Løsninger, så vel som prosessen med å danne dem, er av stor betydning i verden rundt oss. Vann og luft er to av deres representanter, uten hvilke liv på jorden er umulig. De fleste biologiske væsker i planter og dyr er også løsninger. Fordøyelsesprosessen er uløselig knyttet til oppløsningen av næringsstoffer.
Enhver produksjon er forbundet med bruk av visse typer løsninger. De brukes i tekstil-, mat-, farmasøytisk-, metall-, gruve-, plast- og fiberindustrien. Derfor er det viktig å forstå hva de er, å kjenne deres egenskaper og kjennetegn.
Tegn på sanne løsninger
Løsninger forstås som multikomponent homogene systemer dannet under distribusjon av en komponent i en annen. De kalles også dispergerte systemer, som, avhengig av størrelsen på partiklene som danner dem, deles inn i kolloidale systemer, suspensjoner og sanne løsninger.
I sistnevnte er komponentene i en tilstand av separasjon i molekyler, atomer eller ioner. Slike molekylær-dispergerte systemer er preget av følgende egenskaper:
- tilhørighet (interaksjon);
- spontanitet i utdanning;
- konstant konsentrasjon;
- homogenitet;
- bærekraft.
Med andre ord kan de dannes hvis det er en interaksjon mellom komponentene, noe som fører til spontan separasjon av stoffet til bittesmå partikler uten ytre innsats. De resulterende løsningene skal være enfasede, det vil si at det ikke skal være noen grensesnitt mellom bestanddelene. Det siste tegnet er det viktigste, siden oppløsningsprosessen kan foregå spontant bare hvis den er energetisk gunstig for systemet. I dette tilfellet avtar den frie energien, og systemet blir likevekt. Når vi tar i betraktning alle disse funksjonene, kan vi formulere følgende definisjon:
En sann løsning er et stabilt likevektssystem av interagerende partikler av to eller flere stoffer, hvis størrelse ikke overstiger 10-7cm, det vil si at de er tilsvarende med atomer, molekyler og ioner.
Et av stoffene er et løsemiddel (som regel er dette komponenten som har høyere konsentrasjon), og resten er oppløste stoffer. Hvis de opprinnelige stoffene var i forskjellige aggregeringstilstander, blir løsningsmidlet tatt som det som ikke endret det.
Typer reelle løsninger
I henhold til aggregeringstilstanden er løsninger flytende, gassformige og faste. Væskesystemer er de vanligste, og de er også delt inn i flere typer avhengig av utgangstilstand.solute:
- fast i væske, som sukker eller s alt i vann;
- væske i væske, for eksempel svovelsyre eller s altsyre i vann;
- gassformig til væske, som oksygen eller karbondioksid i vann.
Men ikke bare vann kan være et løsemiddel. Og etter løsningsmidlets natur deles alle flytende løsninger i vandige, hvis stoffene er oppløst i vann, og ikke-vandige, hvis stoffene er oppløst i eter, etanol, benzen osv.
I henhold til elektrisk ledningsevne deles løsninger inn i elektrolytter og ikke-elektrolytter. Elektrolytter er forbindelser med en overveiende ionisk krystallinsk binding, som, når de dissosieres i løsning, danner ioner. Når de er oppløst, brytes ikke-elektrolytter ned til atomer eller molekyler.
I sanne løsninger skjer to motsatte prosesser samtidig - oppløsningen av et stoff og dets krystallisering. Avhengig av posisjonen til likevekt i "solute-solution"-systemet, skilles følgende typer løsninger:
- mettet, når oppløsningshastigheten til et bestemt stoff er lik hastigheten for dets egen krystallisering, det vil si at løsningen er i likevekt med løsningsmidlet;
- umettede hvis de inneholder mindre oppløst stoff enn mettet ved samme temperatur;
- overmettet, som inneholder et overskudd av et oppløst stoff sammenlignet med et mettet, og én krystall av det er nok til å starte aktiv krystallisering.
Som kvantitativegenskaper, som gjenspeiler innholdet av en bestemt komponent i løsninger, bruk konsentrasjonen. Løsninger med lavt innhold av oppløst stoff kalles fortynnet, og med høyt innhold - konsentrert.
Måter å uttrykke konsentrasjon
Massfraksjon (ω) - massen til stoffet (mv-va), referert til massen til løsningen (mp-ra). I dette tilfellet tas massen til løsningen som summen av massene til stoffet og løsningsmidlet (mp-la).
Molfraksjon (N) - antall mol av et oppløst stoff (Nv-va) delt på det totale antallet mol av stoffer som danner en løsning (ΣN).
Molalitet (Cm) - antall mol av et oppløst stoff (Nv-va) delt på massen til løsningsmidlet (m r-la).
Molar konsentrasjon (Cm) - massen av det oppløste stoffet (mv-va) refererte til volumet av hele løsningen (V).
Normalitet, eller ekvivalent konsentrasjon, (Cn) - antall ekvivalenter (E) av det oppløste stoffet, referert til volumet av løsningen.
Titer (T) - massen til et stoff (m in-va) oppløst i et gitt volum av løsningen.
Volumfraksjon (ϕ) av et gassformig stoff - volumet av stoffet (Vv-va) delt på volumet av løsningen (V) p-ra).
Properties of solutions
Med tanke på dette problemet snakker de oftest om fortynnede løsninger av ikke-elektrolytter. Dette skyldes for det første det faktum at graden av interaksjon mellom partikler bringer dem nærmere ideelle gasser. Og for det andrederes egenskaper skyldes sammenkoblingen av alle partikler og er proporsjonale med innholdet av komponentene. Slike egenskaper til sanne løsninger kalles kolligative. Damptrykket til løsningsmidlet over løsningen er beskrevet av Raoults lov, som sier at reduksjonen i mettet damptrykk til løsningsmidlet ΔР over løsningen er direkte proporsjonal med molfraksjonen av det løste stoffet (Tv- va) og damptrykket over det rene løsemidlet (R0r-la):
ΔР=Рor-la∙ Tv-va
Økningen i kokepunktene ΔТк og frysepunktene ΔТз for løsninger er direkte proporsjonal med de molare konsentrasjonene av stoffer oppløst i dem Сm:
ΔTk=E ∙ Cm, der E er den ebullioskopiske konstanten;
ΔTz=K ∙ Cm, der K er den kryoskopiske konstanten.
Osmotisk trykk π beregnes av ligningen:
π=R∙E∙Xv-va / Vr-la, hvor Xv-va er molfraksjonen av det oppløste stoffet, Vr-la er volumet av løsningsmidlet.
Betydningen av løsninger i hverdagen til enhver person er vanskelig å overvurdere. Naturlig vann inneholder oppløste gasser - CO2 og O2, forskjellige s alter - NaCl, CaSO4, MgCO3, KCl, etc. Men uten disse urenhetene i kroppen kan forstyrre vann-s altmetabolismen og arbeidet til det kardiovaskulære systemet. Et annet eksempel på sanne løsninger er en legering av metaller. Det kan være messing eller smykker gull, men viktigst av alt, etter blandingsmeltede komponenter og avkjøling av den resulterende løsningen, dannes en fast fase. Metalllegeringer brukes over alt, fra bestikk til elektronikk.
