Puhtaita aineita ei juuri koskaan löydy luonnosta. Pohjimmiltaan ne esitetään seosten muodossa, jotka pystyvät muodostamaan homogeenisia tai heterogeenisia järjestelmiä.
Todellisten ratkaisujen piirteet
Aidot ratkaisut ovat eräänlaisia hajautettuja järjestelmiä, joilla on suurempi lujuus dispersioväliaineen ja dispergoidun faasin välillä.
Erikokoisia kiteitä voidaan saada mistä tahansa kemiallisesta aineesta. Joka tapauksessa niillä on sama sisäinen rakenne: ioninen tai molekyylikidehila.
Poista
Natriumkloridin ja sokerin rakeita liuottaessa veteen muodostuu ioninen ja molekyylinen liuos. Sirpaloitumisasteesta riippuen aine voi olla muodossa:
- näkyvät makroskooppiset hiukkaset, jotka ovat suurempia kuin 0,2 mm;
- mikroskooppiset hiukkaset, jotka ovat pienempiä kuin 0,2 mm, voidaan siepata vain mikroskoopilla.
Aidot ja kolloidiset liuokset eroavat liuenneen aineen hiukkasten koosta. Mikroskoopilla näkymättömiä kiteitä kutsutaan kolloidihiukkasiksi, ja tuloksena olevaa tilaa kutsutaan kolloidiseksi liuokseksi.
Ratkaisuvaihe
Monissa tapauksissa todelliset liuokset ovat homogeenisia murskattuja (hajotettuja) järjestelmiä. Ne sisältävät jatkuvan jatkuvan faasin - dispersioväliaineen ja tietyn muotoisia ja kokoisia murskattuja hiukkasia (dispergoitu faasi). Miten kolloidiset liuokset eroavat todellisista systeemeistä?
Pääasiallinen ero on hiukkaskoko. Kolloidisesti dispergoituneita järjestelmiä pidetään heterogeenisinä, koska faasirajaa on mahdotonta havaita valomikroskoopilla.
Todelliset ratkaisut - tämä on vaihtoehto, kun ympäristössä aine on ionien tai molekyylien muodossa. Ne viittaavat yksivaiheisiin homogeenisiin liuoksiin.
Dispergointiväliaineen ja dispergoituneen aineen keskinäistä liukenemista pidetään dispersiojärjestelmien muodostumisen edellytyksenä. Esimerkiksi natriumkloridi ja sakkaroosi eivät liukene bentseeniin ja kerosiiniin, joten tällaisessa liuottimessa ei muodostu kolloidisia liuoksia.
Hajautettujen järjestelmien luokitus
Miten hajautetut järjestelmät jaetaan? Todelliset ratkaisut, kolloidiset järjestelmät eroavat monin tavoin.
Hajotetut järjestelmät on jaettu väliaineen ja hajafaasin aggregaatiotilan, niiden välisen vuorovaikutuksen muodostumisen tai puuttumisen mukaan.
Ominaisuudet
Aineen dispersiivuudella on tiettyjä kvantitatiivisia ominaisuuksia. Ensinnäkin erotetaan dispersion aste. Tämä arvo on partikkelikoon käänteisluku. Hän onkuvaa hiukkasten lukumäärää, jotka voidaan sijoittaa riviin yhden sentin etäisyydelle.
Siinä tapauksessa, että kaikki hiukkaset ovat samankokoisia, muodostuu monodispersinen järjestelmä. Dispergoituneen faasin epätasaisilla hiukkasilla muodostuu polydispersiosysteemi.
Aineen dispersion lisääntyessä rajapinnalla tapahtuvat prosessit lisääntyvät siinä. Esimerkiksi dispergoidun faasin ominaispinta kasvaa, väliaineen fysikaalis-kemiallinen vaikutus kahden faasin rajapinnassa kasvaa.
Dispergoitujen järjestelmien muunnelmia
Riippuen vaiheesta, jossa liuennut aine on, erotellaan erilaisia dispergoitujen järjestelmien muunnelmia.
Aerosolit ovat dispergoituja järjestelmiä, joissa dispergoitu väliaine on kaasumaisessa muodossa. Sumut ovat aerosoleja, joissa on nestemäinen dispergoitu faasi. Kiinteä dispergoitu faasi synnyttää savua ja pölyä.
Vahto on kaasumaisen aineen dispersio nesteessä. Vaahdoissa olevat nesteet hajoavat kalvoiksi, jotka erottavat kaasukuplia.
Emulsiot ovat dispergoituja järjestelmiä, joissa yksi neste jakautuu toisen tilavuuteen liukenematta siihen.
Suspensiot tai suspensiot ovat mataladispersiojärjestelmiä, joissa kiinteät hiukkaset ovat nesteessä. Kolloidisia liuoksia tai sooleja vesidispersiojärjestelmässä kutsutaan hydrosoliksi.
Dispergoituneen faasin hiukkasten välisen läsnäolon (poissaolon) mukaan erotetaan vapaasti dispergoituneet tai koherentisti dispergoidut järjestelmät. Ensimmäiseen ryhmäänsisältävät lyosolit, aerosolit, emulsiot, suspensiot. Tällaisissa järjestelmissä hiukkasten ja dispergoituneen faasin välillä ei ole kontakteja. Ne liikkuvat vapaasti liuoksessa painovoiman vaikutuksesta.
Koheesio-dispergoituja järjestelmiä syntyy, kun hiukkaset joutuvat kosketuksiin dispergoituneen faasin kanssa, minkä seurauksena muodostuu ristikon tai rungon muotoisia rakenteita. Tällaisia kolloidisia järjestelmiä kutsutaan geeleiksi.
