Зарождение и существование жизни связаны с растворами. Усвоение пищи человеком связано с переводом питательных веществ в раствор. Все физиологические жидкости (кровь, лимфа, желчь, моча и др.) в организме также являются растворами. Все биохимические реакции в клетках протекают в растворах.
Растворы — однородные системы, состоящие из двух компонентов или более и продуктов их взаимодействий. Так, например, раствор серной кислоты (Н2SO4) состоит из растворителя — воды (первый компонент), растворенного вещества — кислоты (второй компонент) и продуктов их взаимодействия — гидратированных ионов: Н+, НO4–, SO42–.
Для приготовления любого раствора необходимы компоненты — растворитель и растворенное вещество.
Растворитель — компонент, который преобладает в растворе и находится в том же агрегатном состоянии, что и раствор.
Растворенное вещество — молекулы которого равномерно распределены между молекулами растворителя.
Роль растворителя могут выполнять вода, этанол (Спирт этиловый♠), эфир, хлороформ, бензол и т.д.
Процесс растворения часто сопровождается выделением тепла (например, растворение едких щелочей в воде) и его поглощением (например, растворение аммонийных солей).
По агрегатному состоянию растворы различают:
- жидкие (например, раствор натрия хлорида);
- газообразные (например, газы для проведения наркоза);
- твердые (например, бронза — сплав меди и олова).
К жидким относят растворы:
- твердых веществ в жидкостях (например, раствор соли в воде);
- жидкостей в жидкостях (например, раствор этанола в воде);
- газов в жидкостях (например, раствор углекислого газа в воде).
Наиболее важными и распространенными в лабораторной практике считают водные растворы.
Растворимость — свойство веществ растворяться в воде или других растворителях. По растворимости в воде все вещества делят на три группы:
- хорошо растворимые;
- малорастворимые;
- практически нерастворимые.
Растворимость в первую очередь зависит от природы вещества. Количественно растворимость выражают числом граммов вещества, которые можно максимально растворить в 100 г растворителя или раствора при данной температуре. Это количество называют коэффициентом растворимости, или растворимостью вещества.
Раствор, в котором при данной температуре не происходит дальнейшего растворения вещества, называют насыщенным. Чтобы приготовить насыщенный раствор, надо в воду при данной температуре добавлять при помешивании вещество до тех пор, пока не образуется осадок, то есть избыток вещества останется нерастворенным. Такой раствор находится в равновесии с избытком растворенного вещества; он содержит максимально возможное (при данных условиях) количество растворенного вещества.
Если концентрация раствора не достигает концентрации насыщения при данных условиях, то раствор называют ненасыщенным. В таких растворах возможно дальнейшее растворение вещества.
Понятие «насыщенные растворы» следует отличать от понятия «концентрированные растворы». Концентрированными называют растворы с высоким содержанием растворенного вещества, сопоставимым с количеством растворителя. Например, в 100 г воды растворено 30 г калия хлорида. Это концентрированный раствор, так как 30 и 100 г — сравнимые величины.
Разбавленными называют растворы, содержащие очень малое количество растворенного вещества по сравнению с растворителем. Например, в 100 г воды растворено 0,1 г калия хлорида. Это разбавленный раствор (0,1 г калия хлорида очень мало по сравнению со 100 г воды).