Еще одной важной стороной научной деятельности Менделеева является создание учения о растворах.

Развивая учение о составе и строении неорганических соединений, ученый сравнивал сплавы, растворы и изоморфные смеси и убедился в том, что в этом случае приходится говорить о «неопределенных соединениях». При этом его занимал в первую очередь вопрос о том, какие элементы или их совокупности способны давать соединения определенные и какие – неопределенные.

Уровень современной Менделееву науки не позволял ему более широко решить вопрос о взаимосвязи свойств и состава (центральная проблема формировавшегося учения о периодичности).

Его первое крупное исследование по растворам – докторская диссертация «О соединении спирта с водой» (1865г.) – содержало результаты наблюдений за взаимосвязью плотности и концентрации растворов спирта в воде, а также о методе обнаружения и изучения гидратов.

Менделеев рассматривал водные растворы как жидкие динамические системы, в которых соединения находятся в состоянии подвижного химического равновесия.

Какие же соединения могут находиться в растворах? Это соединения трех видов: молекулы растворителя, растворенного вещества и продукты их взаимодействия. Сочетание их определяется природой веществ, концентрацией, температурой. При этом в такой системе одновременно может происходить несколько реакций, сущность которых выражается определениями: «ассоциация» и «диссоциация».

Каков характер зависимости свойств от состава – второй вопрос, в решении которого Менделеев также значительно продвинулся вперед.

В современной науке взгляды Менделеева на растворы получили дальнейшее развитие.

В учении о растворах общим должно считаться то, что при растворении практически всегда имеет место химическое взаимодействие между растворяемым веществом и растворителем. Отсюда возникают такие понятия, как динамическое равновесие, растворимость (и концентрация).

Но вместе с тем существуют и различия: растворы и расплавы, разбавленные и концентрированные растворы, ненасыщенные и перенасыщенные растворы имеют свои особенности или специфические свойства.

Свойства водных растворов в значительной степени определяются индивидуальными свойствами растворителя – воды. Вода – уникальное соединение по многим физическим и химическим свойствам. Вода отличается даже от ближайших к ней водородных соединений других элементов по типу связи или классу соединений.

Как теперь установлено, в твердой фазе (лед) образуются тетраэдрические структуры в результате возникновения водородных связей между атомами водорода в молекуле воды и неподеленной электронной парой другой молекулы. Каждый атом кислорода имеет две неподеленные электронные пары. Следовательно, в ближайшем окружении находятся четыре атома водорода: два «своих» и два «чужих». В пространстве эта фигура представляет собой тетраэдр, который по своим свойствам, конечно, будет отличаться от другого тетраэдра, например, из атомов углерода (алмаз), ибо в последнем случае в вершинах тетраэдра находятся атомы одного элемента. Тетраэдр принадлежит к числу довольно плотных упаковок.

Различные вещества, попадая в воду, способны либо стабилизировать ее структуру, либо частично или полностью ее разрушать. С увеличением концентрации растворов, особенно при растворении сильных электролитов, могут происходить дополнительные явления. Тогда, кроме процессов перехода кристалла в раствор и гидратации, осуществляются реакции гидролиза, комплексообразования, окисления-восстановления и др.[3]