Изыскания криоскопических, осмотических и эбулиоскопических явлений дали много ценной информации химикам. Но в некоторых случаях получались необычные итоги, которые не укладывались ни в какие теории. Получалось, скажем, что в разбавленных раст-ах поваренной соли число "молекул" в два раза больше, чем вычисленное по формуле NaCl, в раст-ах CaCl2 - втрое больше и т.д. Дозволено было бы предположить, что указанные вещества при растворении в воде распадаются на несколько частей - как говорят химики, претерпевают диссоциацию (от лат. dissociation - "разъединение", "распределение"). Такие явления тогда были знамениты: в частности, при нагревании хлорида аммония он возгоняется с разложением на 2 молекулы: NH4Cl ? NH3 + HCl. Однако распад при нагревании объяснить гораздо проще: энергия, нужная для диссоциации, черпается за счет тепловой энергии. А вот откуда берется энергия, когда соль растворяется в воде при комнатной температуре, никто объяснить не мог. Температура раствора зачастую примерно не изменяется. Свыше того, при растворении некоторых солей в воде раствор крепко нагревается.
В 1887 году ученый Аррениус, изучая электропроводность водных раст-ов, в работе под названием "О диссоциации растворенных в воде веществ", высказал предположение, что некоторые вещества в раст-ах расположились в виде заряженных частиц - ионов, независимо от того, пропускается электричество через раствор либо нет. Эта догадка поясняла, с одной стороны, отчего растворы определенных веществ (электролитов) проводят электричество, с иной - увеличение числа частиц в растворе. Измерения продемонстрировали также, что полный распад на заряженные ионы происходит лишь в очень разбавленных раст-ах. В свыше концентрированных электролиты вели себя так, как словно они распадаются на ионы лишь отчасти. Тем не менее множество ученых идею о диссоциации в раст-ах не приняли. Чай в конце XIX в. еще не было ясного понимания, чем ионы различаются от нейтральных атомов. Казалось немыслимым, что, скажем, хлорид натрия в воде может существовать в виде отдельных ионов натрия и хлора: как известно, натрий буйно реагирует с водой, а раствор хлора имеет желто-зеленый цвет и ядовит. Неудивительно, что Аррениус, высказавший свои взоры в диссертации, получил на нее дрянные отзывы. К числу самых непримиримых противников Аррениуса принадлежал Д. И. Менделеев, сформировавший "химическую" теорию раст-ов - в различие от "физической" теории Аррениуса.
Менделеев считал, что в раст-ах происходят, по сути, химические взаимодействия между растворенным веществом и растворителем, тогда как по теории Аррениуса водные растворы представляли собой механическую смесь ионов и дистилированной воды. В 1889 год Менделеев опубликовал заметку «о диссоциации растворенных веществ", в которой поставил под сомнение са факт существования ионов в раст-ах электролитов. "Сберегая все то, что приобретено в отношении к пониманию раст-ов, - писал он, - мне кажется, дозволено оставить в стороне догадку об специальном виде диссоциации - на ионы, совершающейся с электролитами при образовании слабых раст-ов". Правда Менделеев, осуждая теорию Аррениуса, во многом оказался не водительских прав, в его рассуждениях все же была доля истины: растворенные вещества подлинно зачастую взаимодействуют с растворителем. Спор между последователями и противниками Аррениуса длился не 1 год. И, как это зачастую бывает в науке, в ожесточенном споре между последователями физической и химической теории правы оказались обе стороны. Очень крепкое взаимодействие между ионами и молекулами растворителя дает энергию, которая необходима для уничтожения кристаллической решетки веществ-электролитов, скажем поваренной соли. В случае водных раст-ов эта энергия именуется энергией гидратации, и эта энергия может иметь грандиозные значения.
Так, энергия гидратации ионов Cl- равна 352 кДж/моль, ионов Na+ - 423 кило Дж/моль, ионов Н+ - 1109 кило Дж/моль, ионов кальция Ca2+ - 1615 кДж/моль. Для сопоставления: чтобы разорвать связь между атомами в молекуле хлора, необходимо всего 242 кило Дж/моль. Чтобы разъединить анионы и катионы в кристаллах электролитов, тоже необходимо затратить много энергии (она именуется энергией кристаллической решетки) - 788 килоДж/моль для NaCl, 1044 кДж/моль для LiF, 2240 кило Дж/моль для CaCl2 и т. д. Если суммарная энергия гидратации катионов и анионов при образовании раствора больше энергии кристаллической решетки, то растворение будет сопровождаться нагреванием, а если поменьше - охлаждением раствора. Именно следственно при растворении в воде таких веществ, как LiCl, безводный CaCl2, и многих иных раствор нагревается, а при растворении NH4NO3, KNO3, KCl, и некоторых иных - охлаждается. Охлаждение может быть таким мощным, что стакан, в котором делают раствор, снаружи покрывается росой либо даже примерзает к мокрому столу.
Добавить комментарий
Статьи по авто тематике
Комментарии