Postoji li mnogo kemijski čistih tvari u prirodi? Što je morska voda, mlijeko, čelična žica - pojedinačne tvari, ili se sastoje od više komponenti? U našem članku ćemo se upoznati sa svojstvima otopina - najčešćih fizikalno-kemijskih sustava koji imaju promjenjiv sastav. Mogu sadržavati nekoliko komponenti. Dakle, mlijeko je organska otopina koja sadrži vodu, kapljice masti, proteinske molekule i mineralne soli. Što je rješenje i kako se do njega može doći? Odgovorit ćemo na ovo i druga pitanja u našem članku.
Upotreba rješenja i njihova uloga u prirodi
Metabolizam u biogeocenozama odvija se u obliku interakcije spojeva otopljenih u vodi. Na primjer, apsorpcija otopine tla korijenjem biljaka, nakupljanje škroba kao rezultat fotosinteze u biljkama, probavni procesi životinja i ljudi - sve su to reakcije koje se javljaju u kemijskim otopinama. Nemoguće je zamisliti moderne industrije: svemirsku i zrakoplovnu industriju, vojnu industriju, nuklearnu energijubez uporabe legura - čvrstih otopina s jedinstvenim tehničkim karakteristikama. Nekoliko plinova također može formirati smjese, koje možemo nazvati otopinama. Na primjer, zrak je fizički i kemijski sustav koji sadrži komponente kao što su dušik, kisik, ugljični dioksid, itd.
Što je rješenje?
Miješanjem sulfatne kiseline i vode dobivamo njenu vodenu otopinu. Razmotrite od čega se sastoji. Pronaći ćemo otapalo – vodu, otopljenu tvar – sumpornu kiselinu i produkte njihove interakcije. To uključuje vodikove katione, hidrosulfatne i sulfatne ione. Sastav fizikalno-kemijskog sustava, koji se sastoji od otapala i komponenti, ovisit će ne samo o tome koja je tvar otapalo.
Najčešće i najvažnije otapalo je voda. Priroda otopljenih komponenti također je od velike važnosti. Ugrubo se mogu podijeliti u tri skupine. To su praktički netopivi spojevi, slabo topljivi i vrlo topljivi. Posljednja skupina je najvažnija. Uključuje većinu soli, kiselina, lužina, alkohola, monosaharida. Slabo topljivi spojevi također su prilično česti u prirodi. To su gips, dušik, metan, kisik. Praktički netopivi u vodi bit će metali, plemeniti plinovi: argon, helij, itd., kerozin, ulja.
Kako kvantificirati topljivost spoja
Koncentracija zasićene otopine je najvažnija vrijednost koja pokazuje topljivost tvari. Njuizražena kao vrijednost brojčano jednaka masi spoja u 100 g otopine. Na primjer, medicinski proizvod za dezinfekciju - salicilni alkohol prodaje se u ljekarnama u obliku 1% otopine alkohola. To znači da 100 g otopine sadrži 1 gram djelatne tvari. Koja je najveća masa natrijevog klorida koja se može otopiti u 100 g otapala pri određenoj temperaturi? Odgovor na ovo pitanje možete pronaći pomoću posebne tablice krivulja topljivosti za čvrste spojeve. Dakle, na temperaturi od 10 ⁰S, 38 g kuhinjske soli može se otopiti u 100 g vode, na 80 ⁰S - 40 g tvari. Kako razrijediti otopinu? U to morate dodati određenu količinu vode. Moguće je povećati koncentraciju fizikalno-kemijskog sustava isparavanjem otopine ili dodavanjem određenog dijela otopljenog spoja.
Vrste rješenja
Na određenoj temperaturi, sustav može biti u ravnoteži s otopljenim spojem u obliku njegovog taloga. U ovom slučaju se govori o zasićenoj otopini. Kako otopinu napraviti zasićenom? Da biste to učinili, pogledajte tablicu topljivosti krutih tvari. Na primjer, kuhinjska sol težine 31 g unosi se u vodu na temperaturi od 20 ºS i normalnom tlaku, a zatim se dobro promiješa. Dodatnim zagrijavanjem i uvođenjem dodatnog dijela soli, njegov višak osigurava stvaranje prezasićene otopine. Hlađenje sustava će dovesti do procesa taloženja kristala natrijevog klorida. Razrijeđene otopine nazivat ćemo takve otopine u kojima će koncentracija spojeva u usporedbi s volumenom otapala bitidovoljno mali. Na primjer, fiziološka otopina, koja je dio krvne plazme i koja se koristi u medicini nakon kirurških intervencija, je 0,9% otopina natrijevog klorida.
Mehanizam otapanja tvari
Razmotrivši pitanje što je rješenje, odredimo koji su procesi u osnovi njegovog formiranja. U središtu fenomena otapanja tvari vidimo interakciju fizikalnih i kemijskih transformacija. Glavnu ulogu u njima igra fenomen razaranja kemijskih veza: kovalentnih polarnih ili ionskih, u molekulama otopljenog spoja. Fizički aspekt prekida veze izražava se u apsorpciji energije. Također postoji interakcija čestica otapala s molekulama otopljene tvari, nazvana solvatacija, u slučaju vodenih otopina – hidratacija. To je popraćeno ne samo pojavom novih veza, već i oslobađanjem energije.
U našem članku ispitali smo pitanje što je rješenje, a također smo otkrili mehanizam nastajanja rješenja i njihov značaj.
