Czyste substancje prawie nigdy nie występują w naturze. Zasadniczo są one prezentowane w postaci mieszanin, które są w stanie tworzyć układy jednorodne lub niejednorodne.
Cechy prawdziwych rozwiązań
Prawdziwe rozwiązania to rodzaj systemów zdyspergowanych, które mają większą siłę pomiędzy medium dyspersyjnym a fazą rozproszoną.
Kryształy o różnych rozmiarach można uzyskać z dowolnej substancji chemicznej. W każdym razie będą miały taką samą strukturę wewnętrzną: jonową lub molekularną sieć krystaliczną.
Rozpuść
W procesie rozpuszczania ziaren chlorku sodu i cukru w wodzie powstaje roztwór jonowo-cząsteczkowy. W zależności od stopnia rozdrobnienia substancja może mieć postać:
- widoczne makroskopowe cząstki większe niż 0,2 mm;
- mikroskopijne cząsteczki mniejsze niż 0,2 mm można uchwycić tylko pod mikroskopem.
Roztwory prawdziwe i koloidalne różnią się wielkością cząstek substancji rozpuszczonej. Kryształy niewidoczne pod mikroskopem nazywane są cząstkami koloidalnymi, a powstały stan nazywany jest roztworem koloidalnym.
Faza rozwiązania
W wielu przypadkach prawdziwymi rozwiązaniami są zmiażdżone (zdyspergowane) systemy jednorodnego typu. Zawierają ciągłą fazę ciągłą - ośrodek dyspersyjny oraz pokruszone cząstki o określonym kształcie i wielkości (faza rozproszona). Czym roztwory koloidalne różnią się od prawdziwych systemów?
Główną różnicą jest wielkość cząstek. Układy z dyspersją koloidalną są uważane za niejednorodne, ponieważ niemożliwe jest wykrycie granicy faz w mikroskopie świetlnym.
Prawdziwe rozwiązania - jest to opcja, gdy w środowisku substancja występuje w postaci jonów lub cząsteczek. Odnoszą się do jednofazowych roztworów jednorodnych.
Wzajemne rozpuszczanie się ośrodka dyspersyjnego i zdyspergowanej substancji jest uważane za warunek wstępny tworzenia układów dyspersyjnych. Na przykład chlorek sodu i sacharoza są nierozpuszczalne w benzenie i nafcie, więc roztwory koloidalne nie tworzą się w takim rozpuszczalniku.
Klasyfikacja systemów rozproszonych
Jak podzielone są systemy rozproszone? Prawdziwe rozwiązania, układy koloidalne różnią się na kilka sposobów.
Istnieje podział systemów rozproszonych według stanu skupienia ośrodka i fazy rozproszonej, powstawania lub braku interakcji między nimi.
Funkcje
Istnieją pewne ilościowe cechy dyspersji substancji. Przede wszystkim wyróżnia się stopień rozproszenia. Ta wartość jest odwrotnością wielkości cząstek. jestcharakteryzuje liczbę cząstek, które można umieścić w rzędzie w odległości jednego centymetra.
W przypadku, gdy wszystkie cząstki mają ten sam rozmiar, powstaje układ monodyspersyjny. Przy nierównych cząstkach fazy rozproszonej powstaje układ polidyspersyjny.
Wraz ze wzrostem dyspersji substancji nasilają się w niej procesy zachodzące na powierzchni międzyfazowej. Na przykład wzrasta powierzchnia właściwa fazy rozproszonej, wzrasta fizykochemiczny efekt ośrodka na granicy faz.
Warianty systemów rozproszonych
W zależności od fazy, w której będzie substancja rozpuszczona, rozróżnia się różne warianty układów rozproszonych.
Aerozole to systemy zdyspergowane, w których rozproszone medium występuje w postaci gazowej. Mgły to aerozole zawierające ciekłą fazę rozproszoną. Dym i kurz są generowane przez stałą fazę rozproszoną.
Pianka to dyspersja substancji gazowej w cieczy. Ciecze w piankach degenerują się w filmy, które oddzielają pęcherzyki gazu.
Emulsje to systemy rozproszone, w których jedna ciecz jest rozprowadzana w objętości drugiej bez rozpuszczania się w niej.
Zawiesiny lub zawiesiny to układy o niskiej dyspersji, w których cząstki stałe znajdują się w cieczy. Roztwory koloidalne lub zole w wodnym systemie dyspersji nazywane są hydrozolami.
W zależności od obecności (braku) pomiędzy cząstkami fazy rozproszonej rozróżnia się układy swobodnie rozproszone lub koherentnie rozproszone. Do pierwszej grupyobejmują liozole, aerozole, emulsje, zawiesiny. W takich układach nie ma kontaktu między cząstkami a fazą rozproszoną. Poruszają się swobodnie w roztworze pod wpływem grawitacji.
Układy kohezyjno-dyspersyjne powstają w przypadku kontaktu cząstek z fazą rozproszoną, w wyniku czego powstają struktury w postaci siatki lub szkieletu. Takie układy koloidalne nazywane są żelami.
