РАВНОВЕСИЯ В РАСТВОРАХ

В этом разделе будут рассмотрены самые общие признаки химических процессов, которыми сопровождается образование раствора и которые могут протекать в растворах. Но прежде всего надо остановиться на особенностях протекания этих процессов и разобраться в вопросе — а есть ли вообще какие-либо особые черты химических реакций в растворах? И отличаются ли они чем-либо от реакций, скажем, в газовой фазе?

Процессы в растворах

Предупреждаю: любители категоричности разочаруются в своих надеждах ознакомиться с окончательным определением понятия «процесс в растворах». Впрочем, только ли в приложении к растворам свойственна известная неопределенность понятия «химическое взаимодействие»? Ведь одно из наиболее естественных и логичных определений этого понятия — взаимодействие электронных облаков реагирующих атомов либо молекул. Определение и впрямь не очень конкретное.

Неопределенность эта вытекает уже хотя бы из того, что плотность вероятности электронного облака в атоме ни в одной точке, даже значительно отдаленной от ядра, не равна нулю. Действительно, по мере отдаления от центра атома электронная плотность асимптотически приближается к нулю, но, строго говоря, нулевого значения не достигает никогда. А это означает, что, опять-таки строго говоря (точнее, даже не строго, а сурово), электронные орбитали молекулы бензола, хранящегося в колбе, которая стоит на вашем лабораторном столе, взаимодействуют с электронными орбиталями молекул метана в атмосфере Юпитера.

Я нарочно привел такой экстравагантный пример, стремясь показать, что каждое определение при желании можно довести до абсурда. Разумеется, говорить о подобном «межпланетном» химическом взаимодействии не приходится хотя бы потому, что взаимодействие это будет характеризоваться такой малой энергией, для которой вряд ли когда-нибудь сыщется мера. Но ведь в приведенном выше определении понятия «химическое взаимодействие» не сказано, о каких энергетических эффектах взаимодействия электронных орбиталей идет речь.

Итак, необходимо установить, какой нижний предел величины энергии следует считать энергией химического взаимодействия в растворах: 20 кДж на моль образующегося соединения? 10 кДж? а может быть, 0,1 кДж? Обращаться за ответом на этот вопрос к эксперименту, к природе бессмысленно. Природа ответа на этот вопрос не дает и дать не может.

Хотя термины «физическое» и «химическое» отражают действительно существующие в природе ступени развития материи, тем не менее резкой границы здесь провести нельзя. В природе такой границы нет, и поэтому во многих случаях имеет смысл просто договориться, приняв условно какую-то величину за предел, отделяющий химические явления от физических.

Так или иначе, физики и химики, исследующие жидкое состояние и, в частности, растворы, договорились (будем откровенны, не очень-то прочно) считать химическим такое взаимодействие, энергия которого не ниже 5 кДж/моль. Этот нижний предел выбран не случайно: примерно такой энергией характеризуется тепловое движение молекул жидкости. Впрочем, нет никаких оснований считать, что физика и химия жидкого

состояния всегда будут отделены друг от друга именно этим уровнем энергетических эффектов. Усовершенствование экспериментальных и теоретических методов исследования растворов, несомненно, приведет, как уже не раз бывало, к расширению энергетических характеристик понятия «химическое взаимодействие в растворах».

Исследуя химические реакции в растворах, химики столкнулись с громадным разнообразием различных процессов. Должно было пройти немало времени, прежде чем стало очевидным, что это пестрое изобилие химических реакций может быть сведено к сравнительно небольшому числу основных типов процессов в растворах, рассмотрение которых и составит предмет этой главы.