Что представляет собой морская вода, молоко, проволока из стали - индивидуальные вещества, или же они состоят из нескольких компонентов? В нашей статье мы ознакомимся со свойствами растворов - наиболее распространенных физико-химических систем, имеющих переменный состав. Они могут содержать несколько компонентов. Так, молоко - это органический раствор, содержащий воду, капли жира, молекулы белка и минеральных солей. Что такое раствор и как его можно получить? На этот и другие вопросы мы ответим в нашей статье.

Применение растворов и их роль в природе

Обмен веществ в биогеоценозах осуществляется в виде взаимодействия соединений, растворенных в воде. Например, всасывание почвенного раствора корнями растений, накопление крахмала в результате фотосинтеза у растений, пищеварительные процессы животных и человека - все они представляют собой реакции, протекающие в химических растворах. Невозможно представить современные отрасли: космическое и авиастроение, военную промышленность, атомную энергетику без применения сплавов - твердых растворов с уникальными техническими характеристиками. Несколько газов также могут образовывать смеси, которые мы можем назвать растворами. Например, воздух - это физико-химическая система, которая содержит такие компоненты как азот, кислород, углекислый газ и т. д.

Что такое раствор?

Смешивая между собой сульфатную кислоту и воду, получим ее водный раствор. Рассмотрим, из чего он состоит. Мы обнаружим растворитель - воду, растворенное вещество - серную кислоту и продукты их взаимодействия. К ним относятся катионы водорода, гидросульфат - и Состав физико-химической системы, состоящей из растворителя и компонентов, будет зависеть не только от того, какое вещество является растворителем.

Наиболее распространенный и важный растворитель - это вода. Большое значение имеет и природа растворяемых компонентов. Их можно условно разделить на три группы. Это практически нерастворимые соединения, малорастворимые и хорошо растворимые. Последняя группа является наиболее важной. К ней относится большинство солей, кислоты, щелочи, спирты, моносахариды. Малорастворимые соединения тоже встречаются в природе достаточно часто. Это гипс, азот, метан, кислород. Практически нерастворимыми в воде будут металлы, благородные газы: аргон, гелий и т. д., керосин, масла.

Как количественно выразить растворимость соединения

Концентрация насыщенного раствора - наиболее важная величина, показывающая Ее выражают величиной, численно равной массе соединения в 100 г раствора. Например, дезинфицирующее медицинское средство - салициловый спирт продается в аптеках в виде 1 % спиртового раствора. Это значит, что в 100 г раствора содержится 1 грамм действующего вещества. Какую наибольшую массу хлорида натрия можно растворить в 100 г растворителя при определенной температуре? Найти ответ на этот вопрос можно с помощью специальной таблицы кривых растворимости твердых соединений. Так, при температуре 10 ⁰С можно растворить 38 г поваренной соли в 100 г воды, при 80 ⁰С - 40 г вещества. Как сделать раствор разбавленным? Нужно прилить к нему определенный объем воды. Увеличить концентрацию физико-химической системы можно, выпаривая раствор, или же, прибавляя к нему определенную порцию растворяемого соединения.

Виды растворов

При определенной температуре система может пребывать в равновесии с растворяемым соединением в виде его осадка. В этом случае говорят о насыщенном растворе. Как сделать раствор насыщенным? Для этого нужно обратиться к таблице растворимости твердых веществ. Например, поваренную соль массой 31 г вводят в воду при температуре 20 ºС и нормальном давлении, затем хорошо размешивают. При дополнительном нагревании и введении дополнительной порции соли ее избыток обеспечивает образование пересыщенного раствора. Остывание системы приведет к процессу выпадения кристаллов хлорида натрия. Разбавленными будут называться такие растворы, в которых концентрация соединений по сравнению с объемом растворителя будет достаточной малой. Например, физиологический раствор, входящий в состав кровяной плазмы и применяемый в медицине после перенесенных хирургических вмешательств, представляет собой 0,9 % раствор хлорида натрия.

