizmadaki tüm interstisyel su değişimi, ozmotik mekanizmaya göre ilerler. Bağırsaklarda çok fazla miktarda sıradan sofra tuzu bulunması, diğer tüm dokulardan bağırsaklara ani bir su akışına yol açacaktır, hücreler tarafından su kaybı, yani toplu ölüm olarak adlandırılanlar olacaktır. dehidrasyon. Bitkilerin kök sisteminden yapraklara kadar suyun difüzyonu, suya veya nemli havaya daldırıldığında ahşabın şişmesi vb. - örnek vermek ah çok.

1.2 ÇÖZÜM TEORİSİNİN GELİŞİMİNDE ANA YÖNLER

Çözümlerin fiziksel teorisi. Antik çağlardan beri çözümlerin doğasına ilişkin görüşlerin gelişimi, bilim ve üretimin genel gelişim seyri ve ayrıca farklı maddeler arasındaki kimyasal afinitenin nedenleri hakkında felsefi fikirlerle ilişkilendirilmiştir. 17. ve 18. yüzyılın ilk yarısında. Parçacıklı çözümler teorisi, doğa bilimleri ve felsefe alanında yaygınlaştı. Bu teoride, çözünme işlemi, çözücünün tanecikleri cisimlerin gözeneklerine girdiğinde ve çözücünün gözeneklerini işgal eden tek bir çözelti oluşturan çözünmüş maddenin parçacıklarını kopardığında mekanik bir süreç olarak kabul edildi. Bu tür fikirler, başlangıçta, belirli bir çözücünün tüm maddeleri değil, sadece bazılarını çözebileceği gerçeğini tatmin edici bir şekilde açıkladı.

19. yüzyılın başlarında Bir dizi çalışmanın genelleştirilmesi olan fiziksel bir çözüm teorisinin geliştirilmesi için ön koşullar yaratılmaktadır. Esas olarak J. Van't Hoff, S. Arrhenius ve W. Ostwald'ın çalışmalarına dayanarak ortaya çıkan fiziksel çözelti teorisi, seyreltik çözeltilerin özelliklerinin (ozmotik basınç, artışta bir artış) deneysel bir çalışmasına dayanıyordu. kaynama noktası, bir çözeltinin donma noktasında bir azalma, bir çözelti üzerinde buhar basıncında bir azalma) , esas olarak çözünenin konsantrasyonuna bağlıdır ve doğasına bağlı değildir. Osmoz, bir çözücünün, içinden çözücünün girebildiği, geçemediği, içinden geçemediği yarı geçirgen bir bölme ile ayrılan bir çözeltiye kendiliğinden nüfuz etmesidir.

Yarı geçirgen bir bölme ile ayrılan çözelti ve çözücü iki faz olarak düşünülebilir. Bölmenin her iki tarafındaki çözücünün dengesi, çözeltideki kimyasal potansiyelinin (ilave basıncın uygulandığı) ve saf bir çözücünün kimyasal potansiyelinin eşitliği ile ifade edilir.

Nicel yasalar (van't Hoff, Raoult), seyreltik çözeltilerde çözünenin moleküllerinin ideal bir gazın moleküllerine benzer olduğu devamında yorumlandı. Elektrolit çözeltileri için gözlemlenen bu yasalardan sapmalar, S. Arrhenius tarafından elektrolitik ayrışma teorisi temelinde açıklanmıştır.

Yüksek oranda seyreltik çözeltiler ile gazlar arasındaki analoji, birçok bilim insanına o kadar inandırıcı göründü ki, çözünme sürecini fiziksel bir eylem olarak görmeye başladılar. Bu bilim adamlarının bakış açısından, çözücü yalnızca çözünen parçacıkların yayılabileceği bir ortamdır. Fiziksel çözümler teorisinin temsillerinin basitliği ve çözümlerin birçok özelliğini açıklamak için başarılı bir şekilde uygulanması, bu teorinin hızlı başarısını sağlamıştır.

Çözümlerin kimyasal teorisi. DI. Mendeleev ve takipçileri, çözelti oluşumu sürecini, bileşenlerin parçacıkları arasındaki etkileşim ile karakterize edilen bir tür kimyasal süreç olarak gördüler. DI. Mendeleev, çözeltileri, aralarında oluşan ve kısmi ayrışma durumunda olan bir çözücü, çözünen ve kararsız kimyasal bileşiklerin parçacıkları tarafından oluşturulan sistemler olarak kabul etti. DI. Mendeleev, bir çözeltide meydana gelen süreçlerin doğası gereği dinamik olduğunu ve çözeltiyi oluşturan parçacıkların özellikleri ile ilgili tüm fiziksel ve kimyasal bilgilerin kullanılması gerektiğini kaydederek, çözeltinin tüm bileşenlerinin eşit ve dikkate alınmadan eşit olduğunu vurguladı. her birinin özelliklerini ve durumlarını hesaba katarak, bir bütün olarak eksiksiz bir karakterizasyon sistemi vermek imkansızdır. Bilim adamı, sıcaklık, basınç, konsantrasyonun bir fonksiyonu olarak çözeltilerin özelliklerinin araştırılmasına büyük önem verdi; Karışık çözücülerdeki çözeltilerin özelliklerini inceleme ihtiyacı fikrini ilk dile getiren oydu. D.I.'nin öğretilerini geliştirmek. Çözeltilerin doğasının kimyasal görüşünün destekçileri olan Mendeleev, çözünmüş maddenin parçacıklarının bir boşlukta hareket etmediğini, ancak etkileşime girdikleri çözücünün parçacıkları tarafından işgal edilen alanda farklı maddelerle karmaşık bileşikler oluşturduğuna dikkat çekti. istikrar. D.I. Mendeleev teorisinin gelişimi, homojen ve heterojen moleküllerden bir sıvı içinde temel uzay gruplarının-polihedranın yaratıldığına göre, çözelti oluşumunun çokyüzlü teorisidir. Bununla birlikte, kimya teorisi ideal çözümlerin oluşum mekanizmasını, gerçek çözümlerin özelliklerinde ideal çözümlerin özelliklerinden sapmaları açıklayamaz.

