Oplossingen, evenals het proces van hun vorming, zijn van groot belang in de wereld om ons heen. Water en lucht zijn twee van hun vertegenwoordigers, zonder welke leven op aarde onmogelijk is. De meeste biologische vloeistoffen in planten en dieren zijn ook oplossingen. Het verteringsproces is onlosmakelijk verbonden met het oplossen van voedingsstoffen.
Elke productie wordt geassocieerd met het gebruik van bepaalde soorten oplossingen. Ze worden gebruikt in de textiel-, voedings-, farmaceutische, metaal-, mijnbouw-, kunststof- en vezelindustrie. Daarom is het belangrijk om te begrijpen wat ze zijn, om hun eigenschappen en onderscheidende kenmerken te kennen.
Tekenen van echte oplossingen
Oplossingen worden opgevat als homogene systemen met meerdere componenten die worden gevormd tijdens de distributie van een component in een andere. Ze worden ook gedispergeerde systemen genoemd, die, afhankelijk van de grootte van de deeltjes die ze vormen, worden onderverdeeld in colloïdale systemen, suspensies en echte oplossingen.
In de laatste bevinden de componenten zich in een staat van scheiding in moleculen, atomen of ionen. Dergelijke moleculair gedispergeerde systemen worden gekenmerkt door de volgende kenmerken:
- affiniteit (interactie);
- spontaniteit van het onderwijs;
- constante concentratie;
- homogeniteit;
- duurzaamheid.
Met andere woorden, ze kunnen worden gevormd als er een interactie is tussen de componenten, wat leidt tot de spontane scheiding van de stof in kleine deeltjes zonder externe inspanningen. De resulterende oplossingen moeten eenfasig zijn, dat wil zeggen dat er geen interface tussen de samenstellende delen mag zijn. Het laatste teken is het belangrijkste, aangezien het ontbindingsproces alleen spontaan kan verlopen als het energetisch gunstig is voor het systeem. In dit geval neemt de vrije energie af en wordt het systeem in evenwicht. Rekening houdend met al deze kenmerken, kunnen we de volgende definitie formuleren:
Een echte oplossing is een stabiel evenwichtssysteem van op elkaar inwerkende deeltjes van twee of meer stoffen, waarvan de grootte niet groter is dan 10-7cm, dat wil zeggen dat ze evenredig zijn met atomen, moleculen en ionen.
Een van de stoffen is een oplosmiddel (in de regel is dit het bestanddeel waarvan de concentratie hoger is), en de rest zijn opgeloste stoffen. Als de oorspronkelijke stoffen zich in verschillende aggregatietoestanden bevonden, wordt het oplosmiddel genomen als het oplosmiddel dat het niet heeft veranderd.
Soorten echte oplossingen
Volgens de aggregatietoestand zijn oplossingen vloeibaar, gasvormig en vast. Vloeibare systemen komen het meest voor en zijn ook onderverdeeld in verschillende typen, afhankelijk van de begintoestand.opgeloste stof:
- vast in vloeistof, zoals suiker of zout in water;
- vloeistof in vloeistof, zoals zwavelzuur of zoutzuur in water;
- gasvormig tot vloeistof, zoals zuurstof of kooldioxide in water.
Niet alleen water kan echter een oplosmiddel zijn. En door de aard van het oplosmiddel worden alle vloeibare oplossingen verdeeld in waterige, als de stoffen zijn opgelost in water, en niet-waterige, als de stoffen zijn opgelost in ether, ethanol, benzeen, enz.
Volgens elektrische geleidbaarheid worden oplossingen onderverdeeld in elektrolyten en niet-elektrolyten. Elektrolyten zijn verbindingen met een overwegend ionische kristallijne binding, die, wanneer ze in oplossing worden gedissocieerd, ionen vormen. Wanneer opgelost, vallen niet-elektrolyten uiteen in atomen of moleculen.