Механизм растворения веществ

Рассмотрев вопрос, что такое раствор, определим, какие процессы лежат в основе его образования. В основе явления растворения веществ мы видим взаимодействие как физических, так и химических превращений. Главную роль в них играет явление разрушения химических связей: ковалентных полярных или ионных, в молекулах растворяемого соединения. Физический аспект разрыва связей выражается в поглощении энергии. Также происходит взаимодействие частиц растворителя с молекулами растворенного вещества, называемое сольватацией, в случае водных растворов - гидратацией. Оно сопровождается не только возникновением новых связей, но и выделением энергии.

В нашей статье мы рассмотрели вопрос, что такое раствор, а также выяснили механизм образования растворов и их значение.

Некоторые лекарственные средства пользуются особенной популярностью среди пациентов и врачей. Многие из них можно легко приобрести в свободном доступе без рецепта и использовать без консультации со специалистом. Как раз к таким препаратам относится раствор хлорида натрия, известный также как физиологический раствор. Это средство широко применяется для наружного и внутреннего применения, а также для внутривенного введения. Давайте поговорим о том, что собой представляет физиологический раствор, приготовление его обсудим, применение и состав чуть более подробно.

Что такое физиологический раствор, состав его какой?

Физиологический раствор представляет собой не что иное, как водный раствор соли – натрия хлорида. В промышленных фармакологических условиях для его приготовления используют дистиллированную воду, несколько разновидностей солей, а также глюкозу и некоторое количество углекислого газа, позволяющего избежать осадка.

Домашний вариант физиологического раствора в большей части случаев готовится из воды и поваренной соли. Такой раствор годится в основном для наружного применения.

Где требуется физиологический раствор, применение его какое?

Медики применяют раствор для проведения реанимационных мероприятий. Ним разводят самые разные медикаменты, а также используют для хранения глазных линз.
Физиологический раствор вводят большей частью в форме капельниц, также его могут применять в составе клизм. Основным показанием к капельному введению считают обезвоживание, интоксикацию, токсикоз беременных, чрезмерную отечность и кровопотерю. В серьезных ситуациях физиологический раствор вполне способен стать заменителем крови.

Физраствор – это отличная основа для разведения различных медикаментов, как для капельниц, так и для инъекций внутримышечного и подкожного типа. Также на его основе готовят ингаляции. При использовании физиологического раствора для разведения медикаментов, он позволяет достичь нужной концентрации препарата и уменьшить болезненность такой процедуры.

Еще медики частенько применяют физиологический раствор для пропитки повязок, которые накладывают на гнойные раны для улучшенного оттока гноя.

Физиологический раствор применение в домашних условиях

Домашний физиологический раствор поваренной соли может использоваться для внутреннего потребления. Его можно пить для устранения последствий теплового удара, отравлений и обезвоживания.

Такое средство отлично подходит для при ринитах самого разного типа (в том числе и аллергического). Физиологический раствор замечательно разжижает содержимое носа, облегчает носовое дыхание и смягчает слизистые. Его можно применять при гайморите.

Данное лекарственное средство отлично подходит для промывания глаз, такие процедуры помогут пациентам с воспалительными процессами (к примеру, с конъюнктивитом) и аллергией. В нем можно еще и хранить контактные линзы.

Физиологический раствор часто советуют применять для проведения ингаляций с небулайзером. Такое средство может применяться для разведения лекарств, а при аллергии его рекомендуют применять в чистом виде. При таких процедурах физиологический раствор замечательно разжижает мокроту и снимает раздражение.

Также в домашних условиях можно использовать такое нехитрое лекарство для промывания ранок, если под рукой нет прочих антисептиков.

Приготовление физиологического раствора

Аптечный физиологический раствор изготавливается на основе дистиллированной воды. Но чтобы совершать промывания и ингаляции, можно сделать такое средство и своими силами. В основе домашнего физиологического раствора должна находиться кипяченая вода (если вы используете бутылированную воду, можете ее не кипятить).

Лучше всего подогреть воду до тридцати семи-сорока градусов. Растворите в литре воды девять грамм соли – при отсутствии точных весов используйте чайную ложечку поваренной соли (с горкой). Отдайте предпочтение белой очищенной соли, всыпьте ее в подогретую воду и перемешивайте до тех пор, пока соль полностью не растворится. Если в жидкости просматривается примесь и/или осадок, профильтруйте ее.

Такой домашний физиологический раствор можно хранить недолго – не более суток.