Kimyasal çözelti teorisinin gelişimi, bir çözücünün bir çözünen ile etkileşimi hakkında tek bir fikirle birleştirilen birkaç yönde ilerledi. Bu çalışmalar, özellik-bileşim diyagramlarının çalışmasına, çözeltiler üzerindeki buhar basıncının çalışmasına, maddelerin iki çözücü arasındaki dağılımına ve çözeltilerin termokimyasına dayalı olarak çözeltide belirli bileşiklerin bulunmasıyla ilgiliydi. Çözeltilerdeki bileşiklerin belirlenmesi çalışmaları büyük zorluklarla ilişkilendirildi, çünkü sulu çözeltilerde karmaşık bileşiklerin (hidratların) varlığının doğrudan deneyle kanıtlanması imkansızdı, çünkü bunlar bir ayrışma durumundalar ve onları izole etmeye çalışıyorlar. ayrıştırılmamış bir biçimdeki çözümler başarısızlıkla sonuçlandı. Termodinamik çalışmalar, çözeltilerin kimyasal teorisini doğrulamak için büyük önem taşıyordu. Birçok sistemde, bir çözeltinin oluşumu sırasında, bileşenler arasındaki kimyasal etkileşim ile açıklanan sistemin soğuması veya ısınmasının gözlemlendiği gösterilmiştir. Çözünme sürecinin kimyasal yapısı, hem çözelti üzerindeki buhar basıncının çalışmaları hem de maddelerin iki çözücü arasındaki dağılımının incelenmesiyle doğrulandı.

20. yüzyılın başlarında Çözümlerin, birleşme, ayrışma, kompleks oluşum fenomeninin gözlemlendiği karmaşık sistemler olduğunu gösteren kapsamlı deneysel materyal birikmiştir ve çalışmalarında, bir çözeltide mevcut ve oluşan parçacıklar arasındaki her türlü etkileşimi hesaba katmak gerekir.

Çok çeşitli çözümler nedeniyle, doğalarını ve özelliklerini açıklamak için hem fiziksel hem de kimyasal çözümler teorisi kullanılır.

kimyada adsorpsiyon

Modern doğa bilimi kavramları (kimyasal bileşen)

Kimyanın temel yasaları ve stokiyometrik hesaplamalar

Birçok reaksiyonun nicel (kütle veya hacme göre) incelenmesi ve deneysel sonuçların açıklanması, stokiyometrik yasalara yol açar. Kimyadaki ana fiziksel miktar, bir maddenin miktarıdır. 1 Ocak 1963'ten beri...

Polimer çözeltilerinden film elde etmenin temel fizikokimyasal düzenlilikleri

Çözeltilerdeki polimerler, özellikle konsantre olanlar, hem polimerin çözücü ile etkileşiminin doğasına hem de çözeltinin bulunduğu koşullara (sıcaklık ...

PF-060 alkid vernik bazlı kaplamalarda optimum pigment içeriğini arayın

Amacı yeni etkili düşük toksik korozyon önleyici pigmentlerin araştırılması olan "Vernik, boya ve kaplamaların kimyasal teknolojisi" bölümünde yürütülen araştırma...

Biyogaz üretimi

Biyogazda yeterince yüksek metan içeriği ve buna bağlı olarak yüksek kalorifik değer, biyogazın kullanımı için geniş fırsatlar sunar...

AlPO4 + SiO2 katalizörleri üzerinde metanolün dehidrasyonu ile dimetil eter elde edilmesi

Kimya endüstrisinde hidrojen esas olarak metanol ve amonyak sentezi için kullanılır. Bu endüstrideki hidrojenin geri kalanı diğer kimya endüstrilerinde kullanılmaktadır: örneğin...

AlPO4 + SiO2 katalizörleri üzerinde metanolün dehidrasyonu ile dimetil eter elde edilmesi

Karbon monoksit kullanımına yönelik en büyük ölçekli işlemler, olefinlerin hidroformasyonu, asetik asit üretmek için metanolün karbonilasyonu, doymamış ve dallı karboksilik asitlerin sentezidir...

AlPO4 + SiO2 katalizörleri üzerinde metanolün dehidrasyonu ile dimetil eter elde edilmesi

Dimetil eter şu anda esas olarak çevre dostu bir aerosol kutu doldurucusu olarak kullanılmaktadır...

Menedeleev'in dünya biliminin gelişimindeki rolü

DI. Mendeleev, adını oluşturan dört konu olduğunu yazdı: üç bilimsel keşif (periyodik yasa, kimyasal çözümler teorisi ve gaz elastikiyeti çalışması) ve ayrıca "Kimyanın Temelleri" - bir ders kitabı monografisi, belki eşittir...

Polimer çözeltilerinin oluşumunun teorileri ve termodinamiği

Teorileri ele alırken, matematiksel hesaplamalar üzerinde değil, sadece ana noktalar üzerinde durulacaktır: ana varsayımlar ve parametreler, temel denklemlerin türü, teorilerin avantajları ve dezavantajları. Tüm diziden...

Kromatografik sürecin fiziksel ve kimyasal temelleri

Kromatografi teorisinin görevi, kromatografik bölgelerin hareket ve bulanıklık yasalarını oluşturmaktır. Kromatografi teorilerinin sınıflandırılmasının altında yatan ana faktörler ...

Adsorpsiyon işleminin özellikleri

Farklı faz arayüzlerinde her türlü adsorpsiyon türünü yeterince açıklayacak birleşik bir teori yoktur; Bu nedenle, en yaygın adsorpsiyon teorilerinden bazılarını ele alalım ...

Krom alt grubunun elementlerinin karmaşık bileşiklerinin kimyası

Tıpkı kimyanın gelişiminin flojiston teorisi tarafından ve organik kimyanın gelişiminin "yaşam gücü" kavramı tarafından geciktirilmesi gibi...

ÇÖZÜMLER

Genel bilgi

Çözümler - bileşenler.

