Розчини, макроскопічно однорідні суміші два або більшого числа речовин (компонентів), створюючі термодинамічно рівноважні системи. У Р. всі компоненти знаходяться в молекулярно-дисперсному стані; вони рівномірно розподілені у вигляді окремих атомів, молекул, іонів або у вигляді груп з порівняно невеликого числа цих часток. З термодинамічної точки зору Р. — фази змінного складу, в яких за даних зовнішніх умов співвідношення компонентів може безперервно мінятися в деяких межах. Р. можуть бути газоподібними, твердими (див. Тверді розчини ). Найчастіше ж термін «Р.» відносять до рідких Р.
Практично всіма рідинами, що зустрічаються в природі, є Р.: морська вода — Р. великого числа неорганічних і органічних речовин у воді, нафта — Р. багато, як правило органічних компонентів і т.д. Р. широко представлені в техніці і повсякденній практиці людини.
Прості складові частини Р. (компоненти) зазвичай можуть бути виділені в чистому вигляді; їх змішенням можна знов отримати Р. будь-якого допустимого складу. Кількісне співвідношення компонентів визначається їх концентраціями. Зазвичай основний компонент називають розчинником, а останні компоненти — розчиненими речовинами. Якщо одним з компонентів є рідина, а іншим — гази або тверді речовини, то розчинником вважають рідину.
Класифікація Р. заснована на різних ознаках. Так, залежно від концентрації розчиненої речовини Р. ділять на концентрованих і розбавлених; залежно від характеру розчинника — на водних і неводних (спиртні, аміачні і т.п.); залежно від концентрації іонів водню — на кислих, нейтральних і лужних.
В відповідності з термодинамічними властивостями Р. підрозділяють на ті або інші класи, перш за все — на ідеальних і неідеальних (звані також реальними). Ідеальними Р. називають такі розчини, для яких хімічний потенціал m i кожного компонента i має просту логарифмічну залежність від його концентрації (наприклад, від мольної частка x i ):
m i = ( p , T ) + RT ln x i , (1)
де через позначений хімічний потенціал чистого компонента, залежний лише від тиску р і температури Т, і де R — газова постійна . Для ідеальних Р. ентальпія змішення компонентів рівна нулю, ентропія змішення виражається тією ж формулою, що і для ідеальних газів, а зміна об'єму при змішенні компонентів дорівнює нулю. Ці три властивості ідеального Р. повністю характеризують його і можуть бути взяті за тих, що визначають для ідеального Р. Для ідеальних Р. виконуються Рауля закони і Генрі закон . Досвід показує, що Р. ідеальний лише в тому випадку, якщо створюючі його компоненти схожі один з одним перш за все відносно геометричної конфігурації і розміру молекул. Найбільш близькі до ідеальних Р. суміші з'єднань з ізотопозамещеннимі молекулами.
Як правило, для ідеальних Р. співвідношення (1) справедливе у всій області зміни концентрацій. Концентрації, при яких в даному Р. починають виявлятися помітні відхилення від ідеальності, дуже сильно залежать від природи створюючих його речовин. Більшість достатня розбавлених Р. поводяться як ідеальні.
Р., що не володіють властивостями ідеальних Р., називаються неідеальними. Для них виконується співвідношення, аналогічне (1) при заміні концентрації на активність: a i = g i x i , де a i — активність компонента i, g i — коефіцієнт активності залежний як від концентрації даного компонента, так і від концентрацій останніх компонентів, а також від тиску і температури. Серед неідеальних Р. великий клас складають регулярні Р., які характеризуються тією ж ентропією змішення, що і ідеальні Р., проте їх ентальпія змішення відмінна від нуля і пропорційна логарифмам коефіцієнтів активності. Особливий клас складають атермальниє Р., в яких теплота змішення дорівнює нулю, а коефіцієнти активності визначаються лише членом ентропії і не залежать від температури. Теорія таких Р. часто дозволяє передбачати властивості неідеальних Р., наприклад в разі неполярних компонентів з молекулярними об'ємами, що сильно розрізняються. Близькі до атермальним багато Р. високомолекулярних з'єднань в звичайних розчинниках.
При певній температурі і тиску розчинення одного компонента в іншому зазвичай відбувається в деяких межах зміни концентрацій. Р., що знаходиться в рівновазі з одним з чистих компонентів, званому насиченим (див. Насичений розчин ), а його концентрація — розчинністю цього компонента. Графічно залежність розчинності від температури і тиску представляється розчинності діаграмою . При концентраціях розчиненої речовини, менших його розчинності, Р. є ненасиченим. Якщо Р. не містить центрів кристалізації, то його можна переохолоджувати так, що концентрація розчиненої речовини виявиться вищою за його розчинність, а Р. стає пересиченим. Ряд практично важливих властивостей Р. пов'язаний із зміною тиску насиченої пари розчинника над Р. при зміні концентрації розчиненої речовини: пониження температури замерзання (див. Кріоскопія ), підвищення температури кипіння (див. Ебуліоськопія ) і т.д.
Будова Р. визначається перш за все характером компонентів, його створюючих. Якщо компоненти близькі по хімічній будові, розмірам молекул і т.п., та будова Р. принципова не відрізняється від будови чистих рідин. Молекули речовин, що помітно відрізняються за своєю будовою і властивостями, зазвичай сильніше взаємодіють один з одним, що приводить до утворення комплексів в Р., які викликають відхилення від ідеальності. Енергії утворення цих комплексів досягають величин декілька кдж / міль , що дозволяє говорити про існування в Р. слабких хімічних взаємодій і утворенні тих або інших хімічних сполук — нових компонентів Р. Взаїмодействіє з молекулами розчинника супроводиться в багатьох речовин (наприклад, електролітів) зворотним процесом — дисоціацією . Солі, кислоти і підстави при розчиненні у воді і ін. полярних розчинниках частково або повністю розпадаються на іони, унаслідок чого число різних часток в Р. збільшується. При електролітичній дисоціації сумарна електронейтральність Р. зберігається; біля кожного іона утворюється шар більш за тісно пов'язані з ним молекули розчинника — сольватная оболонка (див. Сольватація ). В Р. при дуже малих концентраціях розчиненої речовини зберігається структура розчинника. У міру збільшення концентрації виникають нові структури, наприклад у водних Р. виникають різні структури кристалогідратів . Іони великих розмірів руйнують структуру розчинника, внаслідок чого з'являються експериментально спостережувані неоднорідності в цій структурі. Специфічними особливостями характеризуються Р. високомолекулярних з'єднань (див. Розчини полімерів ). молекулярно-статистична теорія Р. розвинена лише для простих класів Р. Так, при розгляді Р. неасоційованих рідин часто використовують уявлення про Р. як про статистичну сукупність твердих утворень («сфер», «еліпсоїдів», «стрижнів»), що взаємодіють один з одним по певному модельному закону. Для сильно розбавлених Р. електролітів обмежуються обліком лише електростатичної взаємодії іонів як точкових зарядів або як сферичних утворень певного радіусу і т.д.
Літ.: Киріллін Ст А., Шейндлін А. Е., Термодинаміка розчинів, М., 1956; Шахпаронов М. І., Введення в молекулярну теорію розчинів, М., 1956; Prigogine I., The molecular theory of solutions, Arnst., 1957; Робінсон Р., Стокс Р., Розчини електролітів, пер.(переведення) у англ.(англійський), М., 1963; Тагер А. А., Фізіко-хімія полімерів, 2 видавництва, М., 1968; Курс фізичної хімії, під общ. ред. Я. І. Герасимова, 2 видавництва, т. 1—2, М., 1969—73.