Proces żelowania (żelatynizacji) polega na przekształceniu zolu w żel w oparciu o obniżenie stabilności pierwotnego zolu. Przykładami związanych systemów dyspersyjnych są zawiesiny, emulsje, proszki, pianki. Należą do nich również gleby powstałe w wyniku interakcji substancji organicznych (próchnicy) i minerałów glebowych.
Systemy rozproszone kapilarnie wyróżniają się ciągłą masą materii penetrującą naczynia włosowate i pory. Są uważane za tkaniny, różne membrany, drewno, tekturę, papier.
Prawdziwe rozwiązania to jednorodne systemy składające się z dwóch elementów. Mogą występować w rozpuszczalnikach o różnym stanie skupienia. Rozpuszczalnik to substancja pobrana w nadmiarze. Składnik pobrany w niewystarczającej ilości jest uważany za rozpuszczony.
Cechy rozwiązań
Stopy twarde to również rozwiązania, w których różne metale działają jako rozproszone medium i składnik. Z praktycznego punktu widzenia szczególnie interesujące są takie płynne mieszaniny, w których ciecz działa jak rozpuszczalnik.
Z wielu nieorganicznychszczególnie interesującym rozpuszczalnikiem jest woda. Prawie zawsze prawdziwe rozwiązanie powstaje, gdy cząsteczki substancji rozpuszczonej miesza się z wodą.
Wśród związków organicznych doskonałymi rozpuszczalnikami są następujące substancje: etanol, metanol, benzen, czterochlorek węgla, aceton. Ze względu na chaotyczny ruch cząsteczek lub jonów rozpuszczonego składnika, częściowo przechodzą one do roztworu, tworząc nowy jednorodny układ.
Substancje różnią się zdolnością tworzenia roztworów. Niektóre można mieszać ze sobą w nieograniczonych ilościach. Przykładem jest rozpuszczanie kryształków soli w wodzie.
Istota procesu rozpuszczania z punktu widzenia teorii kinetyki molekularnej polega na tym, że po wprowadzeniu kryształów chlorku sodu do rozpuszczalnika dysocjuje on na kationy sodu i aniony chloru. Naładowane cząstki oscylują, zderzenia z cząsteczkami samego rozpuszczalnika prowadzą do przejścia jonów w rozpuszczalnik (wiązanie). Stopniowo do procesu przyłączają się kolejne cząstki, warstwa wierzchnia ulega zniszczeniu, kryształ soli rozpuszcza się w wodzie. Dyfuzja umożliwia dystrybucję cząstek substancji w całej objętości rozpuszczalnika.
Rodzaje prawdziwych rozwiązań
Prawdziwe rozwiązanie to system podzielony na kilka typów. Istnieje klasyfikacja takich układów na wodne i niewodne w zależności od rodzaju rozpuszczalnika. Są one również klasyfikowane według wariantu substancji rozpuszczonej na zasady, kwasy, sole.
Jedzróżne typy prawdziwych rozwiązań w odniesieniu do prądu elektrycznego: nieelektrolity, elektrolity. W zależności od stężenia substancji rozpuszczonej można je rozcieńczać lub zagęszczać.
Prawdziwe rozwiązania substancji niskocząsteczkowych z termodynamicznego punktu widzenia dzielą się na rzeczywiste i idealne.
Takie roztwory mogą być rozproszone jonowo, jak również systemy rozproszone molekularnie.
Nasycenie roztworów
W zależności od tego, ile cząstek dostanie się do roztworu, istnieją roztwory przesycone, nienasycone, nasycone. Rozwiązaniem jest jednorodny układ płynny lub stały, który składa się z kilku składników. W każdym takim układzie koniecznie jest obecny rozpuszczalnik, jak również substancja rozpuszczona. Po rozpuszczeniu niektórych substancji uwalniane jest ciepło.
Taki proces potwierdza teorię roztworów, zgodnie z którą rozpuszczanie uważane jest za proces fizyczny i chemiczny. Istnieje podział procesu rozpuszczalności na trzy grupy. Pierwsze to te substancje, które są w stanie rozpuścić się w ilości 10 g w 100 g rozpuszczalnika, nazywane są wysoce rozpuszczalnymi.
Substancje są uważane za słabo rozpuszczalne, jeśli mniej niż 10 g rozpuszcza się w 100 g składnika, reszta jest nazywana nierozpuszczalną.
Wniosek
Systemy składające się z cząstek o różnym stanie skupienia, o różnych rozmiarach, są niezbędne do normalnego życia ludzkiego. To prawda, że omówione powyżej roztwory koloidalne służą do:produkcja leków, produkcja żywności. Znając stężenie substancji rozpuszczonej, możesz samodzielnie przygotować niezbędny roztwór, na przykład alkohol etylowy lub kwas octowy, do różnych celów w życiu codziennym. W zależności od stanu agregacji substancji rozpuszczonej i rozpuszczalnika, powstałe układy mają określone właściwości fizyczne i chemiczne.