"çözücü" Ve "çözünür" kutupsal polar olmayan

hidrofilik(su çeken) ve hidrofobik difilik

çözüm teorileri

Çözümlerin fiziksel teorisi.

ideal

Çözümlerin kimyasal teorisi.

Kimyasal veya solvat, çözelti teorisi 1887'de D.I. Bunu bulan Mendeleyev gerçekçözüm sadece bireysel bileşenleri değil, aynı zamanda etkileşimlerinin ürünlerini de içerir. D.I. tarafından yürütülen sulu sülfürik asit ve etil alkol çözeltilerinin çalışmaları. Mendeleev, özü, bir çözünen ve çözücü moleküllerinin parçacıkları arasında etkileşimlerin meydana gelmesi ve bunun sonucunda değişken bileşimli kararsız bileşiklerin oluşması olan teorinin temelini oluşturdu. solvatlar veya nemlendirirçözücü su ise. Solvatların oluşumundaki ana rol, kararsız moleküller arası kuvvetler, özellikle hidrojen bağı tarafından oynanır.

Bu bağlamda, "çözüm" kavramının aşağıdaki yorumu benimsenmelidir:

Bir çözüm, iki veya daha fazla bileşenden ve bunların etkileşimlerinin ürünlerinden oluşan homojen bir değişken bileşim sistemidir.

Bu tanımdan, çözeltilerin kimyasal bileşikler ve karışımlar arasında bir ara konum işgal ettiği sonucu çıkar. Bir yandan, çözümler homojendir, bu da onları kimyasal bileşikler olarak görmemizi sağlar. Öte yandan, çözeltilerdeki bileşenler arasında kesin bir stokiyometrik oran yoktur. Ek olarak, çözeltiler bileşen parçalarına ayrılabilir (örneğin, NaCl çözeltisi buharlaştırıldığında, tuz tek tek izole edilebilir).

Farklı yollar arasında iletişim

Asitler ve bazlar

Kimyasal süreçleri tanımlamak için "asit" ve "baz" kavramlarının yaygın olarak kullanılmasına rağmen, maddelerin asit veya baz olarak sınıflandırılmasına yönelik tek bir yaklaşım yoktur. Mevcut teoriler ( iyonik teori S. Arrhenius, protolitik teori I. Bronsted ve T. Lowry Ve elektronik teori G.Lewis) belirli sınırlamalara sahiptir ve bu nedenle yalnızca özel durumlarda geçerlidir. Bu teorilerin her birine daha yakından bakalım.

Arrhenius teorisi.

Arrhenius'un iyon teorisinde, "asit" ve "baz" kavramları elektrolitik ayrışma süreciyle yakından ilişkilidir:

Bir asit, H + iyonları oluşturmak üzere çözeltilerde ayrışan bir elektrolittir;

Baz, OH - iyonları oluşturmak üzere çözeltilerde ayrışan bir elektrolittir;

Amfolit (amfoterik elektrolit), çözeltilerde hem H + iyonlarının hem de OH - iyonlarının oluşumu ile ayrışan bir elektrolittir.

Örneğin:

AÇIK ⇄ H + + A - nH + + MeO n n - ⇄Me (OH) n ⇄Me n + + nOH -

İyonik teoriye göre, hem nötr moleküller hem de iyonlar asit olabilir, örneğin:

HF⇄H++F-

H 2 PO 4 - ⇄ H + + HPO 4 2 -

NH4 + ⇄H + + NH3

Gerekçeler için de benzer örnekler verilebilir:

KOH K + + OH -

- ⇄Al(OH) 3 + OH -

+ ⇄Fe 2+ + OH -

Amfolitler, çinko, alüminyum, krom ve diğerlerinin hidroksitlerini ve ayrıca amino asitleri, proteinleri, nükleik asitleri içerir.

Genel olarak, çözeltideki asit-baz etkileşimi, bir nötralizasyon reaksiyonuna indirgenir:

H + + OH - H 2 O

Bununla birlikte, bir dizi deneysel veri iyonik teorinin sınırlamalarını göstermektedir. Böylece amonyak, organik aminler, Na 2 O, CaO gibi metal oksitler, zayıf asitlerin anyonları vb. su yokluğunda, hidroksit iyonları içermemesine rağmen tipik bazların özelliklerini sergilerler.

Öte yandan, bileşimlerinde hidrojen iyonu bulunmayan birçok oksit (SO 2 , SO 3 , P 2 O 5 vb.), halojenürler, asit halojenürler, su yokluğunda bile asidik özellikler gösterir, yani. bazlar nötralize edilir.

Ek olarak, bir elektrolitin sulu bir çözeltideki ve sulu olmayan bir ortamdaki davranışı zıt olabilir.

Bu nedenle, sudaki CH3COOH zayıf bir asittir:

CH 3 COOH⇄CH 3 COO - + H +,

ve sıvı hidrojen florürde bir bazın özelliklerini sergiler:

HF + CH 3 COOH⇄CH 3 COOH 2 + +F -

Bu tür reaksiyonların ve özellikle susuz çözücülerde meydana gelen reaksiyonların incelenmesi, daha genel asit ve baz teorilerine yol açmıştır.

Bronsted ve Lowry Teorisi.

Asitler ve bazlar teorisinin daha ileri bir gelişimi, I. Bronsted ve T. Lowry tarafından önerilen protolitik (proton) teorisiydi. Bu teoriye göre:

Bir asit, molekülleri (veya iyonları) bir proton bağışlayabilen herhangi bir maddedir, yani. proton donörü olmak;

Baz, molekülleri (veya iyonları) bir proton bağlayabilen herhangi bir maddedir, yani. bir proton alıcısı olmak;

Böylece, temel kavramı, aşağıdaki reaksiyonlarla onaylanan önemli ölçüde genişletilir:

OH - + H + H2O

NH3 + H + NH4 +

H 2 N-NH 3 + + H + H 3 N + -NH 3 +

I. Bronsted ve T. Lowry'nin teorisine göre, bir asit ve bir baz konjuge bir çift oluşturur ve denge ile bağlanır:

ASİT ⇄ PROTON + BAZ

Proton transfer reaksiyonu (protolitik reaksiyon) tersinir olduğundan ve ters işlemde bir proton da transfer edildiğinden, reaksiyon ürünleri birbirine göre asit ve bazdır. Bu bir denge süreci olarak yazılabilir:

AÇIK + B ⇄ VN + + A -,

burada HA bir asit, B bir bazdır, BH+, B bazı ile konjuge bir asittir, A - asit HA ile konjuge bir bazdır.