Физиологический раствор в народной медицине

Если вы собираетесь использовать физиологический раствор для промывания носа, добавьте к нему капельку йода. Так его уникальные антисептические качества будут более выраженными. Такое средство можно просто влить в пустой чистый флакончик со спринцовкой и брызгать в нос по необходимости. Также можно втягивать раствор носом. Маленьким детям физиологический раствор советуют использовать для впрыскиваний и закапываний, ведь промывание у малышей может стать причиной отита.

Домашний физраствор может использоваться для смягчения и растворения корочек в носовых ходах у новорожденных деток. Его закапывают буквально по одной-две капельки, а спустя некоторое время проводят очистку носа ватными жгутиками.

Домашний физиологический раствор может использоваться и для профилактики и для лечения обезвоживания у детей и взрослых. Такое средство будет полезно при активной потере жидкости организмом – во время поноса, рвоты, высокой температуры и пр. Для коррекции обезвоживания в воде нужно развести не только соль, но и сахар. На литр воды используйте по чайной ложечке соли и сахара.

Физиологический раствор, приготовленный в домашних условиях, может стать неплохим подспорьем в лечении и профилактике многих патологических состояний.

В копилке знаний каждого опытного строителя есть несколько рецептов растворов, которые могут применяться для тех или иных работ. Каждый строительный раствор имеет свои особенности, состав, достоинства и недостатки. Выпуск сухих смесей значительно упростил работы по приготовлению этого вещества, ведь теперь достаточно добавить в сухой порошок необходимое количество воды и хорошо размешать ингредиенты. Но все же тем, кто планирует заниматься строительством или ремонтом, необходимо знать основную информацию об этой области.

Что представляет собой строительный раствор? Это смесь из нескольких компонентов. Обязательными являются – мелкозернистый наполнитель, вяжущее вещество, а также вода. Такой раствор часто путают с бетоном, в который, кроме перечисленных компонентов, добавляют еще и заполнитель крупной фракции (гравий, щебень). Профессионалы знают, что это разные субстанции со своими областями применения.

Мелкозернистый раствор применяется в строительных и ремонтных работах уже очень давно, его разновидность обнаружена даже при изучении египетских пирамид. Современная продукция подвергается подробной классификации, выделяются виды, предназначенные для разных работ.

Для тех, кто не имеет профессионального образования, важно знать, что по сфере применения строительные растворы делятся на кладочные, отделочные и специальные.

• Кладочные, о чем говорит и название, используются при кладке стен из кирпича, камня. Приготовить такой раствор можно из готовой сухой смеси (что очень удобно, сокращает время), а также из цемента, песка и воды. Имеет большое значение крупность и чистота песка, качество цемента.
• Отделочная субстанция используется штукатурами. Смеси могут иметь и дополнительные свойства, например, служить для декорирования стен.
• Звукоизолирующими, теплоизоляционными свойствами обладают специальные растворы с дополнительными добавками. В основном это смеси современного вида, их применение улучшает качество строительства и говорит о высоком профессионализме. Популярностью пользуются смеси с пластифицирующими добавками, они делают раствор более пластичным, удобным в работе. Стены, проштукатуренные такой отделкой, будут более ровными и аккуратными. Существуют также добавки для работы в зимнее время, они ускоряют затвердение. Морозостойкость обозначается специальной маркировкой.

Классифицируются растворы и по виду вяжущего вещества. Производятся смеси цементные, известковые, гипсовые, а также смешанного типа. Если в составе только один вид вяжущего компонента, такой раствор считается простым, если несколько – сложным. Вид компонентов влияет на способ приготовления раствора из сухой смеси. Тому, кто будет готовить и использовать субстанцию, следует соблюсти необходимо пропорцию, время приготовления. Для безопасности работы следует выбирать продукцию известных, авторитетных производителей, которые включают в состав только экологически чистые вещества. И даже при соблюдении данного условия готовить раствор из сухих смесей нужно в защитной маске, чтобы при смешивании порошок не попал в органы дыхания.

