Řešení, stejně jako proces jejich utváření, mají ve světě kolem nás velký význam. Voda a vzduch jsou dva jejich zástupci, bez kterých je život na Zemi nemožný. Většina biologických tekutin v rostlinách a zvířatech jsou také roztoky. Proces trávení je neoddělitelně spojen s rozpouštěním živin.
Jakákoli výroba je spojena s používáním určitých typů řešení. Používají se v textilním, potravinářském, farmaceutickém, kovoobráběcím, těžebním, plastikářském a vláknitém průmyslu. Proto je důležité porozumět tomu, co to je, znát jejich vlastnosti a rozlišovací znaky.
Náznaky skutečných řešení
Řešení jsou chápána jako vícesložkové homogenní systémy vzniklé při distribuci jedné složky do druhé. Říká se jim také disperzní systémy, které se v závislosti na velikosti částic, které je tvoří, dělí na koloidní systémy, suspenze a skutečné roztoky.
V druhém případě jsou složky ve stavu oddělení na molekuly, atomy nebo ionty. Takové molekulárně rozptýlené systémy se vyznačují následujícími znaky:
- afinita (interakce);
- spontaneita vzdělávání;
- stálost koncentrace;
- homogenita;
- udržitelnost.
Jinými slovy, mohou vznikat, pokud mezi složkami dochází k interakci, která vede ke spontánní separaci látky na drobné částice bez vnějšího úsilí. Výsledná řešení by měla být jednofázová, to znamená, že by mezi jednotlivými součástmi nemělo být žádné rozhraní. Poslední znak je nejdůležitější, protože proces rozpouštění může probíhat spontánně pouze tehdy, je-li to pro systém energeticky příznivé. V tomto případě se volná energie snižuje a systém se dostává do rovnováhy. Vezmeme-li v úvahu všechny tyto vlastnosti, můžeme formulovat následující definici:
Skutečný roztok je stabilní rovnovážný systém interagujících částic dvou nebo více látek, jejichž velikost nepřesahuje 10-7cm, to znamená, že jsou úměrné s atomy, molekulami a ionty.
Jednou z látek je rozpouštědlo (zpravidla se jedná o složku, jejíž koncentrace je vyšší) a zbytek jsou rozpuštěné látky. Pokud byly původní látky v různých stavech agregace, pak se za rozpouštědlo považuje to, které to nezměnilo.
Typy skutečných řešení
Podle stavu agregace jsou roztoky kapalné, plynné a pevné. Kapalné systémy jsou nejběžnější a také se dělí na několik typů v závislosti na výchozím stavu.rozpuštěná látka:
- pevná látka v kapalině, jako cukr nebo sůl ve vodě;
- kapalina v kapalině, jako je kyselina sírová nebo chlorovodíková ve vodě;
- plynný až kapalný, jako je kyslík nebo oxid uhličitý ve vodě.
Rozpouštědlem však může být nejen voda. A podle povahy rozpouštědla se všechny kapalné roztoky dělí na vodné, pokud jsou látky rozpuštěny ve vodě, a nevodné, pokud jsou látky rozpuštěné v etheru, ethanolu, benzenu atd.
Podle elektrické vodivosti se roztoky dělí na elektrolyty a neelektrolyty. Elektrolyty jsou sloučeniny s převážně iontovou krystalickou vazbou, které při disociaci v roztoku tvoří ionty. Po rozpuštění se neelektrolyty rozkládají na atomy nebo molekuly.
Ve skutečných roztokech probíhají současně dva opačné procesy – rozpouštění látky a její krystalizace. V závislosti na poloze rovnováhy v systému „rozpuštěný roztok“se rozlišují následující typy řešení:
- nasycený, když se rychlost rozpouštění určité látky rovná rychlosti její vlastní krystalizace, to znamená, že roztok je v rovnováze s rozpouštědlem;
- nenasycené, pokud obsahují méně rozpuštěné látky než nasycené při stejné teplotě;
- přesycené, které obsahují nadbytek rozpuštěné látky ve srovnání s nasycenou látkou a její jeden krystal stačí k zahájení aktivní krystalizace.
Jako kvantitativnícharakteristiky, odrážející obsah konkrétní složky v roztocích, použijte koncentraci. Roztoky s nízkým obsahem rozpuštěné látky se nazývají zředěné a s vysokým obsahem - koncentrované.
Způsoby, jak vyjádřit koncentraci
Hmotnostní zlomek (ω) - hmotnost látky (mv-va), vztažená na hmotnost roztoku (mp-ra). V tomto případě se hmotnost roztoku bere jako součet hmotností látky a rozpouštědla (mp-la).
Molární zlomek (N) - počet molů rozpuštěné látky (Nv-va) dělený celkovým počtem molů látek, které tvoří roztok (ΣN).
Molalita (Cm) – počet molů rozpuštěné látky (Nv-va) dělený hmotností rozpouštědla (m r-la).
Molární koncentrace (Cm) – hmotnost rozpuštěné látky (mv-va) vztažená k objemu celého roztoku (V).
Normalita nebo ekvivalentní koncentrace, (Cn) – počet ekvivalentů (E) rozpuštěné látky, vztažený k objemu roztoku.
Titr (T) – hmotnost látky (m in-va) rozpuštěné v daném objemu roztoku.
Objemový zlomek (ϕ) plynné látky - objem látky (Vv-va) dělený objemem roztoku (V p-ra).
Vlastnosti řešení
Vzhledem k této problematice se nejčastěji hovoří o zředěných roztocích neelektrolytů. To je způsobeno zaprvé tím, že stupeň interakce mezi částicemi je přibližuje ideálním plynům. a za druhé,jejich vlastnosti jsou dány vzájemnou propojeností všech částic a jsou úměrné obsahu složek. Takové vlastnosti pravých řešení se nazývají koligativní. Tlak par rozpouštědla nad roztokem je popsán Raoultovým zákonem, který říká, že pokles tlaku nasycených par rozpouštědla ΔР nad roztokem je přímo úměrný molárnímu zlomku rozpuštěné látky (Tv- va) a tlak par nad čistým rozpouštědlem (R0r-la):
ΔР=Рor-la∙ Tv-va
Nárůst bodů varu ΔТк a bodů tuhnutí ΔТз roztoků je přímo úměrný molárním koncentracím látek v nich rozpuštěných Сm:
ΔTk=E ∙ Cm, kde E je ebulioskopická konstanta;
ΔTz=K ∙ Cm, kde K je kryoskopická konstanta.
Osmotický tlak π se vypočítá podle rovnice:
π=R∙E∙Xv-va / Vr-la, kde Xv-va je molární zlomek rozpuštěné látky, Vr-la je objem rozpouštědla.
Význam řešení v každodenním životě každého člověka je těžké přeceňovat. Přírodní voda obsahuje rozpuštěné plyny - CO2 a O2, různé soli - NaCl, CaSO4, MgCO3, KCl atd. Ale bez těchto nečistot v tělo by mohlo narušit metabolismus voda-sůl a práci kardiovaskulárního systému. Dalším příkladem skutečných řešení je slitina kovů. Může to být mosaz nebo bižuterní zlato, ale hlavně po smícháníroztavených složek a ochlazení výsledného roztoku, vznikne jedna pevná fáze. Kovové slitiny se používají všude, od příborů po elektroniku.