Örnekler

1) reaksiyonda:

HCl + OH - ⇄Cl - + H20,

HCl ve H20 asitlerdir, Cl - ve OH - karşılık gelen eşlenik bazlardır;

2) reaksiyonda:

HSO 4 - + H 2 O⇄SO 4 2 - + H 3 O +,

HSO 4 - ve H30 + - asitleri, S04 2 - ve H 2 O - bazları;

3) reaksiyonda:

NH4 + + NH2 - ⇄ 2NH3,

NH4+ bir asittir, NH2 - bir bazdır ve NH3 hem asit (bir molekül) hem de bir baz (başka bir molekül) olarak işlev görür, yani. amfoterisite belirtileri gösterir - bir asit ve bir bazın özelliklerini sergileme yeteneği.

Su ayrıca şu yeteneğe de sahiptir:

2H 2 O ⇄ H 3 O + + OH -

Burada, bir H2O molekülü bir proton (baz) bağlar, bir konjugat asit - hidronyum iyonu H30 + oluşturur, diğeri bir proton (asit) verir ve bir konjuge baz OH - oluşturur. Bu süreç denir otoprotoliz.

Yukarıdaki örneklerden, Arrhenius'un fikirlerinin aksine, Brönsted ve Lowry teorisinde, asitlerin bazlarla reaksiyonlarının karşılıklı nötrleşmeye yol açmadığı, ancak yeni asit ve bazların oluşumuna eşlik ettiği görülebilir. .

Ayrıca, protolitik teorinin "asit" ve "baz" kavramlarını bir özellik olarak değil, söz konusu bileşiğin protolitik reaksiyonda gerçekleştirdiği bir fonksiyon olarak gördüğü belirtilmelidir. Aynı bileşik, belirli koşullar altında bir asit olarak ve diğer koşullar altında bir baz olarak reaksiyona girebilir. Bu nedenle, sulu bir CH3COOH çözeltisinde bir asitin özelliklerini ve% 100 H2S04'te - bir baz sergiler.

Bununla birlikte, avantajlarına rağmen, Arrhenius teorisi gibi protolitik teori, hidrojen atomu içermeyen ancak aynı zamanda bir asit işlevi gösteren maddelere uygulanamaz: bor, alüminyum, silikon ve kalay halojenürler. .

Lewis teorisi.

Maddelerin asitler ve bazlar olarak sınıflandırılmasına ilişkin farklı bir yaklaşım, Lewis'in elektronik teorisiydi. Elektronik teori içinde:

asit, bir elektron çifti (elektron alıcısı) bağlayabilen bir parçacıktır (molekül veya iyon);

Baz, bir elektron çifti (elektron donörü) bağışlayabilen bir parçacıktır (molekül veya iyon).

Lewis'e göre, bir asit ve bir baz, bir verici-alıcı bağı oluşturmak için birbirleriyle etkileşime girer. Bir çift elektronun eklenmesinin bir sonucu olarak, elektron eksikliği olan bir atom tam bir elektronik konfigürasyona sahiptir - bir elektron sekizlisi. Örneğin:

Nötr moleküller arasındaki reaksiyon benzer şekilde temsil edilebilir:

Lewis teorisi açısından nötralizasyon reaksiyonu, bu çifti barındırmak için serbest bir yörünge sağlayan bir hidrojen iyonuna bir hidroksit iyonunun bir elektron çiftinin eklenmesi olarak kabul edilir:

Böylece, Lewis teorisi açısından bir elektron çiftini kolayca bağlayan protonun kendisi bir asit işlevini yerine getirir. Bu bağlamda Bronsted asitleri, Lewis asitleri ve bazlar arasındaki reaksiyon ürünleri olarak düşünülebilir. Dolayısıyla HCl, H + asidinin Cl - bazıyla nötrleştirilmesinin ürünüdür ve H + asidinin H 2 O bazıyla nötrleştirilmesinin bir sonucu olarak H 3 O + iyonu oluşur.

Lewis asitleri ve bazlar arasındaki reaksiyonlar da aşağıdaki örneklerle gösterilmiştir:

Lewis bazları ayrıca halojenür iyonları, amonyak, alifatik ve aromatik aminler, R2CO tipi oksijen içeren organik bileşikler (burada R bir organik radikaldir) içerir.

Lewis asitleri bor, alüminyum, silikon, kalay ve diğer elementlerin halojenürlerini içerir.

Açıkçası, Lewis'in teorisinde "asit" kavramı daha geniş bir kimyasal bileşik yelpazesini içerir. Bu, Lewis'e göre, bir maddenin asit sınıfına atanmasının yalnızca elektron alıcı özelliklerini belirleyen molekülünün yapısından kaynaklanması ve mutlaka hidrojenin varlığı ile ilişkili olmaması gerçeğiyle açıklanır. atomlar. Hidrojen atomu içermeyen Lewis asitlerine denir. aprotik.

ÇÖZÜMLER

Genel bilgi

Çözümler - Bunlar, iki veya daha fazla maddeden oluşan, değişken bileşimli homojen sistemlerdir. bileşenler. Agregasyon durumuna göre çözeltiler gaz (hava), sıvı (kan, lenf) ve katı (alaşımlar) olabilir. Tıpta, canlı organizmaların yaşamında istisnai bir rol oynayan sıvı çözeltiler büyük önem taşımaktadır. Gıdaların özümsenmesi ve atık ürünlerin vücuttan atılması süreçleri, çözeltilerin oluşumu ile ilişkilidir. Çok sayıda ilaç çözelti şeklinde uygulanır.

