Zijn er veel chemisch zuivere stoffen in de natuur? Wat is zeewater, melk, staaldraad - losse stoffen, of bestaan ze uit meerdere componenten? In ons artikel zullen we kennis maken met de eigenschappen van oplossingen - de meest voorkomende fysisch-chemische systemen met een variabele samenstelling. Ze kunnen meerdere componenten bevatten. Melk is dus een organische oplossing die water, vetdruppels, eiwitmoleculen en minerale zouten bevat. Wat is een oplossing en hoe kan deze worden verkregen? We zullen deze en andere vragen in ons artikel beantwoorden.
Gebruik van oplossingen en hun rol in de natuur
Metabolisme in biogeocenosen wordt uitgevoerd in de vorm van interactie van verbindingen opgelost in water. Bijvoorbeeld de opname van bodemoplossing door plantenwortels, de ophoping van zetmeel als gevolg van fotosynthese in planten, de spijsverteringsprocessen van dieren en mensen - het zijn allemaal reacties die plaatsvinden in chemische oplossingen. Het is onmogelijk om moderne industrieën voor te stellen: ruimte- en vliegtuigindustrie, militaire industrie, kernenergiezonder het gebruik van legeringen - solide oplossingen met unieke technische kenmerken. Verschillende gassen kunnen ook mengsels vormen, die we oplossingen kunnen noemen. Lucht is bijvoorbeeld een fysisch en chemisch systeem dat componenten bevat zoals stikstof, zuurstof, koolstofdioxide, enz.
Wat is een oplossing?
Door sulfaatzuur en water te mengen, krijgen we de waterige oplossing. Bedenk waar het uit bestaat. We zullen het oplosmiddel - water, de opgeloste stof - zwavelzuur en de producten van hun interactie vinden. Deze omvatten waterstofkationen, hydrosulfaat- en sulfaationen. De samenstelling van het fysisch-chemische systeem, bestaande uit een oplosmiddel en componenten, zal niet alleen afhangen van welke stof het oplosmiddel is.
Het meest voorkomende en belangrijkste oplosmiddel is water. Ook de aard van de opgeloste componenten is van groot belang. Ze zijn grofweg in te delen in drie groepen. Dit zijn praktisch onoplosbare verbindingen, slecht oplosbaar en zeer goed oplosbaar. De laatste groep is de belangrijkste. Het bevat de meeste zouten, zuren, basen, alcoholen, monosachariden. Ook in de natuur komen slecht oplosbare verbindingen vrij veel voor. Dit zijn gips, stikstof, methaan, zuurstof. Vrijwel onoplosbaar in water zijn metalen, edelgassen: argon, helium, enz., kerosine, oliën.
Hoe de oplosbaarheid van een verbinding te kwantificeren
De concentratie van een verzadigde oplossing is de belangrijkste waarde die de oplosbaarheid van een stof aangeeft. Haaruitgedrukt als een waarde die numeriek gelijk is aan de massa van de verbinding in 100 g oplossing. Een desinfecterend medisch product - salicylalcohol wordt bijvoorbeeld in apotheken verkocht in de vorm van een 1% alcoholoplossing. Dit betekent dat 100 g van de oplossing 1 gram van de werkzame stof bevat. Wat is de grootste massa natriumchloride die bij een bepaalde temperatuur in 100 g oplosmiddel kan worden opgelost? U kunt het antwoord op deze vraag vinden aan de hand van een speciale tabel met oplosbaarheidscurven voor vaste stoffen. Dus bij een temperatuur van 10 ⁰С kan 38 g keukenzout worden opgelost in 100 g water, bij 80 ⁰С - 40 g van de stof. Hoe een oplossing te verdunnen? Je moet er een bepaalde hoeveelheid water aan toevoegen. Het is mogelijk om de concentratie van het fysisch-chemische systeem te verhogen door de oplossing te verdampen of door er een bepaald deel van de opgeloste verbinding aan toe te voegen.
Soorten oplossingen
Bij een bepaalde temperatuur kan het systeem in evenwicht zijn met de opgeloste verbinding in de vorm van zijn neerslag. In dit geval spreekt men van een verzadigde oplossing. Hoe maak je een oplossing verzadigd? Raadpleeg hiervoor de tabel met de oplosbaarheid van vaste stoffen. Tafelzout met een gewicht van 31 g wordt bijvoorbeeld in water gebracht bij een temperatuur van 20 ºС en normale druk, waarna het goed wordt geroerd. Met extra verwarming en de toevoeging van een extra portie zout, zorgt de overmaat ervan voor de vorming van een oververzadigde oplossing. De koeling van het systeem zal leiden tot het proces van precipitatie van natriumchloridekristallen. Verdunde oplossingen worden dergelijke oplossingen genoemd waarin de concentratie van verbindingen in vergelijking met het volume van het oplosmiddel zal zijnklein genoeg. Zo is zoutoplossing, die deel uitmaakt van het bloedplasma en in de geneeskunde wordt gebruikt na chirurgische ingrepen, een 0,9% natriumchloride-oplossing.
Mechanisme van ontbinding van de stof
Nadat we de vraag hebben overwogen wat een oplossing is, gaan we bepalen welke processen ten grondslag liggen aan de vorming ervan. In de kern van het fenomeen van het oplossen van stoffen zien we de interactie van zowel fysische als chemische transformaties. De hoofdrol daarin wordt gespeeld door het fenomeen van de vernietiging van chemische bindingen: covalent polair of ionisch, in de moleculen van de opgeloste verbinding. Het fysieke aspect van het verbreken van bindingen komt tot uiting in de opname van energie. Er is ook een interactie van oplosmiddeldeeltjes met opgeloste moleculen, solvatatie genoemd, in het geval van waterige oplossingen - hydratatie. Het gaat niet alleen gepaard met het ontstaan van nieuwe bindingen, maar ook met het vrijkomen van energie.
In ons artikel hebben we de vraag wat een oplossing is onderzocht en ook het mechanisme voor de vorming van oplossingen en hun betekenis ontdekt.
