Ratkaisuilla, samoin kuin niiden muodostumisprosessilla, on suuri merkitys ympärillämme olevassa maailmassa. Vesi ja ilma ovat kaksi niiden edustajaa, joita ilman elämä maan päällä on mahdotonta. Useimmat kasvien ja eläinten biologiset nesteet ovat myös liuoksia. Ruoansulatusprosessi liittyy erottamattomasti ravintoaineiden liukenemiseen.
Kaikki tuotanto liittyy tietyntyyppisten ratkaisujen käyttöön. Niitä käytetään tekstiili-, elintarvike-, lääke-, metalli-, kaivos-, muovi- ja kuituteollisuudessa. Siksi on tärkeää ymmärtää, mitä ne ovat, tietää niiden ominaisuudet ja erottavat piirteet.
Todellisten ratkaisujen merkkejä
Ratkaisuilla tarkoitetaan monikomponenttisia homogeenisiä järjestelmiä, jotka muodostuvat yhden komponentin jakautuessa toiseen. Niitä kutsutaan myös dispergoituneiksi systeemeiksi, jotka ne muodostavien hiukkasten koosta riippuen jaetaan kolloidisiin järjestelmiin, suspensioihin ja todellisiin liuoksiin.
Jälkimmäisessä komponentit ovat erottumassa molekyyleiksi, atomeiksi tai ioneiksi. Tällaisille molekyylidispergoituneille järjestelmille on tunnusomaista seuraavat ominaisuudet:
- affiniteetti (vuorovaikutus);
- koulutuksen spontaanisuus;
- keskittymisen pysyvyys;
- homogeenisuus;
- kestävä kehitys.
Toisin sanoen niitä voi muodostua, jos komponenttien välillä on vuorovaikutusta, joka johtaa aineen spontaaniin erottumiseen pieniksi hiukkasiksi ilman ulkopuolista ponnistelua. Tuloksena olevien ratkaisujen tulee olla yksivaiheisia, toisin sanoen rakenneosien välillä ei saa olla rajapintaa. Viimeinen merkki on tärkein, sillä liukenemisprosessi voi edetä spontaanisti vain, jos se on systeemin kann alta energeettisesti edullista. Tässä tapauksessa vapaa energia vähenee ja järjestelmä tulee tasapainoon. Kaikki nämä ominaisuudet huomioon ottaen voimme muotoilla seuraavan määritelmän:
Todellinen ratkaisu on kahden tai useamman aineen vuorovaikutuksessa olevien hiukkasten stabiili tasapainojärjestelmä, jonka koko ei ylitä 10-7cm, eli ne ovat oikeassa suhteessa atomeilla, molekyyleillä ja ioneilla.
Yksi aineista on liuotin (yleensä tämä on komponentti, jonka pitoisuus on suurempi), ja loput ovat liuenneita aineita. Jos alkuperäiset aineet olivat eri aggregaatiotilassa, niin liuottimeksi katsotaan se, joka ei ole muuttanut sitä.
Todellisten ratkaisujen tyypit
Aggregaatiotilan mukaan liuokset ovat nestemäisiä, kaasumaisia ja kiinteitä. Nestejärjestelmät ovat yleisimpiä, ja ne jaetaan myös useisiin tyyppeihin alkutilasta riippuen.liuennut:
- kiinteä nesteessä, kuten sokeri tai suola vedessä;
- nestettä nesteessä, kuten rikki- tai kloorivetyhappo vedessä;
- kaasumaisesta nesteeksi, kuten happi tai hiilidioksidi vedessä.
Mutta ei vain vesi voi olla liuotin. Ja liuottimen luonteen mukaan kaikki nestemäiset liuokset jaetaan vesipitoisiin, jos aineet ovat liuenneet veteen, ja ei-vesiliuoksiin, jos aineet ovat liuenneet eetteriin, etanoliin, bentseeniin jne.
Sähkönjohtavuuden mukaan liuokset jaetaan elektrolyytteihin ja ei-elektrolyytteihin. Elektrolyytit ovat yhdisteitä, joissa on pääasiassa ioninen kiteinen sidos, jotka liuoksessa hajotettuaan muodostavat ioneja. Liuotettuaan ei-elektrolyytit hajoavat atomeiksi tai molekyyleiksi.