Sıvı çözeltilerin kalitatif ve kantitatif tanımı için, terimler "çözücü" Ve "çözünür", bazı durumlarda böyle bir bölünme oldukça şartlı olsa da. Bu nedenle, tıbbi alkol (sudaki %96 etanol çözeltisi) daha çok, suyun alkol içindeki bir çözeltisi olarak düşünülmelidir. Tüm çözücüler inorganik ve organik olarak ayrılır. En önemli inorganik çözücü (ve biyolojik sistemler söz konusu olduğunda tek çözücü) sudur. Bu, suyun polarite, düşük viskozite, moleküllerin birleşme eğilimi ve nispeten yüksek kaynama ve erime noktaları gibi özelliklerinden kaynaklanmaktadır. Organik çözücüler ikiye ayrılır. kutupsal(alkoller, aldehitler, ketonlar, asitler) ve polar olmayan(heksan, benzen, karbon tetraklorür).

Çözünme süreci, çözücünün doğasına ve çözünenin özelliklerine eşit olarak bağlıdır. Açıkçası, çözelti oluşturma yeteneği farklı maddelerde farklı şekillerde ifade edilir. Bazı maddeler birbirleriyle herhangi bir miktarda (su ve etanol), diğerleri - sınırlı miktarlarda (su ve fenol) karıştırılabilir. Ancak unutulmamalıdır ki: kesinlikle çözünmeyen maddeler yoktur!

Bir maddenin belirli bir çözücü içinde çözünme eğilimi basit bir başparmak kuralı kullanılarak belirlenebilir: benzeri, benzerine dönüşür. Gerçekten de, iyonik (tuzlar, alkaliler) veya polar (alkoller, aldehitler) tipi bağa sahip maddeler, polar çözücülerde, örneğin suda yüksek oranda çözünür. Tersine, O2 ve C6H6 molekülleri polar olmadığından, oksijenin benzendeki çözünürlüğü sudakinden daha yüksektir.

Bir bileşiğin belirli bir çözücü türü için afinite derecesi, kurucu fonksiyonel gruplarının doğası ve nicel oranı analiz edilerek değerlendirilebilir. hidrofilik(su çeken) ve hidrofobik(suyu itin). Hidrofilik, hidroksil (-OH), karboksil (-COOH), tiyol (-SH), amino (-NH 2) gibi polar grupları içerir. Polar olmayan gruplar hidrofobik olarak kabul edilir: alifatik (-CH3, -C2H5) ve aromatik (-C6H5) serilerinin hidrokarbon radikalleri. Hem hidrofilik hem de hidrofobik gruplar içeren bileşiklere denir. difilik. Bu tür bileşikler arasında amino asitler, proteinler, nükleik asitler bulunur.

çözüm teorileri

Şu anda, iki ana çözüm teorisi bilinmektedir: fiziksel ve kimyasal.

Çözümlerin fiziksel teorisi.

Çözümlerin fiziksel teorisi, S. Arrhenius (1883) ve J. G. van't Hoff (1885) tarafından önerildi. Bu teoride, çözücü, çözünen maddenin parçacıklarının (moleküller, iyonlar) düzgün bir şekilde dağıldığı kimyasal olarak inert bir ortam olarak kabul edilir. Bu durumda, hem çözünen maddenin parçacıkları arasında hem de çözücünün molekülleri ile çözünen maddenin parçacıkları arasında moleküller arası etkileşim olmadığı varsayılır. Bununla birlikte, daha sonra, bu modelin koşullarının yalnızca küçük bir çözüm grubunun davranışıyla karşılandığı ortaya çıktı. ideal. Özellikle gaz karışımları ve elektrolit olmayanların çok seyreltik çözeltileri ideal çözümler olarak kabul edilebilir.

Kimyasal veya solvat, çözelti teorisi 1887'de D.I. Bunu bulan Mendeleyev gerçekçözüm sadece bireysel bileşenleri değil, aynı zamanda etkileşimlerinin ürünlerini de içerir. D.I. tarafından yürütülen sulu sülfürik asit ve etil alkol çözeltilerinin çalışmaları. Mendeleev, özü, bir çözünen ve çözücü moleküllerinin parçacıkları arasında etkileşimlerin meydana gelmesi ve bunun sonucunda değişken bileşimli kararsız bileşiklerin oluşması olan teorinin temelini oluşturdu. solvatlar veya nemlendirirçözücü su ise. Solvatların oluşumundaki ana rol, kararsız moleküller arası kuvvetler, özellikle hidrojen bağı tarafından oynanır.

Bu bağlamda, "çözüm" kavramının aşağıdaki yorumu benimsenmelidir:

Bir çözüm, iki veya daha fazla bileşenden ve bunların etkileşimlerinin ürünlerinden oluşan homojen bir değişken bileşim sistemidir.

Bu tanımdan, çözeltilerin kimyasal bileşikler ve karışımlar arasında bir ara konum işgal ettiği sonucu çıkar. Bir yandan, çözümler homojendir, bu da onları kimyasal bileşikler olarak görmemizi sağlar. Öte yandan, çözeltilerdeki bileşenler arasında kesin bir stokiyometrik oran yoktur. Ek olarak, çözeltiler bileşen parçalarına ayrılabilir (örneğin, NaCl çözeltisi buharlaştırıldığında, tuz tek tek izole edilebilir).

Çözelti konsantrasyonunu ifade etmenin ana yolları

Çözeltinin nicel bileşimi çoğunlukla kavram kullanılarak tahmin edilir. konsantrasyon, bir çözeltinin (çözücünün) birim kütlesi (hacim) başına bir çözünenin (belirli birimlerde) içeriği olarak anlaşılır. Çözeltilerin konsantrasyonunu ifade etmenin ana yolları şunlardır:

1. Bir maddenin kütle oranı  (x) sistemde bulunan belirli x bileşeninin kütlesinin bu sistemin toplam kütlesine oranıdır:

Madde miktarının birimi moldür, yani C 12 izotopunun 0.012 kg'ında atom sayısı kadar gerçek veya koşullu parçacık içeren madde miktarıdır. Bir maddenin miktar birimi olarak bir mol kullanıldığında, hangi parçacıkların kastedildiği bilinmelidir: moleküller, atomlar, elektronlar veya diğerleri. Molar kütle M (x), kütlenin madde miktarına (g / mol) oranıdır:

3. Molar konsantrasyon eşdeğeri C(x) - bu, bir n (x) maddesinin eşdeğer miktarının V p-ra çözeltisinin hacmine oranıdır:

Kimyasal eşdeğer, asit-baz veya iyon değişim reaksiyonlarında 1 hidrojen iyonunun yerini alabilen, ekleyebilen veya salabilen bir maddenin gerçek veya koşullu parçacığıdır.