Искусственный каменный материал, полученный в результате затвердевания смеси, состоящей из вяжущего, воды, мелкого заполнителя и добавок

Искусственный каменный материал, полученный при отвердевании рационально подобранной и тщательно перемешанной смеси вяжущего, воды и песка

Смеси вяжущих, мелких заполнителей, воды и добавок, приобретающие в результате процесса твердения камнеподобную структуру

168.Строительные растворы классифицируют по:

назначению

виду вяжущего

плотности

169.Растворы по назначению различают:

кладочные

штукатурные

специальные

170.Специальные растворы делят на …

декоративные, тампонажные

гидроизоляционные, теплоизоляционные

рентгенозащитные

171.Тяжелые растворы …

имеют плотность более 1500

изготавливают на кварцевом песке

применяют для кладочных и штукатурных работ

172Легкие растворы …

имеют плотность менее 1500

изготавливают на пористом заполнителе и с порообразующими добавками

изготавливают с применением песков, полученных дроблением шлаков,

173.Для каменной кладки наружных стен применяют растворы …

цементные

цементно-известковые

марок 10, 25, 50 и 100

174.Внутреннюю штукатурку стен при влажности воздуха помещений до 60% выполняют из растворов …

цементно-известковых

гипсовых, известковых

известково-гипсовых

175.К важнейшим свойствам растворной смеси относятся …

удобоукладываемость (подвижность)

водоудерживающая способность

связность (расслаиваемость)

176.Строительные растворы для каменной кладки наружных стен и наружной штукатурки имеют марки по морозостойкости …

F10, F15, F25, F35, F50

177.Прочность при сжатии (марку) для цементных растворов определяют в возрасте …

в том же возрасте, что и прочность обычного тяжелого бетона

не ранее 4-х недель

178.Строительные растворы по прочности при сжатии в 28-суточном возрасте делят на марки …

М4, М10, М25, М50, М75, М100, М150, М200

179.Прочность цементного раствора при отсутствии отсоса воды определяется:

теми же факторами, что и прочность бетона

активностью цемента, качеством заполнителей

цементно-водным отношением

180.В состав строительных растворов в качестве водоудерживающей добавки вводят:

известь, метилцеллюлозу

золу ТЭС, диатомит

глину, молотый доменный шлак

белых и цветных цементов

дробленых белых и цветных горных пород

слюды, дробленого стекла

182.Сухие строительные растворные смеси отличаются от традиционных растворов:

стабильностью свойств

сокращением количества технологических операции для приготовления раствора

лучшими показателями технологичности и функциональных свойств

Дисперсные системы

Чистые вещества в природе встречаются очень редко. Смеси разных веществ в различных агрегатных состояниях могут образовывать гетерогенные и гомогенные системы - дисперсные системы и растворы.
Дисперсными называют гетерогенные системы, в которых одно вещество в виде очень мелких частиц равномерно распределено в объеме другого.
То вещество, которое присутствует в меньшем количестве и распределено в объеме другого, называют дисперсной фазой . Она может состоять из нескольких веществ.
Вещество, присутствующее в большем количестве, в объеме которого распределена дисперсная фаза, называют дисперсионной средой . Между ней и частицами дисперсной фазы существует поверхность раздела, поэтому дисперсные системы называют гетерогенными (неоднородными).
И дисперсионную среду, и дисперсную фазу могут представлять вещества, находящиеся в различных агрегатных состояниях - твердом, жидком и газообразном.
В зависимости от сочетания агрегатного состояния дисперсионной среды и дисперсной фазы можно выделить 9 видов таких систем.

По величине частиц веществ, составляющих дисперсную фазу, дисперсные системы делят на грубодисперсные (взвеси) с размерами частиц более 100 нм и тонкодисперсные (коллоидные растворы или коллоидные системы) с размерами частиц от 100 до 1 нм. Если же вещество раздроблено до молекул или ионов размером менее 1 нм, образуется гомогенная система - раствор. Она однородна (гомогенна), поверхности раздела между частицами и средой нет.

Уже беглое знакомство с дисперсными системами и растворами показывает, насколько они важны в повседневной жизни и в природе.

Судите сами: без нильского ила не состоялась бы великая цивилизация Древнего Египта; без воды, воздуха, горных пород и минералов вообще бы не существовала живая планета - наш общий дом - Земля; без клеток не было бы живых организмов и т. д.

