РАСТВОРЫ

РАСТВОРЫ молекулярные, однородные по своим хим., физическим и физико-химическим свойствам системы, состоящие из растворителя и равномерно распределённых в нём молекул растворённого вещества. Молекулярные Р. не расслаиваются на свои составные части при любой длительности стояния, т. к. по размерам молекулы растворителя и растворённого вещества близки между собой. Этим молекулярные Р. отличаются от ложных Р.: эмульсий, суспензий и коллоидных Р., которые представляют собой распределённые в дисперсионной среде частицы, состоящие из многих молекул. Суспензии и эмульсии легко расслаиваются. Примерами молекулярных Р. являются Р. в воде: сахара, спирта углекислого газа и др. Яичный белок и крахмальный клейстер - примеры коллоидных Р. Типичная суспензия - взвесь глины в воде. К эмульсиям относится, напр., смесь масла и воды. Встречаются системы, соединяющие в себе свойства одновременно и молекулярных и ложных Р., как, напр., молоко. В нём молочный сахар молекулярно растворён, а жир лишь эмульгирован в воде и поэтому всплывает наверх, казеин же - коллоид, свёртывающийся при скисании молока.

Большинство процессов, идущих в природе и технике, в клетках живых организмов и окружающей их среде, совершается в Р. различных систем. К Р. принадлежат: кровь, желудочный сок и моча ж-ных, клеточный сок р-ний и жидкость, окружающая корни в почве, все природные воды и значительная часть продукции хим. промышленности, в том числе многие лекарства. Твёрдыми Р. считаются многочисленные минералы и металлические сплавы. К газообразным Р. относят воздух. Но обычно под Р. понимают жидкие Р. Последние, по современным представлениям, вытекающим из теории Д. И. Менделеева (1887), являются нестойкими хим. соединениями. Это означает, что молекулы растворённого вещества не просто распределены среди молекул растворителя, а вступают с ним в определённое взаимодействие, образуя гидраты (в случае водных Р.) или вообще сольваты (для др. жидкостей). На хим. взаимодействие растворённого вещества и растворителя указывает, между прочим, выделение или поглощение тепла при реакциях растворения. Так, растворение аммиачной селитры (NH₄NО₃) вызывает охлаждение Р., ибо на каждую грамм-молекулу этой соли поглощается во время растворения 6,3 большой калории. Наоборот, растворение безводной соды (Na₂CО₃) сопровождается повышением температуры Р., так как при этом выделяется 5,6 большой калории на 1 грамм-молекулу.

Концентрацию Р. выражают в процентах, молях и эквивалентах. В свою очередь, процентное выражение концентрации Р. может быть весовым (число г растворённого вещества в 100 г растворителя) или объёмным (число г растворённого вещества в 100 мл растворителя). Молярный Р. содержит 1 грамм-молекулу растворённого вещества в 1 л растворителя. Растворы, содержащие 1 грамм-эквивалент растворённого вещества в 1 л растворителя, называются нормальными. Молярные Р. в равных объёмах содержат одинаковое число молекул. Нормальные Р. реагируют друг с другом в равных объёмах, что положено в основу объёмных методов количественного хим. анализа.

Различные вещества неодинаково растворяются даже в одном и том же растворителе; причины этого ещё точно не известны. Как правило, растворимость твёрдых веществ в жидкостях увеличивается с повышением темп-ры, что видно на примере хлористого калия:

Напротив, растворимость газов растёт с уменьшением темп-ры растворителя. Повышение давления, обычно мало влияющее на растворимость твёрдых тел, усиливает до известных пределов растворимость газов.

Темп-pa кипения Р. выше, а замерзания - ниже, чем чистых растворителей, причём как повышение точки кипения Р., так и понижение точки их замерзания в общем пропорционально концентрации Р. Все растворённые вещества делятся на электролиты и неэлектролиты. Молекулы первых в Р. в значительной части или даже почти полностью распадаются на ионы с противоположным знаком электрического заряда. Этот процесс называется электролитической диссоциацией (см.). К электролитам относятся все минеральные соли, кислоты, щёлочи и соли органических кислот. К слабым электролитам принадлежат аминокислоты. Неэлектролитами является большинство органических соединений. В равных концентрациях Р. электролитов значительно сильнее повышают свою точку кипения и понижают точку замерзания, чем Р. неэлектролитов. Напр., если сравнить молярные Р. сахарозы (342 г в 1 л), этилового спирта (46 з в 1 л) и хлористого натрия (58,5 а в 1 л), то понижение точки замерзания для первых двух Р. составит - 1,86°, для третьего значительно больше - 3,36°. Поскольку Р. каждого из перечисленных веществ в одинаковых объёмах содержат равное число молекул, то лишь электролитическая диссоциация NaCl объясняет гораздо более низкую точку его замерзания.

