Υπάρχουν πολλές χημικά καθαρές ουσίες στη φύση; Τι είναι το θαλασσινό νερό, το γάλα, το σύρμα από χάλυβα - μεμονωμένες ουσίες ή αποτελούνται από πολλά συστατικά; Στο άρθρο μας, θα εξοικειωθούμε με τις ιδιότητες των διαλυμάτων - τα πιο κοινά φυσικοχημικά συστήματα που έχουν μεταβλητή σύνθεση. Μπορεί να περιέχουν πολλά συστατικά. Έτσι, το γάλα είναι ένα οργανικό διάλυμα που περιέχει νερό, σταγόνες λίπους, μόρια πρωτεΐνης και μεταλλικά άλατα. Τι είναι μια λύση και πώς μπορεί να ληφθεί; Θα απαντήσουμε σε αυτήν και σε άλλες ερωτήσεις στο άρθρο μας.
Χρήση διαλυμάτων και ο ρόλος τους στη φύση
Ο μεταβολισμός στις βιογεωκαινώσεις πραγματοποιείται με τη μορφή αλληλεπίδρασης ενώσεων διαλυμένων στο νερό. Για παράδειγμα, η απορρόφηση του εδαφικού διαλύματος από τις ρίζες των φυτών, η συσσώρευση αμύλου ως αποτέλεσμα της φωτοσύνθεσης στα φυτά, οι πεπτικές διεργασίες των ζώων και των ανθρώπων - όλα αυτά είναι αντιδράσεις που συμβαίνουν σε χημικά διαλύματα. Είναι αδύνατο να φανταστούμε σύγχρονες βιομηχανίες: βιομηχανία διαστήματος και αεροσκαφών, στρατιωτική βιομηχανία, πυρηνική ενέργειαχωρίς τη χρήση κραμάτων - στερεών διαλυμάτων με μοναδικά τεχνικά χαρακτηριστικά. Πολλά αέρια μπορούν επίσης να σχηματίσουν μείγματα, τα οποία μπορούμε να ονομάσουμε διαλύματα. Για παράδειγμα, ο αέρας είναι ένα φυσικό και χημικό σύστημα που περιέχει συστατικά όπως άζωτο, οξυγόνο, διοξείδιο του άνθρακα κ.λπ.
Τι είναι η λύση;
Αναμιγνύοντας θειικό οξύ και νερό, παίρνουμε το υδατικό του διάλυμα. Σκεφτείτε από τι αποτελείται. Θα βρούμε τον διαλύτη - νερό, τη διαλυμένη ουσία - θειικό οξύ και τα προϊόντα της αλληλεπίδρασής τους. Αυτά περιλαμβάνουν κατιόντα υδρογόνου, υδροθειικά και θειικά ιόντα. Η σύνθεση του φυσικοχημικού συστήματος, που αποτελείται από έναν διαλύτη και συστατικά, θα εξαρτάται όχι μόνο από το ποια ουσία είναι ο διαλύτης.
Ο πιο κοινός και σημαντικός διαλύτης είναι το νερό. Η φύση των διαλυμένων συστατικών έχει επίσης μεγάλη σημασία. Μπορούν να χωριστούν χονδρικά σε τρεις ομάδες. Αυτές είναι πρακτικά αδιάλυτες ενώσεις, ελαφρώς διαλυτές και πολύ διαλυτές. Η τελευταία ομάδα είναι η πιο σημαντική. Περιλαμβάνει τα περισσότερα άλατα, οξέα, αλκάλια, αλκοόλες, μονοσακχαρίτες. Οι κακοδιαλυτές ενώσεις είναι επίσης αρκετά κοινές στη φύση. Αυτά είναι γύψος, άζωτο, μεθάνιο, οξυγόνο. Πρακτικά αδιάλυτα στο νερό θα είναι μέταλλα, ευγενή αέρια: αργό, ήλιο κ.λπ., κηροζίνη, έλαια.