In echte oplossingen vinden twee tegengestelde processen tegelijkertijd plaats: het oplossen van een stof en de kristallisatie ervan. Afhankelijk van de positie van het evenwicht in het "solute-solution" systeem worden de volgende soorten oplossingen onderscheiden:
- verzadigd, wanneer de oplossnelheid van een bepaalde stof gelijk is aan de snelheid van zijn eigen kristallisatie, dat wil zeggen, de oplossing is in evenwicht met het oplosmiddel;
- onverzadigd als ze minder opgeloste stof bevatten dan verzadigd bij dezelfde temperatuur;
- oververzadigd, dat een overmaat van een opgeloste stof bevat in vergelijking met een verzadigde, en één kristal ervan is voldoende om actieve kristallisatie te starten.
Als een kwantitatievekenmerken, die de inhoud van een bepaalde component in oplossingen weerspiegelen, gebruiken de concentratie. Oplossingen met een laag geh alte aan een opgeloste stof worden verdund genoemd en met een hoog geh alte - geconcentreerd.
Manieren om concentratie uit te drukken
Massafractie (ω) - de massa van de stof (mv-va), verwijst naar de massa van de oplossing (mp-ra). In dit geval wordt de massa van de oplossing genomen als de som van de massa's van de stof en het oplosmiddel (mp-la).
Molefractie (N) - het aantal mol van een opgeloste stof (Nv-va) gedeeld door het totale aantal mol stoffen die een oplossing vormen (ΣN).
Molaliteit (Cm) - het aantal mol van een opgeloste stof (Nv-va) gedeeld door de massa van het oplosmiddel (m r-la).
Molaire concentratie (Cm) - de massa van de opgeloste stof (mv-va) verwijst naar het volume van de gehele oplossing (V).
Normaliteit, of equivalente concentratie, (Cn) - het aantal equivalenten (E) van de opgeloste stof, gerelateerd aan het volume van de oplossing.
Titer (T) - de massa van een stof (m in-va) opgelost in een bepaald volume oplossing.
Volumefractie (ϕ) van een gasvormige stof - het volume van de stof (Vv-va) gedeeld door het volume van de oplossing (V p-ra).
Eigenschappen van oplossingen
Gezien dit probleem praten ze meestal over verdunde oplossingen van niet-elektrolyten. Dit is ten eerste te wijten aan het feit dat de mate van interactie tussen deeltjes ze dichter bij ideale gassen brengt. En ten tweede,hun eigenschappen zijn te wijten aan de onderlinge verbondenheid van alle deeltjes en zijn evenredig met de inhoud van de componenten. Dergelijke eigenschappen van echte oplossingen worden colligatief genoemd. De dampdruk van het oplosmiddel over de oplossing wordt beschreven door de wet van Raoult, die stelt dat de afname van de verzadigde dampdruk van het oplosmiddel ΔР over de oplossing recht evenredig is met de molaire fractie van de opgeloste stof (Tv- va) en de dampdruk over het zuivere oplosmiddel (R0r-la):
ΔР=Рor-la∙ Tv-va
De toename van kookpunten ΔТк en vriespunten ΔТз van oplossingen is recht evenredig met de molaire concentraties van daarin opgeloste stoffen Сm:
ΔTk=E ∙ Cm, waarbij E de ebullioscopische constante is;
ΔTz=K ∙ Cm, waarbij K de cryoscopische constante is.
Osmotische druk π wordt berekend door de vergelijking:
π=R∙E∙Xv-va / Vr-la, waar Xv-va de molaire fractie van de opgeloste stof is, Vr-la het volume van het oplosmiddel.
Het belang van oplossingen in het dagelijks leven van een persoon is moeilijk te overschatten. Natuurlijk water bevat opgeloste gassen - CO2 en O2, verschillende zouten - NaCl, CaSO4, MgCO3, KCl, enz. Maar zonder deze onzuiverheden in het lichaam zou de water-zoutstofwisseling en het werk van het cardiovasculaire systeem kunnen verstoren. Een ander voorbeeld van echte oplossingen is een legering van metalen. Het kan messing of sieradengoud zijn, maar, belangrijker nog, na het mengengesmolten componenten en koeling van de resulterende oplossing, wordt één vaste fase gevormd. Metaallegeringen worden overal gebruikt, van bestek tot elektronica.