Классификация дисперсных систем и растворов

Взвеси

Взвеси - это дисперсные системы, в которых размер частиц фазы более 100 нм. Это непрозрачные системы, отдельные частицы которых можно заметить невооруженным глазом. Дисперсная фаза и дисперсионная среда легко разделяются отстаиванием. Такие системы разделяют на:
1) эмульсии (и среда, и фаза - нерастворимые друг в друге жидкости). Это хорошо известные вам молоко, лимфа, водоэмульсионные краски и т. д.;
2) суспензии (среда - жидкость, а фаза - нерастворимое в ней твердое вещество). Это строительные растворы (например, «известковое молоко» для побелки), взвешенный в воде речной и морской ил, живая взвесь микроскопических живых организмов в морской воде - планктон, которым питаются гиганты-киты, и т. д.;
3) аэрозоли - взвеси в газе (например, в воздухе) мелких частиц жидкостей или твердых веществ. Различают пыли, дымы, туманы. Первые два вида аэрозолей представляют собой взвеси твердых частиц в газе (более крупные частицы в пылях), последний - взвесь мелких капелек жидкости в газе. Например, природные аэрозоли: туман, грозовые тучи - взвесь в воздухе капелек воды, дым - мелких твердых частиц. А смог, висящий над крупнейшими городами мира, также аэрозоль с твердой и жидкой дисперсной фазой. Жители населенных пунктов вблизи цементных заводов страдают от всегда висящей в воздухе тончайшей цементной пыли, образующейся при размоле цементного сырья и продукта его обжига - клинкера. Аналогичные вредные аэрозоли - пыли - имеются и в городах с металлургическими производствами. Дым заводских труб, смоги, мельчайшие капельки слюны, вылетающие изо рта больного гриппом, также вредные аэрозоли.
Аэрозоли играют важную роль в природе, быту и производственной деятельности человека. Скопления облаков, обработка полей химикатами, нанесение лакокрасочных покрытий при помощи пульверизатора, распыление топлив, выработка сухих молочных продуктов, лечение дыхательных путей (ингаляция) - примеры тех явлений и процессов, где аэрозоли приносят пользу. Аэрозоли - туманы над морским прибоем, вблизи водопадов и фонтанов, возникающая в них радуга доставляет человеку радость, эстетическое удовольствие.
Для химии наибольшее значение имеют дисперсные системы, в которых средой является вода и жидкие растворы.
Природная вода всегда содержит растворенные вещества. Природные водные растворы участвуют в процессах почвообразования и снабжают растения питательными веществами. Сложные процессы жизнедеятельности, происходящие в организмах человека и животных, также протекают в растворах. Многие технологические процессы в химической и других отраслях промышленности, например получение кислот, металлов, бумаги, соды, удобрений, протекают в растворах.

Коллоидные системы

Коллоидные системы - это такие дисперсные системы, в которых размер частиц фазы от 100 до 1 нм. Эти частицы не видны невооруженным глазом, и дисперсная фаза и дисперсионная среда в таких системах отстаиванием разделяются с трудом.
Их подразделяют на золи (коллоидные растворы) и гели (студни).
1. Коллоидные растворы, или золи. Это большинство жидкостей живой клетки (цитоплазма, ядерный сок - кариоплазма, содержимое органоидов и вакуолей) и живого организма в целом (кровь, лимфа, тканевая жидкость, пищеварительные соки, гуморальные жидкости и т. д.). Такие системы образуют клеи, крахмал, белки, некоторые полимеры.
Коллоидные растворы могут быть получены в результате химических реакций; например, при взаимодействии растворов силикатов калия или натрия («растворимого стекла») с растворами кислот образуется коллоидный раствор кремниевой кислоты. Золь образуется и при гидролизе хлорида железа (Ш) в горячей воде. Коллоидные растворы внешне похожи на истинные растворы. Их отличают от последних по образующейся «светящейся дорожке» - конусу при пропускании через них луча света.

Это явление называют эффектом Тиндаля . Более крупные, чем в истинном растворе, частицы дисперсной фазы золя отражают свет от своей поверхности, и наблюдатель видит в сосуде с коллоидным раствором светящийся конус. В истинном растворе он не образуется. Аналогичный эффект, но только для аэрозольного, а не жидкого коллоида, вы можете наблюдать в кинотеатрах при прохождении луча света от киноаппарата через воздух кинозала.

