Riešenia, ako aj proces ich vzniku, majú vo svete okolo nás veľký význam. Voda a vzduch sú dvaja z ich zástupcov, bez ktorých je život na Zemi nemožný. Väčšina biologických tekutín v rastlinách a zvieratách sú tiež riešenia. Proces trávenia je neoddeliteľne spojený s rozpúšťaním živín.
Akákoľvek výroba je spojená s používaním určitých typov riešení. Používajú sa v textilnom, potravinárskom, farmaceutickom, kovospracujúcom, baníckom, plastikárskom a vláknitom priemysle. Preto je dôležité pochopiť, čo to je, poznať ich vlastnosti a charakteristické črty.
Znaky skutočných riešení
Riešenia sú chápané ako viaczložkové homogénne systémy vznikajúce pri distribúcii jednej zložky do druhej. Nazývajú sa aj disperzné systémy, ktoré sa v závislosti od veľkosti častíc, ktoré ich tvoria, delia na koloidné systémy, suspenzie a pravé roztoky.
V druhom prípade sú zložky v stave rozdelenia na molekuly, atómy alebo ióny. Takéto molekulárne rozptýlené systémy sa vyznačujú nasledujúcimi vlastnosťami:
- afinita (interakcia);
- spontaneita vzdelávania;
- stálosť koncentrácie;
- homogenita;
- udržateľnosť.
Inými slovami, môžu sa vytvárať, ak medzi zložkami existuje interakcia, ktorá vedie k samovoľnému oddeleniu látky na drobné častice bez vonkajšieho úsilia. Výsledné riešenia by mali byť jednofázové, to znamená, že by medzi jednotlivými časťami nemalo byť žiadne rozhranie. Posledný znak je najdôležitejší, pretože proces rozpúšťania môže prebiehať spontánne iba vtedy, ak je to pre systém energeticky priaznivé. V tomto prípade sa voľná energia znižuje a systém sa dostáva do rovnováhy. Berúc do úvahy všetky tieto vlastnosti, môžeme sformulovať nasledujúcu definíciu:
Skutočný roztok je stabilný rovnovážny systém interagujúcich častíc dvoch alebo viacerých látok, ktorých veľkosť nepresahuje 10-7cm, to znamená, že sú úmerné s atómami, molekulami a iónmi.
Jednou z látok je rozpúšťadlo (spravidla ide o zložku, ktorej koncentrácia je vyššia) a zvyšok sú rozpustené látky. Ak boli pôvodné látky v rôznych stavoch agregácie, potom sa za rozpúšťadlo považuje to, ktoré to nezmenilo.
Typy skutočných riešení
Podľa stavu agregácie sú roztoky kvapalné, plynné a pevné. Najbežnejšie sú kvapalné systémy, ktoré sa tiež delia na niekoľko typov v závislosti od počiatočného stavu.rozpustená látka:
- tuhá látka v kvapaline, ako cukor alebo soľ vo vode;
- kvapalina v kvapaline, ako je kyselina sírová alebo chlorovodíková vo vode;
- plynný až kvapalný, ako je kyslík alebo oxid uhličitý vo vode.
Rozpúšťadlom však nemôže byť len voda. A podľa povahy rozpúšťadla sa všetky kvapalné roztoky delia na vodné, ak sú látky rozpustené vo vode, a nevodné, ak sú látky rozpustené v éteri, etanole, benzéne atď.
Podľa elektrickej vodivosti sa roztoky delia na elektrolyty a neelektrolyty. Elektrolyty sú zlúčeniny s prevažne iónovou kryštalickou väzbou, ktoré pri disociácii v roztoku tvoria ióny. Po rozpustení sa neelektrolyty rozkladajú na atómy alebo molekuly.