Tıpkı bir molekül, atom veya iyon gibi, eşdeğeri de boyutsuzdur.

Mol eşdeğerlerinin kütlesine denir molar kütle eşdeğeri M(x). Değer denir denklik faktörü. Bir maddenin gerçek bir parçacığının ne kadarının eşdeğere karşılık geldiğini gösterir. Bir maddenin eşdeğerini doğru bir şekilde belirlemek için, bu maddenin, örneğin H3P04'ün NaOH ile etkileşiminin reaksiyonunda yer aldığı spesifik reaksiyondan devam edilmelidir, bir, iki veya üç proton değiştirilebilir:

1. H3P04 + NaOH  NaH2P04 + H20;

2. H3P04 + 2NaOH  Na2HP04 + 2H20;

3. H3P04 + 3NaOH  Na3P04 + 3H2O.

Eşdeğer tanımına göre, 1. reaksiyonda bir proton değiştirilir, bu nedenle, madde eşdeğerinin molar kütlesi, molar kütleye eşittir, yani z  l ve . Bu durumda:

2. reaksiyonda, iki proton değiştirilir, bu nedenle eşdeğerin molar kütlesi, H3P04'ün molar kütlesinin yarısı olacaktır, yani. z = 2 ve
. Burada:

3. reaksiyonda, üç proton değiştirilir ve eşdeğerin molar kütlesi, H3P04'ün molar kütlesinin üçte biri, yani. z = 3, bir
. Sırasıyla:

Protonların doğrudan katılmadığı değişim reaksiyonlarında, eşdeğerler, yardımcı reaksiyonlar dahil edilerek dolaylı olarak belirlenebilir; bu, sonuçların analizi, tüm reaksiyonlar için z'nin eşit olduğu kuralını türetmemize izin verir. toplam ücret Belirli bir kimyasal reaksiyonda yer alan bir maddenin molekülündeki değişebilir iyonlar.

1. AlCl 3 + 3AgNO 3 = Al(NO 3) 3 + 3AgCl.

AlCl 3 için, +3 yüklü 1 Al 3+ iyonu değiştirilir, bu nedenle z \u003d 13 \u003d 3. Böylece:

-1 yüklü 3 klor iyonunun değiş tokuş edildiği de söylenebilir. O zaman z = 31 = 3 ve

AgNO 3 için z = 11 = 1 (1 Ag + iyonu +1 yüküyle değiştirilir veya 1 NO3 - iyonu -1 yüküyle değiştirilir).

2. Al 2 (SO 4) 3 + 3BaCl 2 = 3BaSO 4  + 2AlCl 3.

Al 2 (SO 4) için 3 z \u003d 23 \u003d 6 (2 +3 yüklü Al 3+ iyonları veya -2 yüklü 3 SO 4 2 iyonları değiştirilir). Sonuç olarak,

Bu nedenle, C (H 2 SO 4) \u003d 0.02 mol / l kaydı, 1 litrede 0.02 mol H 2 SO 4 eşdeğeri ve H 2 SO 4 eşdeğerinin molar kütlesini içeren bir çözelti olduğu anlamına gelir. aynı zamanda molar kütle H2S04'tür, yani 1 litre çözelti içerir
H2SO4.

denklik faktörü ile eşdeğerin molar konsantrasyonu, çözeltinin molar konsantrasyonuna eşittir.

4. Başlık T(x) maddenin kütlesinin çözeltinin hacmine oranıdır (ml olarak):

6. Mol kesri N(x) sistemde bulunan belirli bir bileşenin bir maddesinin miktarının sistemdeki toplam madde miktarına oranıdır:

Bir birimin kesirleri veya % olarak ifade edilir .

7. çözünürlük katsayısı maddeler R(x) 100 g çözücüde çözülebilen, g olarak ifade edilen bir maddenin maksimum kütlesi olarak adlandırılır.

Konuyla ilgili ek materyal: “Fiziksel çözüm teorisi. Çözümlerin kimyasal teorisi. Çözümler teorisi I. A. Kabalukova. Birleşik Çözümler Teorisi. En eski zamanlardan beri tüm pratik insan faaliyetleri, su ve sulu çözeltilerin kullanımı ile ilişkilidir. Yapı malzemeleri, boyalar, cam ve seramik üretiminde çeşitli çözümler kullanıldı. Kil ürünleri, firavunların yeraltı mezarlarının duvarlarını kaplayan renkli sırlar için çözülmemiş tarifler, eski Mısır'da dikkat çekici bir gelişmeye ulaşan mumyalama sanatı - bunların hepsi yine çözümler ve kompozisyon açısından oldukça karmaşık ve o zaman çok ustaca hazırlanmış, daha sonra, ilk doğa bilimcileri. Yüzyıllar boyunca, bir çözelti elde etmek için, herhangi bir kimyasal reaksiyon gibi, ya ısı salınımı (ekzotermik bir süreç) ya da absorpsiyonu (endotermik bir süreç) ile eşlik edilen çözünme sürecinden geçmelidir. Bu basit deneylerle doğrulanabilir. Bir termometre, yarısı suyla dolu bir bardağa indirilir ve konsantre sülfürik asit eklenirse, termometredeki cıva keskin bir şekilde yükselecektir. Böyle bir bardağı elinize almak bile zor - çok sıcak. Amonyum nitrat veya amonyum tiyosiyanatı bu tuzların bulunduğu bardağa biraz su dökerek çözmeye başlarsanız, cam o kadar soğuyacaktır ki laboratuvar masasına bile donabilir. Çözeltilerde ne tür bileşikler görülür? Kimyasal çözümler teorisini en derinden geliştiren D. I. Mendeleev, bunlara solvat (Latince çözücü kelimesinden - çözülmek) demeyi önerdi. Suda çözündüğünde, bu tür bileşiklerin oluşum sürecine hidrasyon denir ve ortaya çıkan ürünlere hidratlar denir. Bu nedenle, kimyasal çözelti teorisi, çözeltilerin solvat veya hidrat teorisi olarak adlandırıldı. Bu teoriye dayanarak, örneğin bir kalsiyum sülfat karışımının su ile katı bir kütleye dönüştürülmesi gibi fenomenler netleşti. Bu işlem, kırıklar için alçı bandaj uygulanırken kullanılır. Kalsiyum sülfat ve su, suyun izole edilmesinin çok zor olduğu güçlü bileşikler oluşturur. Çeşitli koşullar altında çözeltilerden çökelen tuzların rengindeki değişimin doğası da netlik kazanmıştır. Örneğin CuSO4 tuzunun beyaz olduğu bilinmektedir. Ancak bu maddenin suda mavi bir çözeltisi oluşur ve tuzundan çökeltildiğinde mavi kristaller elde edilir. 250°C'de kalsine edilerek tekrar beyazlaştırılabilirler. Bu durumda toplanan buharın sıradan su olduğu ortaya çıkıyor. yani mavi ya

