Onko luonnossa monia kemiallisesti puhtaita aineita? Mitä on merivesi, maito, teräslanka - yksittäisiä aineita vai koostuvatko ne useista komponenteista? Artikkelissamme tutustumme liuosten ominaisuuksiin - yleisimpiin fysikaalis-kemiallisiin järjestelmiin, joilla on vaihteleva koostumus. Ne voivat sisältää useita komponentteja. Maito on siis orgaaninen liuos, joka sisältää vettä, rasvapisaroita, proteiinimolekyylejä ja mineraalisuoloja. Mikä on ratkaisu ja miten se voidaan saada? Vastaamme tähän ja muihin kysymyksiin artikkelissamme.
Ratkaisujen käyttö ja rooli luonnossa
Metabolia biogeosenoosissa tapahtuu veteen liuenneiden yhdisteiden vuorovaikutuksena. Esimerkiksi maaperän liuoksen imeytyminen kasvien juuriin, tärkkelyksen kerääntyminen kasvien fotosynteesin seurauksena, eläinten ja ihmisten ruoansulatusprosessit - kaikki ovat kemiallisissa liuoksissa tapahtuvia reaktioita. On mahdotonta kuvitella modernia teollisuutta: avaruus- ja lentokoneteollisuutta, sotateollisuutta, ydinenergiaailman metalliseosten käyttöä - kiinteät ratkaisut ainutlaatuisilla teknisillä ominaisuuksilla. Useat kaasut voivat myös muodostaa seoksia, joita voimme kutsua liuoksiksi. Esimerkiksi ilma on fysikaalinen ja kemiallinen järjestelmä, joka sisältää komponentteja, kuten typpeä, happea, hiilidioksidia jne.
Mikä on ratkaisu?
Sekoittamalla yhteen sulfaattihappoa ja vettä, saadaan sen vesiliuos. Mieti, mistä se koostuu. Löydämme liuottimen - veden, liuenneen aineen - rikkihapon ja niiden vuorovaikutustuotteet. Näitä ovat vetykationit, hydrosulfaatti- ja sulfaatti-ionit. Liuottimesta ja komponenteista koostuvan fysikaalis-kemiallisen järjestelmän koostumus ei riipu vain siitä, mikä aine on liuotin.
Yleisin ja tärkein liuotin on vesi. Myös liuenneiden komponenttien luonteella on suuri merkitys. Ne voidaan karkeasti jakaa kolmeen ryhmään. Nämä ovat käytännössä liukenemattomia yhdisteitä, heikosti liukenevia ja erittäin liukenevia. Viimeinen ryhmä on tärkein. Se sisältää useimmat suolat, hapot, alkalit, alkoholit, monosakkaridit. Huonosti liukenevat yhdisteet ovat myös melko yleisiä luonnossa. Näitä ovat kipsi, typpi, metaani, happi. Käytännössä veteen liukenemattomia ovat metalleja, jalokaasuja: argonia, heliumia jne., kerosiinia, öljyjä.
Miten kvantifioidaan yhdisteen liukoisuus
Kyllästetyn liuoksen pitoisuus on tärkein arvo, joka osoittaa aineen liukoisuuden. Hänenilmaistaan numeerisesti yhtä suurena kuin yhdisteen massa 100 g:ssa liuosta. Esimerkiksi desinfioivaa lääketieteellistä tuotetta - salisyylialkoholia myydään apteekeissa 1-prosenttisena alkoholiliuoksena. Tämä tarkoittaa, että 100 g liuosta sisältää 1 gramman vaikuttavaa ainetta. Mikä on suurin natriumkloridin massa, joka voi liueta 100 g:aan liuotinta tietyssä lämpötilassa? Löydät vastauksen tähän kysymykseen käyttämällä erityistä kiinteiden yhdisteiden liukoisuuskäyrien taulukkoa. Joten lämpötilassa 10 ⁰С 38 g ruokasuolaa voidaan liuottaa 100 g:aan vettä, lämpötilassa 80 ⁰С - 40 g ainetta. Kuinka saada liuos laimeaksi? Sinun on lisättävä siihen tietty määrä vettä. Fysikaaliskemiallisen järjestelmän pitoisuutta voidaan lisätä haihduttamalla liuos tai lisäämällä siihen tietty määrä liuennutta yhdistettä.
Ratkaisutyypit
Tietyssä lämpötilassa järjestelmä voi olla tasapainossa liuenneen yhdisteen kanssa sakan muodossa. Tässä tapauksessa puhutaan kyllästetystä liuoksesta. Kuinka saada liuos kylläiseksi? Katso tätä varten kiintoaineiden liukoisuustaulukkoa. Esimerkiksi pöytäsuola, joka painaa 31 g, lisätään veteen 20 ºС:n lämpötilassa ja normaalipaineessa, minkä jälkeen sitä sekoitetaan hyvin. Lisälämmityksellä ja ylimääräisen suolan lisäämisellä sen ylimäärä varmistaa ylikyllästyneen liuoksen muodostumisen. Järjestelmän jäähdytys johtaa natriumkloridikiteiden saostumisprosessiin. Laimennetuiksi liuoksiksi kutsutaan sellaisia liuoksia, joissa yhdisteiden pitoisuus suhteessa liuottimen tilavuuteen ontarpeeksi pieni. Esimerkiksi suolaliuos, joka on osa veriplasmaa ja jota käytetään lääketieteessä kirurgisten toimenpiteiden jälkeen, on 0,9-prosenttista natriumkloridiliuosta.
Aineen liukenemismekanismi
Otettuaan pohdittua kysymystä siitä, mikä ratkaisu on, määritetään, mitkä prosessit ovat sen muodostumisen taustalla. Aineiden liukenemisen ilmiön ytimessä näemme sekä fysikaalisten että kemiallisten muutosten vuorovaikutuksen. Päärooli niissä on kemiallisten sidosten tuhoutumisilmiö: kovalenttinen polaarinen tai ioninen, liuenneen yhdisteen molekyyleissä. Sidoksen katkeamisen fyysinen puoli ilmaistaan energian imeytymisessä. On myös olemassa liuotinhiukkasten vuorovaikutusta liuenneiden molekyylien kanssa, jota kutsutaan solvataatioksi, vesiliuosten tapauksessa - hydraatio. Sitä ei seuraa vain uusien siteiden syntyminen, vaan myös energian vapautuminen.
Artikkelissamme tarkastelimme kysymystä siitä, mikä ratkaisu on, ja selvitimme myös ratkaisujen muodostumismekanismia ja niiden merkitystä.