V skutočných roztokoch prebiehajú súčasne dva opačné procesy – rozpúšťanie látky a jej kryštalizácia. V závislosti od polohy rovnováhy v systéme „rozpustená látka-roztok“sa rozlišujú tieto typy roztokov:
- nasýtený, keď sa rýchlosť rozpúšťania určitej látky rovná rýchlosti jej vlastnej kryštalizácie, to znamená, že roztok je v rovnováhe s rozpúšťadlom;
- nenasýtené, ak obsahujú menej rozpustenej látky ako nasýtené pri rovnakej teplote;
- presýtené, ktoré obsahujú nadbytok rozpustenej látky v porovnaní s nasýtenou látkou a jej jeden kryštál stačí na spustenie aktívnej kryštalizácie.
Ako kvantitatívnecharakteristiky, odrážajúce obsah konkrétnej zložky v roztokoch, použite koncentráciu. Roztoky s nízkym obsahom rozpustenej látky sa nazývajú zriedené a s vysokým obsahom - koncentrované.
Spôsoby vyjadrenia koncentrácie
Hmotnostný zlomok (ω) - hmotnosť látky (mv-va), vztiahnutá na hmotnosť roztoku (mp-ra). V tomto prípade sa hmotnosť roztoku berie ako súčet hmotností látky a rozpúšťadla (mp-la).
Mólový zlomok (N) – počet mólov rozpustenej látky (Nv-va) vydelený celkovým počtom mólov látok, ktoré tvoria roztok (ΣN).
Molalita (Cm) - počet mólov rozpustenej látky (Nv-va) vydelený hmotnosťou rozpúšťadla (m r-la).
Molárna koncentrácia (Cm) - hmotnosť rozpustenej látky (mv-va) vzhľadom na objem celého roztoku (V).
Normalita alebo ekvivalentná koncentrácia, (Cn) – počet ekvivalentov (E) rozpustenej látky vo vzťahu k objemu roztoku.
Titer (T) – hmotnosť látky (m in-va) rozpustenej v danom objeme roztoku.
Objemový zlomok (ϕ) plynnej látky - objem látky (Vv-va) vydelený objemom roztoku (V p-ra).
Vlastnosti riešení
Vzhľadom na túto problematiku sa najčastejšie hovorí o zriedených roztokoch neelektrolytov. Je to spôsobené po prvé skutočnosťou, že stupeň interakcie medzi časticami ich približuje k ideálnym plynom. a za druhé,ich vlastnosti sú dané prepojenosťou všetkých častíc a sú úmerné obsahu zložiek. Takéto vlastnosti skutočných riešení sa nazývajú koligatívne. Tlak pár rozpúšťadla nad roztokom je opísaný Raoultovým zákonom, ktorý hovorí, že pokles tlaku nasýtených pár rozpúšťadla ΔР nad roztokom je priamo úmerný molárnemu zlomku rozpustenej látky (Tv- va) a tlak pár nad čistým rozpúšťadlom (R0r-la):
ΔР=Рor-la∙ Tv-va
Nárast teplôt varu ΔТк a bodov tuhnutia ΔТз roztokov je priamo úmerný molárnym koncentráciám látok v nich rozpustených Сm:
ΔTk=E ∙ Cm, kde E je ebulioskopická konštanta;
ΔTz=K ∙ Cm, kde K je kryoskopická konštanta.
Osmotický tlak π sa vypočíta podľa rovnice:
π=R∙E∙Xv-va / Vr-la, kde Xv-va je molárny zlomok rozpustenej látky, Vr-la je objem rozpúšťadla.
Význam riešení v každodennom živote každého človeka je ťažké preceňovať. Prírodná voda obsahuje rozpustené plyny - CO2 a O2, rôzne soli - NaCl, CaSO4, MgCO3, KCl atď. Ale bez týchto nečistôt v telo by mohlo narušiť metabolizmus voda-soľ a prácu kardiovaskulárneho systému. Ďalším príkladom skutočných riešení je zliatina kovov. Môže to byť mosadz alebo šperkové zlato, ale čo je najdôležitejšie, po zmiešaníroztavených zložiek a ochladením výsledného roztoku sa vytvorí jedna tuhá fáza. Kovové zliatiny sa používajú všade, od príborov až po elektroniku.