Πώς προσδιορίζεται ποσοτικά η διαλυτότητα μιας ένωσης
Η συγκέντρωση ενός κορεσμένου διαλύματος είναι η πιο σημαντική τιμή που δείχνει τη διαλυτότητα μιας ουσίας. Αυτήνεκφράζεται ως τιμή αριθμητικά ίση με τη μάζα της ένωσης σε 100 g διαλύματος. Για παράδειγμα, ένα απολυμαντικό ιατρικό προϊόν - σαλικυλική αλκοόλη πωλείται στα φαρμακεία με τη μορφή διαλύματος αλκοόλης 1%. Αυτό σημαίνει ότι 100 g του διαλύματος περιέχει 1 γραμμάριο της δραστικής ουσίας. Ποια είναι η μεγαλύτερη μάζα χλωριούχου νατρίου που μπορεί να διαλυθεί σε 100 g διαλύτη σε μια συγκεκριμένη θερμοκρασία; Μπορείτε να βρείτε την απάντηση σε αυτή την ερώτηση χρησιμοποιώντας έναν ειδικό πίνακα καμπυλών διαλυτότητας για στερεές ενώσεις. Έτσι, σε θερμοκρασία 10 ⁰С, 38 g επιτραπέζιου αλατιού μπορούν να διαλυθούν σε 100 g νερού, στους 80 ⁰С - 40 g της ουσίας. Πώς να φτιάξετε ένα διάλυμα αραιό; Πρέπει να προσθέσετε μια συγκεκριμένη ποσότητα νερού σε αυτό. Είναι δυνατόν να αυξηθεί η συγκέντρωση του φυσικοχημικού συστήματος με εξάτμιση του διαλύματος ή με προσθήκη ενός συγκεκριμένου μέρους της διαλυμένης ένωσης σε αυτό.
Τύποι διαλυμάτων
Σε μια ορισμένη θερμοκρασία, το σύστημα μπορεί να βρίσκεται σε ισορροπία με τη διαλυμένη ένωση με τη μορφή του ιζήματος της. Σε αυτή την περίπτωση, μιλάμε για κορεσμένο διάλυμα. Πώς να φτιάξετε ένα διάλυμα κορεσμένο; Για να το κάνετε αυτό, ανατρέξτε στον πίνακα διαλυτότητας στερεών. Για παράδειγμα, επιτραπέζιο αλάτι βάρους 31 g εισάγεται στο νερό σε θερμοκρασία 20 ºС και κανονική πίεση και στη συνέχεια αναδεύεται καλά. Με πρόσθετη θέρμανση και την εισαγωγή πρόσθετης μερίδας αλατιού, η περίσσεια του εξασφαλίζει τον σχηματισμό υπερκορεσμένου διαλύματος. Η ψύξη του συστήματος θα οδηγήσει στη διαδικασία καθίζησης κρυστάλλων χλωριούχου νατρίου. Τα αραιωμένα διαλύματα θα ονομάζονται τέτοια διαλύματα στα οποία η συγκέντρωση των ενώσεων σε σύγκριση με τον όγκο του διαλύτη θα είναιαρκετά μικρό. Για παράδειγμα, το αλατούχο διάλυμα, το οποίο αποτελεί μέρος του πλάσματος του αίματος και χρησιμοποιείται στην ιατρική μετά από χειρουργικές επεμβάσεις, είναι ένα διάλυμα χλωριούχου νατρίου 0,9%.
Μηχανισμός διάλυσης ουσίας
Έχοντας εξετάσει το ερώτημα του τι είναι η λύση, ας προσδιορίσουμε ποιες διαδικασίες αποτελούν τη βάση του σχηματισμού της. Στην καρδιά του φαινομένου της διάλυσης των ουσιών, βλέπουμε την αλληλεπίδραση τόσο των φυσικών όσο και των χημικών μετασχηματισμών. Κύριο ρόλο σε αυτά παίζει το φαινόμενο της καταστροφής των χημικών δεσμών: ομοιοπολικών πολικών ή ιοντικών, στα μόρια της διαλυμένης ένωσης. Η φυσική πτυχή της διάσπασης του δεσμού εκφράζεται στην απορρόφηση ενέργειας. Υπάρχει επίσης μια αλληλεπίδραση των σωματιδίων του διαλύτη με τα μόρια της διαλυμένης ουσίας, που ονομάζεται διαλυτοποίηση, στην περίπτωση των υδατικών διαλυμάτων - ενυδάτωση. Συνοδεύεται όχι μόνο από την εμφάνιση νέων δεσμών, αλλά και από την απελευθέρωση ενέργειας.
Στο άρθρο μας, εξετάσαμε το ερώτημα του τι είναι η λύση και επίσης ανακαλύψαμε τον μηχανισμό για τον σχηματισμό λύσεων και τη σημασία τους.
