Rešitve, kot tudi proces njihovega nastajanja, so velikega pomena v svetu okoli nas. Voda in zrak sta dva njuna predstavnika, brez katerih je življenje na Zemlji nemogoče. Večina bioloških tekočin v rastlinah in živalih je tudi rešitev. Proces prebave je neločljivo povezan z raztapljanjem hranil.
Vsaka proizvodnja je povezana z uporabo določenih vrst rešitev. Uporabljajo se v tekstilni, živilski, farmacevtski, kovinskopredelovalni, rudarski, plastični industriji in industriji vlaken. Zato je pomembno razumeti, kaj so, poznati njihove lastnosti in razlikovalne lastnosti.
Znaki pravih rešitev
Rešitve razumemo kot večkomponentne homogene sisteme, ki nastanejo med distribucijo ene komponente v drugo. Imenujejo jih tudi dispergirani sistemi, ki jih glede na velikost delcev, ki jih tvorijo, delimo na koloidne sisteme, suspenzije in prave raztopine.
Pri slednjem so komponente v stanju ločevanja na molekule, atome ali ione. Za takšne molekularno dispergirane sisteme so značilne naslednje značilnosti:
- afiniteta (interakcija);
- spontanost izobraževanja;
- stalnost koncentracije;
- homogenost;
- trajnost.
Z drugimi besedami, lahko nastanejo, če pride do interakcije med komponentami, kar vodi do spontane ločitve snovi na drobne delce brez zunanjih naporov. Dobljene raztopine morajo biti enofazne, to pomeni, da med sestavnimi deli ne sme biti vmesnika. Zadnji znak je najpomembnejši, saj lahko proces raztapljanja poteka spontano le, če je energetsko ugoden za sistem. V tem primeru se prosta energija zmanjša in sistem postane ravnotežen. Ob upoštevanju vseh teh značilnosti lahko oblikujemo naslednjo definicijo:
Prava rešitev je stabilen ravnotežni sistem medsebojno delujočih delcev dveh ali več snovi, katerih velikost ne presega 10-7cm, torej so sorazmerni z atomi, molekulami in ioni.
Ena od snovi je topilo (praviloma je to komponenta, katere koncentracija je višja), ostale pa so topljene snovi. Če so bile prvotne snovi v različnih agregacijskih stanjih, se za topilo vzame tisto, ki ga ni spremenilo.
Vrste pravih rešitev
Glede na agregatno stanje so raztopine tekoče, plinaste in trdne. Najpogostejši so tekoči sistemi, ki jih glede na začetno stanje delimo tudi na več vrst.raztopina:
- trdno v tekočini, na primer sladkor ali sol v vodi;
- tekočina v tekočini, kot je žveplova ali klorovodikova kislina v vodi;
- plinasto do tekoče, na primer kisik ali ogljikov dioksid v vodi.
Vendar pa ni samo voda lahko topilo. Po naravi topila se vse tekoče raztopine delijo na vodne, če so snovi raztopljene v vodi, in nevodne, če so snovi raztopljene v etru, etanolu, benzenu itd.
Glede na električno prevodnost se raztopine delijo na elektrolite in neelektrolite. Elektroliti so spojine s pretežno ionsko kristalno vezjo, ki pri disociaciji v raztopini tvorijo ione. Ko se raztopijo, se neelektroliti razgradijo na atome ali molekule.
V pravih raztopinah se hkrati odvijata dva nasprotna procesa - raztapljanje snovi in njena kristalizacija. Glede na položaj ravnotežja v sistemu "raztopljena raztopina" ločimo naslednje vrste raztopin:
- nasičena, ko je hitrost raztapljanja določene snovi enaka hitrosti njene lastne kristalizacije, to pomeni, da je raztopina v ravnotežju s topilom;
- nenasičene, če vsebujejo manj topljene snovi kot nasičene pri isti temperaturi;
- prenasičene, ki vsebujejo presežek topljenca v primerjavi z nasičenim, en kristal pa je dovolj za začetek aktivne kristalizacije.
Kot količinskoznačilnosti, ki odražajo vsebnost določene komponente v raztopinah, uporabite koncentracijo. Raztopine z nizko vsebnostjo topljenca imenujemo razredčene, z visoko vsebnostjo pa koncentrirane.
Načini za izražanje koncentracije
Masni delež (ω) - masa snovi (mv-va), ki se nanaša na maso raztopine (mp-ra). V tem primeru se masa raztopine vzame kot vsota mas snovi in topila (mp-la).
Molna frakcija (N) - število molov topljene snovi (Nv-va), deljeno s skupnim številom molov snovi, ki tvorijo raztopino (ΣN).
Molalnost (Cm) - število molov topljenca (Nv-va), deljeno z maso topila (m r-la).
Molarna koncentracija (Cm) - masa topljenca (mv-va) glede na prostornino celotne raztopine (V).
Normalnost ali ekvivalentna koncentracija, (Cn) - število ekvivalentov (E) topljenca, ki se nanaša na prostornino raztopine.
Titer (T) - masa snovi (m in-va), raztopljene v danem volumnu raztopine.
Volumenski delež (ϕ) plinaste snovi - prostornina snovi (Vv-va), deljena s prostornino raztopine (V p-ra).
Lastnosti rešitev
Glede na to vprašanje najpogosteje govorijo o razredčenih raztopinah neelektrolitov. Prvič, to je posledica dejstva, da jih stopnja interakcije med delci približa idealnim plinom. In drugič,njihove lastnosti so posledica medsebojne povezanosti vseh delcev in so sorazmerne z vsebnostjo komponent. Takšne lastnosti pravih rešitev imenujemo koligativne. Parni tlak topila nad raztopino je opisan z Raoultovim zakonom, ki pravi, da je zmanjšanje nasičenega parnega tlaka topila ΔР nad raztopino premo sorazmerno z molskim deležem topljenca (Tv- va) in parni tlak nad čistim topilom (R0r-la):
ΔР=Рor-la∙ Tv-va
Povišanje vrelišča ΔТк in ledišča ΔТз raztopin je neposredno sorazmerno z molarnimi koncentracijami v njih raztopljenih snovi Сm:
ΔTk=E ∙ Cm, kjer je E ebulioskopska konstanta;
ΔTz=K ∙ Cm, kjer je K krioskopska konstanta.
Osmotski tlak π se izračuna po enačbi:
π=R∙E∙Xv-va / Vr-la, kjer je Xv-va molski delež topljenca, Vr-la je prostornina topila.
Pomen rešitev v vsakdanjem življenju vsakega človeka je težko preceniti. Naravna voda vsebuje raztopljene pline - CO2 in O2, različne soli - NaCl, CaSO4, MgCO3, KCl itd. Toda brez teh nečistoč v telo bi lahko motilo vodno-solni metabolizem in delo srčno-žilnega sistema. Drug primer pravih rešitev je zlitina kovin. Lahko je medenina ali nakit iz zlata, vendar, kar je najpomembneje, po mešanjustopljene komponente in hlajenje nastale raztopine nastane ena trdna faza. Kovinske zlitine se uporabljajo povsod, od jedilnega pribora do elektronike.