Geelitysprosessi (gelatinoituminen) on soolin muuttaminen geeliksi, joka perustuu alkuperäisen soolin stabiilisuuden vähenemiseen. Esimerkkejä sitoutuneista dispersiojärjestelmistä ovat suspensiot, emulsiot, jauheet, vaahdot. Niihin kuuluu myös maaperä, joka muodostuu orgaanisten (humus)aineiden ja maaperän mineraalien vuorovaikutuksessa.
Kapillaarihajotetut järjestelmät erottuvat jatkuvasta ainemassasta, joka tunkeutuu kapillaareihin ja huokosiin. Niitä pidetään kankaina, erilaisina kalvoina, puuna, pahvina, paperina.
Aidot ratkaisut ovat homogeenisia järjestelmiä, jotka koostuvat kahdesta osasta. Ne voivat esiintyä liuottimissa, joilla on erilainen aggregaatioaste. Liuotin on ylimääräinen aine. Komponentti, jota otetaan liian vähän, katsotaan liuenneena aineena.
Ratkaisujen ominaisuudet
Kovat seokset ovat myös ratkaisuja, joissa erilaiset metallit toimivat hajallaan väliaineena ja komponenttina. Käytännön kann alta erityisen kiinnostavia ovat sellaiset nestemäiset seokset, joissa neste toimii liuottimena.
Useista epäorgaanisista aineistaErityisen kiinnostava liuotin on vesi. Melkein aina todellinen liuos muodostuu, kun liuenneen aineen hiukkaset sekoitetaan veteen.
Orgaanisista yhdisteistä seuraavat aineet ovat erinomaisia liuottimia: etanoli, metanoli, bentseeni, hiilitetrakloridi, asetoni. Liuenneen komponentin molekyylien tai ionien kaoottisen liikkeen vuoksi ne siirtyvät osittain liuokseen muodostaen uuden homogeenisen järjestelmän.
Aineet eroavat toisistaan kykynsä muodostaa liuoksia. Joitakin voidaan sekoittaa keskenään rajattomasti. Esimerkki on suolakiteiden liukeneminen veteen.
Liukenemisprosessin ydin molekyylikineettisen teorian näkökulmasta on se, että kun natriumkloridikiteet on lisätty liuottimeen, se dissosioituu natriumkationeiksi ja kloorianioneiksi. Varautuneet hiukkaset värähtelevät, törmäykset itse liuottimen hiukkasten kanssa johtavat ionien siirtymiseen liuottimeen (sitoutumiseen). Vähitellen prosessiin liittyy muita hiukkasia, pintakerros tuhoutuu, suolakide liukenee veteen. Diffuusio mahdollistaa aineen hiukkasten jakautumisen liuottimen koko tilavuuteen.
Todellisten ratkaisujen tyypit
Todellinen ratkaisu on järjestelmä, joka on jaettu useisiin tyyppeihin. Tällaiset järjestelmät luokitellaan vesipitoisiin ja ei-vesipitoisiin liuottimen tyypin mukaan. Ne luokitellaan myös liuenneen aineen muunnelman mukaan emäksiin, happoihin, suoloihin.
Syöerilaisia todellisia ratkaisuja sähkövirran suhteen: ei-elektrolyytit, elektrolyytit. Liuenneen aineen pitoisuudesta riippuen ne voidaan laimentaa tai väkevöidä.
Matalamolekyylisten aineiden todelliset liuokset termodynaamisesta näkökulmasta jaetaan todellisiin ja ideaalisiin.
Tällaiset liuokset voivat olla ionidispersioita sekä molekyylidispergoituja systeemejä.
Ratkaisujen kylläisyys
Riippuen siitä, kuinka monta hiukkasta liuokseen menee, on olemassa ylikylläisiä, tyydyttymättömiä ja tyydyttyneitä liuoksia. Liuos on nestemäinen tai kiinteä homogeeninen järjestelmä, joka koostuu useista komponenteista. Kaikissa sellaisissa järjestelmissä liuotin on välttämättä läsnä, samoin kuin liuennut aine. Kun jotkut aineet liukenevat, lämpöä vapautuu.
Tällainen prosessi vahvistaa liuosteorian, jonka mukaan liukenemista pidetään fysikaalisena ja kemiallisena prosessina. Liukoisuusprosessi on jaettu kolmeen ryhmään. Ensimmäiset ovat ne aineet, jotka pystyvät liukenemaan 10 g:n määränä 100 g:aan liuotinta, niitä kutsutaan erittäin liukoisiksi.
Aineita pidetään niukkaliukoisina, jos alle 10 g liukenee 100 g:aan komponenttia, loput kutsutaan liukenemattomiksi.
Johtopäätös
Järjestelmät, jotka koostuvat hiukkasista, joilla on erilainen aggregaatioaste, hiukkaskoot, ovat välttämättömiä normaalille ihmiselämälle. Totta, edellä käsitellyt kolloidiset liuokset ovat tottuneetlääkkeiden valmistus, elintarviketuotanto. Kun tiedät liuenneen aineen pitoisuuden, voit valmistaa itsenäisesti tarvittavan liuoksen, esimerkiksi etyylialkoholin tai etikkahapon, erilaisiin arkielämän tarkoituksiin. Liuenneen aineen ja liuottimen aggregaatiotilasta riippuen tuloksena olevilla systeemeillä on tiettyjä fysikaalisia ja kemiallisia ominaisuuksia.