Частицы дисперсной фазы коллоидных растворов нередко не оседают даже при длительном хранении из-за непрерывных соударений с молекулами растворителя за счет теплового движения. Они не слипаются и при сближении друг с другом из-за наличия на их поверхности одноименных электрических зарядов. Но при определенных условиях может происходить процесс коагуляции.

Коагуляция - явление слипания коллоидных частиц и выпадения их в осадок - наблюдается при нейтрализации зарядов этих частиц, когда в коллоидный раствор добавляют электролит. При этом раствор превращается в суспензию или гель. Некоторые органические коллоиды коагулируют при нагревании (клей, яичный белок) или при изменении кислотно-щелочной среды раствора.

2. Гели , или студни, представляющие собой студенистые осадки, образующиеся при коагуляции золей. К ним относят большое количество полимерных гелей, столь хорошо известные вам кондитерские, косметические и медицинские гели (желатин, холодец, желе, мармелад, торт «Птичье молоко») и конечно же бесконечное множество природных гелей: минералы (опал), тела медуз, хрящи, сухожилия, волосы, мышечная и нервная ткани и т. д. Историю развития жизни на Земле можно одновременно считать историей эволюции коллоидного состояния вещества. Со временем структура гелей нарушается - из них выделяется вода. Это явление называют синерезисом .

Растворы

Раствором называют гомогенную систему, состоящую из двух и более веществ.
Растворы всегда однофазны, то есть представляют собой однородный газ, жидкость или твердое вещество. Это связано с тем, что одно из веществ распределено в массе другого в виде молекул, атомов или ионов (размер частиц менее 1 нм).
Растворы называют истинными , если требуется подчеркнуть их отличие от коллоидных растворов.
Растворителем считают то вещество, агрегатное состояние которого не изменяется при образовании раствора. Например, вода в водных растворах поваренной соли, сахара, углекислого газа. Если же раствор образовался при смешении газа с газом, жидкости с жидкостью и твердого вещества с твердым, растворителем считают тот компонент, которого больше в растворе. Так, воздух - это раствор кислорода, благородных газов, углекислого газа в азоте (растворитель). Столовый уксус, в котором содержится от 5 до 9% уксусной кислоты, представляет собой раствор этой кислоты в воде (растворитель - вода). Но в уксусной эссенции роль растворителя играет уксусная кислота, так как ее массовая доля составляет 70- 80%, следовательно, это раствор воды в уксусной кислоте.

При кристаллизации жидкого сплава серебра и золота можно получить твердые растворы разного состава.
Растворы подразделяют на:
молекулярные - это водные растворы неэлектролитов - органических веществ (спирта, глюкозы, сахарозы и т. д.);
молекулярно-ионные - это растворы слабых электролитов (азотистой, сероводородной кислот и др.);
ионные - это растворы сильных электролитов (щелочей, солей, кислот - NaOH, K 2 S0 4 , HN0 3 , НС1О 4).
Раньше существовали две точки зрения на природу растворения и растворов: физическая и химическая. Согласно первой растворы рассматривали как механические смеси, согласно второй - как нестойкие химические соединения частиц растворенного вещества с водой или другим растворителем. Последняя теория была высказана в 1887 г. Д. И. Менделеевым, который посвятил исследованию растворов более 40 лет. Современная химия рассматривает растворение как физико-химический процесс, а растворы как физико-химические системы.
Более точное определение раствора таково:
Раствор - гомогенная (однородная) система, состоящая из частиц растворенного вещества, растворителя и продуктов их взаимодействия.

Поведение и свойства растворов электролитов, как вы хорошо знаете, объясняет другая важнейшая теория химии - теория электролитической диссоциации, разработанная С. Аррениусом, развитая и дополненная учениками Д. И. Менделеева, и в первую очередь И. А. Каблуковым.

Вопросы для закрепления:
1. Что такое дисперсные системы?
2. При повреждении кожи (ранке) наблюдается свертывание крови - коагуляция золя. В чем сущность этого процесса? Почему это явление выполняет защитную функцию для организма? Как называют болезнь, при которой свертывание крови затруднено или не наблюдается?
3. Расскажите о значении различных дисперсных систем в быту.
4. Проследите эволюцию коллоидных систем в процессе развития жизни на Земле.