Клеточный сок р-ний содержит нек-рое количество электролитов, вследствие чего точка замерзания его лежит ниже, чем воды; это защищает молодые проростки от небольших заморозков весной.

Если Р. отделить от чистого растворителя или менее концентрированного Р. полупроницаемой перегородкой, то обнаружится явление осмоса - движение молекул растворителя через перегородку в более концентрированный Р. Полупроницаемыми перегородками считаются животный и рыбий пузырь, пергамент, целлофан, плёнки из коллодия и др. Все они пропускают молекулы растворителя, но задерживают молекулы растворённого вещества. Сущность осмоса состоит в том, что вещество перегородок растворяет молекулы растворителя, но лишено этой способности по отношению к молекулам веществ, находящихся в Р. Следовательно, перегородки вовсе не являются ситами, т. к. не размер их пор влияет на осмос. Вследствие осмоса полупроницаемая перегородка становится выпуклой; развиваемое при этом давление м. б. измерено и выражено в атмосферах. Оно равно такому внешнему давлению, к-рое надо приложить к данному Р. для того, чтобы осмос прекратился. Природа осмотического давления та же, что и давления газового, оно зависит от ударов движущихся частиц растворённого вещества о полупроницаемую перегородку. Установлено, что осмотическое давление Р. равняется газовому, к-рое наблюдалось бы, если растворитель удалить, а растворённое вещество в форме газа заняло бы тот же объём и при той же темп-ре, что и Р. Поэтому вернее говорить об осмотическом давлении частиц растворённого вещества, а не Р. Осмотическое давление пропорционально концентрации Р. и абсолютной темп-ре. При этом Р. электролитов обнаруживают в сравнимых концентрациях гораздо большее осмотическое давление, чем Р. неэлектролитов. Молярные Р. последних имеют давление, равное 22,4 атм., независимо от вещества, находящегося в растворе.

Всякая живая клетка обладает нек-рым осмотическим давлением, благодаря к-рому она в состоянии всасывать воду из Р. с меньшим осмотическим давлением. И, наоборот, в Р. с большим осмотическим давлением клетка отдаёт воду. Культурные р-ния обладают осмотическим давлением клеточного сока обычно в пределах 5 - 11 атм. Величина его зависит от особенностей тканей и органов. Напр., чем выше расположен лист, тем больше осмотическое давление его клеточного сока. В корнеплодах, содержащих значительное количество растворимых Сахаров, осмотическое давление достигает огромных величин. Так, для корня моркови оно составляет до 60 атм. В пустынно-солончаковых р-нах встречаются р-ния - солянки с осмотическим давлением порядка 100 - 200 атмосфер.

Осмотическое давление почвенного Р. в незаселённых почвах колеблется обычно в пределах 1 - 3 атм. В подзолистых почвах Р. часто имеет осмотическое давление даже несколько меньше 1 атм. Поскольку растворитель через полупроницаемую перегородку всегда движется из Р. с меньшим осмотическим давлением в Р. с более высоким осмотическим давлением, а оболочки растительных клеток являются полупроницаемыми, разница в осмотическом давлении клеточного сока молодых корней и почвенного Р. определяет так наз. сосущую силу корня. Одной из причин непригодности для культурных р-ний почв засолённых является слишком высокое осмотическое давление почвенного Р. последних. По этой же причине выращивание с.-х. культур в условиях физиологических опытов производится на питательных Р. с незначительной концентрацией солей (1 - 2 г в 1 л воды или на 1 кг песка). Важным свойством Р. является также реакция их - концентрация водородных ионов (рН) (см. Кислотность почвы). Рост р-ний, деятельность микроорганизмов и все биологические процессы в клетках организмов, включая ферментативные превращения веществ, находятся в известной зависимости от реакции раствора (кислой, нейтральной или щелочной). Поэтому изучению и регулированию реакции почвы (см.) - известкованию кислых подзолов и гипсованию солонцов уделяется большое внимание. А. Петербургский

Литература: Бродский А., Физическая химия, 6 изд., т. II, М.-Л., 1948; Вильямс В., Почвоведение (Земледелие с основами почвоведения), 6 изд., М., 1949; Изгарышев Н., Современная теория растворов, М., [1924]; Каблуков И. [и др.], Физическая и коллоидная химия, 4 изд., М., 1949; Максимов Я., Краткий курс физиологии растений, 8 изд.. М., 1948; Некрасов Б., Курс общей химии, 11 изд., М. 1954; Прянишников Д., Избранные сочинения, т. I - Агрохимия, М., 1952; Семенченко В., Современные проблемы теории растворов, Лекции I - XII, М., 1939.

Источники:

1. Сельскохозяйственная энциклопедия. Т. 4 (П - С)/ Ред. коллегия: П. П. Лобанов (глав ред) [и др.]. Издание третье, переработанное - М., Государственное издательство сельскохозяйственной литературы, М. 1955, с. 670