mavi kristaller, kristallere rengini veren tuz ve su moleküllerinden oluşur. Mavi tuz tamamen kuru görünür ve hissedilir. Sulu bir maddenin kristal formuna sahip bu tür bileşiklerine kristalli hidratlar denir. Bileşimleri, tuz molekülü başına kristallerin tartılmasıyla belirlenebilir, örneğin:  10H2O CuSO4  5H2O H2SO4  H2O MgSO4 Bununla birlikte, kimyasal teori, çözünenin konsantrasyonuna bağlı olarak çözeltilerin özelliklerindeki değişikliklerin nicel tahminine izin vermedi, çözünmüş moleküllerin nasıl inşa edilebileceğini açıklamaz. Kimyasal çözelti teorisinin yazarları, gazlar için iyi bilinen ilişkileri çözünmüş halde maddeye aktardılar. Doğru, mesele sadece çok seyreltik çözeltilerle sınırlıydı. Van't Hoff, “zayıf çözümler için, gazlar için Boyle-Mariotte ve Gay-Lussac yasalarına benzer yasalar kurdum” diye yazdı. Oldukça doğru hesaplamalar yapmak için. Van't Hoff teorisi, birçok maddenin seyreltik çözeltileri için doğrulandı. Bununla birlikte, NaCl, KNO3 gibi inorganik tuzların çözeltileri için, deney ve hesaplama sonuçları neredeyse iki kat ve MgCl2 veya Ca(NO3)2 için daha da farklıydı. Ayrıca, çözelti suda ne kadar seyreltikse, hesaplanan değerden o kadar fazla sapma gözlemlendi. Aynı şey asit ve baz çözeltilerinde de oldu. S. Arrhenius, çözeltileri bir elektrik akımı ileten maddelerin ayrı yüklü parçacıklara - iyonlara ayrıştığını ve iyonların "serbest" parçacıklar gibi davrandığını ve çevre ile etkileşime girmediğini öne sürdü. S. Arrhenius'un teorisinde, çözündüklerinde elektrolitlerin tamamen iyonlara ayrışmadığı da kaydedildi: maddenin sadece belirli bir kısmı iyon şeklinde çözelti halindedir. Fiziksel resmi basitleştirmek için, teorinin yazarı, maddenin düşük konsantrasyonundan dolayı oluşan iyonlar arasında elektrostatik etkileşim olmadığını öne sürdü. Elektrolitik ayrışma teorisinin muhalifleri, ana dezavantajını hemen gördü: elektrolitlerin ayrışmasının nedenini belirtmedi. S. Arrhenius'un teorisinin birçok bilim adamı tarafından sert bir şekilde eleştirilmesi şaşırtıcı değildir. Fiziksel kimyanın kurucularından birinin laboratuvarında fiziksel ve kimyasal teorilerin destekçileri arasındaki mücadelenin zirvesinde - W. Ostwald

- Moskova Üniversitesi'nden yeni bir kimya alanının yöntemlerini tanımak için gönderilen genç bir Rus kimyager I. A. Kabalukov ortaya çıktı. Kısa sürede S. Arrhenius ve Rus kimyager V. A. Kistyakovsky ile arkadaş oldu. Sudaki elektrolit çözeltilerinin elektriksel iletkenliğinin konsantrasyonlarına bağımlılığı üzerine çalışmayı tekrarlayan I. A. Kabalukov, S. Arrhenius'un sonuçlarının doğruluğunu doğruladı. Bu, aslında sulu çözeltilerde elektrolit moleküllerinin iyonlara ayrıştığı anlamına gelir. Ancak çözücü dahil mi? I. A. Kabalukov, elektrolitlerin çeşitli çözücülerdeki davranışını karşılaştırır ve hidrasyonun elektrolitlerin sudaki ayrışmasının nedeni olduğu sonucuna varır. Moleküllerdeki bağların zayıflamasına ve iyonlara bozunmasına yol açan bu süreçtir. Bir çözünen ile bir çözücünün etkileşimi fikrini öne süren kimyasal teorinin destekçileri, maddenin ayrı yüklü iyonlara bozunması düşüncesine izin vermedi. I. A. Kabalukov, bir çözücünün elektrolit molekülleri ile kimyasal etkileşiminin, iyonlara ayrışmalarına yol açtığını buldu. Elektrolit molekülleri ile bir bağlantı oluşturan su, onları "çeker", iyonlara ayırır. Ayrıca bu iyonlarla bileşikler oluşturur. Bunun sonucunda iyon hidrasyonu kavramı ortaya atılmıştır. (İyonların su ile etkileşimi fikrinin, IA Kabalukov ile neredeyse aynı anda başka bir genç Rus kimyager VA Kistyakovsky tarafından ifade edildiği söylenmelidir.) IA Kabalukov bu fikri sürekli olarak geliştirdi ve fiziksel destekçilerle bir anlaşmazlıkta savundu. ve kimyasal teori. Maddelerin kimyasal etkileşimi teorisinin ana hükümlerinin ve van't Hoff'un birbirini karşılıklı olarak tamamlayan fiziksel teorisinin, maddelerin çözünmesi ve çözeltilerdeki davranışları ile ilgili hemen hemen tüm gerçekleri açıklayabildiğini gösterdi. Bu nedenle, sülfürik asit eter ile karıştırılırsa, böyle bir çözelti akım iletmez: bu maddelerin etkileşimi küçüktür. Bu durumda Van't Hoff formüllerinin geçerli olduğu ortaya çıktı. Görünüşe göre, genel teorinin özel bir durumu ortaya çıkıyor. Bir çözünenin bir çözücü ile güçlü bir etkileşimi ile (örneğin, sülfürik asit veya bakır sülfat CuSO4 ile su), iyonlara ayrışma meydana gelir. Ancak iyonlara yalnızca "serbest" gaz benzeri parçacıklar olarak bakmak imkansızdır. Kablukov, çözünmüş bir cismin moleküllerini parçalayan suyun, iyonlarla birlikte ayrışma durumunda olan kırılgan bileşiklere girdiğine inanıyordu. S. Arrhenius'a göre iyonlar, atomlar gibi serbestçe hareket eder. Moleküllerle çevrili çözeltide iyonlar bulunur