Todellisissa liuoksissa tapahtuu kaksi vastakkaista prosessia samanaikaisesti - aineen liukeneminen ja sen kiteytyminen. Riippuen tasapainoasemasta "liuos-liuos" -järjestelmässä, erotetaan seuraavat ratkaisutyypit:
- kyllästynyt, kun tietyn aineen liukenemisnopeus on yhtä suuri kuin sen oman kiteytymisnopeus, eli liuos on tasapainossa liuottimen kanssa;
- tyydyttymättömiä, jos ne sisältävät vähemmän liuenneita aineita kuin tyydyttyneitä samassa lämpötilassa;
- ylikyllästyt, jotka sisältävät ylimäärän liuennutta ainetta verrattuna tyydyttyneeseen, ja yksi sen kide riittää käynnistämään aktiivisen kiteytymisen.
Kvantitatiivisenaominaisuudet, jotka heijastavat tietyn komponentin sisältöä liuoksissa, käytä pitoisuutta. Liuoksia, joissa on vähän liuennutta ainetta, kutsutaan laimeiksi ja korkean pitoisuuden omaavia tiivistetyiksi.
Tapoja ilmaista keskittymistä
Massaosuus (ω) - aineen massa (mv-va), viitaten liuoksen massaan (mp-ra). Tässä tapauksessa liuoksen massa otetaan aineen ja liuottimen massojen summaksi (mp-la).
Mooliosuus (N) - liuenneen aineen moolimäärä (Nv-va) jaettuna liuoksen muodostavien aineiden moolien kokonaismäärällä (ΣN).
Molaalisuus (Cm) - liuenneen aineen moolimäärä (Nv-va) jaettuna liuottimen massalla (m r-la).
Moolipitoisuus (Cm) - liuenneen aineen massa (mv-va) viittaa koko liuoksen tilavuuteen (V).
Normaalisuus tai vastaava pitoisuus, (Cn) - liuenneen aineen ekvivalenttien lukumäärä (E) liuoksen tilavuuteen viitaten.
Tiitteri (T) - aineen massa (m in-va) liuotettuna tiettyyn tilavuuteen liuosta.
Kaasumaisen aineen tilavuusosuus (ϕ) - aineen tilavuus (Vv-va) jaettuna liuoksen tilavuudella (V p-ra).
Ratkaisujen ominaisuudet
Tämän ongelman vuoksi puhutaan useimmiten ei-elektrolyyttien laimeista liuoksista. Tämä johtuu ensinnäkin siitä, että hiukkasten välinen vuorovaikutusaste tuo ne lähemmäksi ihanteellisia kaasuja. Ja toiseksi,niiden ominaisuudet johtuvat kaikkien hiukkasten keskinäisestä yhteydestä ja ovat verrannollisia komponenttien pitoisuuteen. Tällaisia todellisten ratkaisujen ominaisuuksia kutsutaan kolligatiiviksi. Liuottimen höyrynpainetta liuoksessa kuvataan Raoultin lailla, joka sanoo, että liuottimen ΔР kylläisen höyrynpaineen lasku liuoksessa on suoraan verrannollinen liuenneen aineen mooliosuuteen (Tv- va) ja puhtaan liuottimen höyrynpaine (R0r-la):
ΔР=Рor-la∙ Tv-va
Liuosten kiehumispisteiden ΔТк ja jäätymispisteiden ΔТз nousu on suoraan verrannollinen niihin liuenneiden aineiden moolipitoisuuksiin Сm:
ΔTk=E ∙ Cm, missä E on ebullioskooppinen vakio;
ΔTz=K ∙ Cm, missä K on kryoskooppinen vakio.
Osmoottinen paine π lasketaan yhtälöllä:
π=R∙E∙Xv-va / Vr-la, jossa Xv-va on liuenneen aineen mooliosuus, Vr-la on liuottimen tilavuus.
Ratkaisujen merkitystä jokaisen ihmisen jokapäiväisessä elämässä on vaikea yliarvioida. Luonnonvesi sisältää liuenneita kaasuja - CO2 ja O2, erilaisia suoloja - NaCl, CaSO4, MgCO3, KCl jne. Mutta ilman näitä epäpuhtauksia elimistö voi häiritä vesi-suola-aineenvaihduntaa ja sydän- ja verisuonijärjestelmän toimintaa. Toinen esimerkki todellisista ratkaisuista on metalliseos. Se voi olla messinkiä tai korujen kultaa, mutta mikä tärkeintä, sekoittamisen jälkeensulatetut komponentit ja tuloksena olevan liuoksen jäähdyttäminen, muodostuu yksi kiinteä faasi. Metalliseoksia käytetään kaikkialla ruokailuvälineistä elektroniikkaan.
