Lösningar, såväl som processen för deras bildning, är av stor betydelse i världen omkring oss. Vatten och luft är två av deras representanter, utan vilka livet på jorden är omöjligt. De flesta biologiska vätskor i växter och djur är också lösningar. Matsmältningsprocessen är oupplösligt kopplad till upplösningen av näringsämnen.
All produktion är förknippad med användningen av vissa typer av lösningar. De används inom textil-, livsmedels-, läkemedels-, metallbearbetnings-, gruv-, plast- och fiberindustrin. Det är därför det är viktigt att förstå vad de är, att känna till deras egenskaper och särdrag.
Tecken på sanna lösningar
Lösningar förstås som flerkomponents homogena system som bildas under distributionen av en komponent i en annan. De kallas också för dispergerade system, som, beroende på storleken på partiklarna som bildar dem, delas in i kolloidala system, suspensioner och sanna lösningar.
I det senare är komponenterna i ett tillstånd av separation i molekyler, atomer eller joner. Sådana molekylärt dispergerade system kännetecknas av följande egenskaper:
- affinity (interaktion);
- spontanitet i utbildning;
- konstant koncentration;
- homogenitet;
- hållbarhet.
Med andra ord kan de bildas om det finns en interaktion mellan komponenterna, vilket leder till att ämnet spontant separeras till små partiklar utan yttre ansträngningar. De resulterande lösningarna bör vara enfasiga, det vill säga det bör inte finnas något gränssnitt mellan de ingående delarna. Det sista tecknet är det viktigaste, eftersom upplösningsprocessen kan fortgå spontant endast om den är energetiskt gynnsam för systemet. I detta fall minskar den fria energin, och systemet blir jämvikt. Med hänsyn till alla dessa funktioner kan vi formulera följande definition:
En sann lösning är ett stabilt jämviktssystem av interagerande partiklar av två eller flera ämnen, vars storlek inte överstiger 10-7cm, det vill säga de är proportionella med atomer, molekyler och joner.
Ett av ämnena är ett lösningsmedel (som regel är detta den komponent vars koncentration är högre), och resten är lösta ämnen. Om de ursprungliga ämnena befann sig i olika aggregationstillstånd, tas lösningsmedlet som det som inte ändrade det.
Typer av sanna lösningar
Beroende på aggregationstillståndet är lösningarna flytande, gasformiga och fasta. Vätskesystem är de vanligaste, och de är också indelade i flera typer beroende på initi altillstånd.solute:
- fast i vätska, som socker eller s alt i vatten;
- vätska i vätska, såsom svavelsyra eller s altsyra i vatten;
- gasformigt till vätska, som syre eller koldioxid i vatten.
Men inte bara vatten kan vara ett lösningsmedel. Och genom lösningsmedlets beskaffenhet indelas alla flytande lösningar i vattenh altiga, om ämnena är lösta i vatten, och icke-vattenh altiga, om ämnena är lösta i eter, etanol, bensen etc.
Enligt elektrisk ledningsförmåga delas lösningar in i elektrolyter och icke-elektrolyter. Elektrolyter är föreningar med en övervägande jonisk kristallin bindning, som, när de dissocieras i lösning, bildar joner. När de är upplösta bryts icke-elektrolyter ner till atomer eller molekyler.
I sanna lösningar sker två motsatta processer samtidigt - upplösningen av ett ämne och dess kristallisering. Beroende på jämviktsläget i "solute-solution"-systemet särskiljs följande typer av lösningar:
- mättad, när upplösningshastigheten för ett visst ämne är lika med hastigheten för dess egen kristallisation, det vill säga lösningen är i jämvikt med lösningsmedlet;
- omättade om de innehåller mindre löst ämne än mättat vid samma temperatur;
- övermättad, som innehåller ett överskott av ett löst ämne i jämförelse med en mättad, och en kristall av den räcker för att starta aktiv kristallisering.
Som kvantitativegenskaper, som återspeglar innehållet av en viss komponent i lösningar, använd koncentrationen. Lösningar med låg h alt av ett löst ämne kallas utspädda och med hög h alt - koncentrerade.
Sätt att uttrycka koncentration
Massfraktion (ω) - ämnets massa (mv-va), hänvisat till lösningens massa (mp-ra). I detta fall tas lösningens massa som summan av massan av ämnet och lösningsmedlet (mp-la).
Molfraktion (N) - antalet mol av ett löst ämne (Nv-va) dividerat med det totala antalet mol av ämnen som bildar en lösning (ΣN).
Molalitet (Cm) - antalet mol av ett löst ämne (Nv-va) dividerat med lösningsmedlets massa (m r-la).
Molar koncentration (Cm) - massan av det lösta ämnet (mv-va) avser volymen av hela lösningen (V).
Normalitet, eller ekvivalent koncentration, (Cn) - antalet ekvivalenter (E) av det lösta ämnet, hänvisat till lösningens volym.
Titer (T) - massan av ett ämne (m in-va) löst i en given volym lösning.
Volymfraktion (ϕ) av ett gasformigt ämne - volymen av ämnet (Vv-va) dividerat med volymen av lösningen (V) p-ra).
Properties of solutions
Med tanke på denna fråga talar de oftast om utspädda lösningar av icke-elektrolyter. Detta beror för det första på det faktum att graden av interaktion mellan partiklar för dem närmare idealiska gaser. Och för det andra,deras egenskaper beror på alla partiklars sammanlänkning och är proportionella mot innehållet i komponenterna. Sådana egenskaper hos sanna lösningar kallas kolligativa. Lösningsmedlets ångtryck över lösningen beskrivs av Raoults lag, som säger att minskningen av det mättade ångtrycket för lösningsmedlet ΔР över lösningen är direkt proportionell mot molfraktionen av det lösta ämnet (Tv- va) och ångtrycket över det rena lösningsmedlet (R0r-la):
ΔР=Рor-la∙ Tv-va
Ökningen av kokpunkter ΔТк och fryspunkter ΔТз för lösningar är direkt proportionell mot molkoncentrationerna av ämnen som är lösta i dem Сm:
ΔTk=E ∙ Cm, där E är den ebullioskopiska konstanten;
ΔTz=K ∙ Cm, där K är den kryoskopiska konstanten.
Osmotiskt tryck π beräknas med ekvationen:
π=R∙E∙Xv-va / Vr-la, där Xv-va är molfraktionen av det lösta ämnet, Vr-la är lösningsmedlets volym.
Vikten av lösningar i varje persons vardag är svår att överskatta. Naturligt vatten innehåller lösta gaser - CO2 och O2, olika s alter - NaCl, CaSO4, MgCO3, KCl, etc. Men utan dessa föroreningar i kroppen kan störa vatten-s altmetabolismen och det kardiovaskulära systemets arbete. Ett annat exempel på verkliga lösningar är en legering av metaller. Det kan vara mässing eller guld smycken, men viktigast av allt, efter blandningsmälta komponenter och kylning av den resulterande lösningen bildas en fast fas. Metallegeringar används överallt, från bestick till elektronik.
