До кінця XIX століття розчини вважалися фізичними сумішами двох або декількох речовин, в яких відсутні будь - якої взаємодії між розчиненим речовиною і розчинником.
Хімічні явища в процесі розчинення вперше були відзначені Д. І. Менделєєвим. Він висловив припущення про існування в розчинах певних хімічних сполук розчиненого речовини з водою. Ця ідея стала основою фізико-хімічної теорії розчинення. Менделєєв спирався на наступні експериментальні факти:
1) процес розчинення супроводжується тепловим ефектом;
2) при розчиненні змінюється обсяг; наприклад, при розчиненні спирту у воді обсяг розчину зменшується на 3,5% в порівнянні із загальним обсягом взятих речовин за рахунок утворення сольватов;
3) при розчиненні іноді відбувається зміна забарвлення; наприклад, CuSO4 - білий порошок, при розчиненні у воді утворює розчин синього кольору за рахунок утворення аквокомплексах [Cu (H2 O) 6] 2+.
Всі ці факти говорять про те, що рідкі розчини треба розглядати як хімічні сполуки. Однак хімічні сполуки, що утворюються в розчинах не мають постійний склад. Це зближує їх c механічними сумішами. Таким чином, рідкі розчини займають проміжне положення між хімічними сполуками постійного складу і механічними сумішами. Процес розчинення є фізико-хімічний процес.
Хімічна взаємодія молекул розчинника з частинками розчиненої речовини називається сольватацией, а отримувані при цьому з'єднання сольватамі. Окремий випадок взаємодії часток розчиненої речовини з розчинником - водою був названий гидратацией, а продукти взаємодії (наприклад, H2 SO4 # 8729; H2 O) - гідратами. Відповідно до гідратної теорією розчинів механізм розчинення речовин у воді можна представити таким чином. Молекула води є диполь (M = 1,84 D); тому вода - сильно полярна рідина. Молекули H2 O взаємодіють своїми полюсами з розчиненим речовиною, наприклад, іонами (позитивно зарядженими катіонами Na +) речовини.
Утворюються асоціати або гідратів комплекси, тобто кожен іон оточений гідратної оболонкою (або сальватной).
Розпад речовини на сальватірованние іони під дією молекул розчинника називається електролітичної дисоціацією.
Можливість і ступінь розпаду на іони визначається природою розчиненої речовини і розчинника.
При розчиненні речовин з іонним структурою молекули розчинника утримуються близько іона силами електростатичного притягання. Дисоціація іонних з'єднань протікає тим легше, ніж полярні молекули розчинника.
При розчиненні речовин в молекулярній структурі сольвати утворюються внаслідок диполь-дипольного взаємодії. Полярний розчинник наводить диполь в молекулі розчиненої речовини. Крім того, при розчиненні може мати місце донорно - акцепторна взаємодія. Іони розчиненої речовини виступають в якості акцепторів, а молекули розчинника - як донора електронних пар.
Отже, хімізм процесу розчинення проявляється в освіті сольватов, склад яких непостійний, залежить від умов розчинення.
Багато речовин, виділені з водних розчинів, містять кристалізаційну воду - це кристалогідрати, наприклад, CuSO4 # 8729; 5 H2 O, Na2 SO4 # 8729; 10 H2 O.
Існування кристаллогидратов підтверджує хімізм процесу розчинення. Процес розчинення одночасно і фізичний процес. Утворилися сольвати дифундують по всьому об'єму розчинника. Сутність розчинення в інших розчинниках та ж. При цьому важливу роль відіграє природа розчинника та діелектрична постійна розчинника. Чим більше . тим краще розчинник.
Розчинність газу в рідині збільшується з підвищенням тиску і зменшується з підвищенням температури. Залежність розчинності газу від тиску виражається правилом Генрі: розчинність газу прямопропорційна тиску. При постійній температурі x = Кp - рівняння ізотерми розчинності, де x - концентрація насиченого розчину, зазвичай виражається в см 3 газу, розчиненого в 1 см 3 рідкого розчинника; до - коефіцієнт, що характеризує природу компонентів, складових розчин, p - тиск.
Залежність розчинності газу від температури при постійному тиску виражається рівнянням lg x = - рівняння ізобари розчинності, де Т - абсолютна температура; A і B - коефіцієнти, що характеризують розчин.
Розчинність рідини в рідині зазвичай збільшується з підвищенням температури і майже не залежить від тиску.
У системах рідина - рідина, коли має місце обмежена розчинність першої рідини в другій і другий рідини в першій, спостерігається розшарування.
Так як з підвищенням температури розчинність зазвичай зростають, то при деякій температурі відбувається повне взаємне розчинення. Ця температура називається критичною температурою розчинення.
Розчинність твердого тіла в рідині при постійному тиску збільшується з підвищенням температури, слідуючи в першому наближенні до рівняння:
Розчинність твердого тіла в деяких випадках зменшується з підвищенням температури. Для таких випадків в рівнянні коефіцієнт B має від'ємне значення. Тиск впливає на розчинність твердого тіла в рідині лише незначно.
Розчинність третього компонента в двох змішуються рідинах можна простежити на прикладі системи, що складається з двох фаз - рідких. У цю систему слід ввести третій речовина, яке хімічно не взаємодіє з кожної з рідин, але розчиняється в них. При цьому речовина розчиниться як в першій, так і в другій рідини, і тепер будуть межувати між собою два розчину: в першому концентрація С1 і в другому С2
За даних умов рівноважний розподіл третього компонента між двома несмешивающимися рідинами зазвичай відповідає сталості відносин концентрацій = K
Це відношення є математичний вираз закону розподілу (Бертло); К - називається коефіцієнтом розподілу і є постійною величиною.