Su. Her iyon, "maiyetinde" bulunan belirli sayıda moleküle karşılık gelir. Bu nedenle, bakır sülfat CuSO4  5H2O formülüne sahiptir. Bunlardan 2-. bakır iyonunu dört su molekülü çevreler ve sadece bir tane - SO4 anyonu Negatif iyonlar genellikle zayıf şekilde hidratlanır. I. A. Kabalukov tarafından önerilen çözünmüş maddelerin iyonlaşmasının yorumlanması genel olarak kabul edilmiştir. I. A. Kabalukov, "Çözünmüş cisim üzerinde hareket eden çözücü, fiziksel ve kimyasal özelliklerini değiştirir" diye yazdı ve "çözeltinin tüm özellikleri, çözünmüş cisim ile çözücü arasındaki etkileşimin büyüklüğüne bağlıdır." IA Kabalukov ve VA Kistyakovsky tarafından iyonların hidrasyonu kavramı, bir maddenin ayrı yüklü iyonlara ayrışmasını, yani elektrolitik ayrışmayı doğru bir şekilde açıklamayı mümkün kıldı: sulu çözeltilerdeki elektrolit molekülleri (asitler, bazlar ve tuzlar) altında iyonlara ayrışır. su moleküllerinin eylemi. Az sayıda çözücü aynı ayrıştırma etkisine sahiptir, ancak su, olduğu gibi ayrıdır. Güçlü ayrışma etkisi, su molekülünün polar olmasından kaynaklanmaktadır. Bir su molekülünde, pozitif ve negatif yük merkezleri çakışmaz ve uçlarında aşırı yük bulunan bir çubuk gibidir. Moleküllerdeki elektrolitler ayrıca eşit olmayan şekilde dağılmış pozitif ve negatif yüklere sahiptir. Birleşik çözeltiler teorisi (Mendeleev - Van't Hoff - Arrhenius - Kablukov) kavramlarını kullanarak herhangi bir elektrolitin moleküllerinin ayrışma sürecini ele alalım. Örneğin, çeşitli çözücülerdeki çözeltilerinin elektriksel iletkenliği I. A. Kabalukov tarafından kapsamlı bir şekilde incelenen bu madde olan hidrojen klorürü (HCl) seçelim. Bu maddenin molekülü polardır. Hidrojen ve klor atomlarının biraz fazla yükü vardır: bunlardan ilki pozitif, ikincisi ise negatiftir. Çözücü molekülleri, aynı zamanda bir yük kayması (+ ve -) varsa, HCl molekülü etrafında çok kesin bir şekilde yönlendirilirler. Bu moleküllerin zıt kutupları çekilir. Şimdi her şey HCl ve çözücüyü oluşturan iyonlar arasındaki kimyasal etkileşimin ne kadar güçlü olduğuna bağlıdır. Küçükse, madde esas olarak bütün moleküller şeklinde olacaktır ve pratikte elektrik akımı iletmeyecektir. Bunlar eter ve benzen içindeki HCl çözeltileridir. Suda ve diğer az çok polar çözücülerde (örneğin, metil alkol), çözücünün hidrojen klorürde bulunan iyonlarla etkileşimi büyüktür. Örneğin, hidrojen katyonu H+ tek başına var olamaz: bu katyon (proton), su molekülüne o kadar sıkı bağlanır ki, yalnızca bir hidronyum iyonu şeklinde bulunur:

H+ + H2O  H3O+ Polar çözücülerin molekülleri, maddenin molekülündeki katyon ve anyonun birbirine bağlanmasından daha fazla iyonlara çekilir. Sonuç olarak, elektrolit ayrışır: HCl ⇄ H+ + Cl– veya daha kesin olarak, iyonlar çözeltide çözücü molekülleri ile kompleks halinde bulunur, örneğin 4H2O ile Cu2+ iyonu gibi; Fe2+c 6H2O, vb. Bu, ayrı ayrı alındığında çözücü ve çözünenin özelliklerine kıyasla çözeltinin özelliklerindeki değişimi belirler. I. A. Kabalukov, çeşitli çözümlerle ilgili bir dizi temel çalışma gerçekleştirdi. Çalışmasının sonuçları, çözeltiler teorisinin sınırlarını genişletmeyi ve onu birkaç çözücüden oluşan karışık ortamlar da dahil olmak üzere tüm sulu ve susuz ortamlara genişletmeyi mümkün kıldı. Bu, çözeltideki iyon teorisinin daha da geliştirilmesine, çözeltilerin elektrik yüklerini iletme kabiliyetine vb. güçlü bir ivme kazandırdı.