Lahendused ja ka nende tekkeprotsess on meid ümbritsevas maailmas väga olulised. Vesi ja õhk on nende kaks esindajat, ilma milleta pole elu Maal võimatu. Enamik taimede ja loomade bioloogilisi vedelikke on samuti lahused. Seedimisprotsess on lahutamatult seotud toitainete lahustumisega.
Igasugune tootmine on seotud teatud tüüpi lahenduste kasutamisega. Neid kasutatakse tekstiili-, toiduaine-, farmaatsia-, metalli-, kaevandus-, plasti- ja kiutööstuses. Sellepärast on oluline mõista, mis need on, teada nende omadusi ja eristavaid tunnuseid.
Tõeliste lahenduste märgid
Lahenduste all mõistetakse mitmekomponentseid homogeenseid süsteeme, mis moodustuvad ühe komponendi jaotumise käigus teises. Neid nimetatakse ka hajutatud süsteemideks, mis olenev alt neid moodustavate osakeste suurusest jagunevad kolloidsüsteemideks, suspensioonideks ja tõelisteks lahusteks.
Viimases on komponendid eraldunud molekulideks, aatomiteks või ioonideks. Selliseid molekulaarselt hajutatud süsteeme iseloomustavad järgmised omadused:
- sugulus (interaktsioon);
- hariduse spontaansus;
- kontsentratsiooni püsivus;
- homogeensus;
- jätkusuutlikkus.
Teisisõnu võivad need tekkida siis, kui komponentide vahel toimub vastastikmõju, mis viib aine spontaanse eraldumiseni pisikesteks osakesteks ilma väliste pingutusteta. Saadud lahendused peaksid olema ühefaasilised, see tähendab, et koostisosade vahel ei tohiks olla liidest. Viimane märk on kõige olulisem, kuna lahustumisprotsess saab kulgeda spontaanselt ainult siis, kui see on süsteemile energeetiliselt soodne. Sel juhul vaba energia väheneb ja süsteem muutub tasakaaluks. Võttes arvesse kõiki neid omadusi, saame sõnastada järgmise määratluse:
Tõeline lahendus on kahe või enama aine vastasmõjus olevate osakeste stabiilne tasakaalusüsteem, mille suurus ei ületa 10-7cm, see tähendab, et need on proportsionaalsed aatomite, molekulide ja ioonidega.
Üks ainetest on lahusti (reeglina on see komponent, mille kontsentratsioon on suurem) ja ülejäänud on lahustunud ained. Kui algsed ained olid erinevas agregatsiooniastmes, siis loetakse lahustiks seda, mis seda ei muutnud.
Tõeliste lahenduste tüübid
Agregatsiooni oleku järgi on lahused vedelad, gaasilised ja tahked. Kõige levinumad on vedelad süsteemid, mis samuti jagunevad olenev alt algolekust mitmeks tüübiks.lahustuv aine:
- tahke vedelikus, nagu suhkur või sool vees;
- vedelik vedelikus, näiteks väävel- või vesinikkloriidhape vees;
- gaasiline kuni vedelik, nagu hapnik või süsinikdioksiid vees.
Kuid mitte ainult vesi ei saa olla lahusti. Ja lahusti olemuse järgi jagunevad kõik vedelad lahused vesilahusteks, kui ained on vees lahustunud, ja mittevesilahusteks, kui ained on lahustunud eetris, etanoolis, benseenis jne.
Elektrijuhtivuse järgi jagunevad lahused elektrolüütideks ja mitteelektrolüütideks. Elektrolüüdid on valdav alt ioonse kristallilise sidemega ühendid, mis lahuses dissotsieerudes moodustavad ioone. Lahustumisel lagunevad mitteelektrolüüdid aatomiteks või molekulideks.
Tõelistes lahustes toimuvad samaaegselt kaks vastandlikku protsessi – aine lahustumine ja selle kristalliseerumine. Sõltuv alt tasakaaluasendist "lahusti-lahuse" süsteemis eristatakse järgmist tüüpi lahendusi:
- küllastunud, kui teatud aine lahustumiskiirus on võrdne tema enda kristalliseerumise kiirusega, see tähendab, et lahus on lahustiga tasakaalus;
- küllastumata, kui need sisaldavad vähem lahustunud aineid kui samal temperatuuril küllastunud;
- üleküllastunud, mis sisaldavad lahustunud ainet küllastunud ainega võrreldes liiga palju ja ühest selle kristallist piisab aktiivse kristalliseerumise alustamiseks.
Kvantitatiivsenaomadused, mis kajastavad konkreetse komponendi sisaldust lahustes, kasutage kontsentratsiooni. Madala lahustunud aine sisaldusega lahuseid nimetatakse lahjendatud ja suure sisaldusega lahusteks kontsentreeritud.
Keskenduvuse väljendamise viisid
Massifraktsioon (ω) – aine mass (mv-va), mis on viidatud lahuse massile (mp-ra). Sel juhul võetakse lahuse mass aine ja lahusti masside summana (mp-la).
Moolifraktsioon (N) – lahustunud aine moolide arv (Nv-va) jagatud lahust moodustavate ainete moolide koguarvuga (ΣN).
Molaalsus (Cm) – lahustunud aine moolide arv (Nv-va) jagatud lahusti massiga (m r-la).
Molaarkontsentratsioon (Cm) – lahustunud aine mass (mv-va) viitab kogu lahuse mahule (V).
Normaalsus või samaväärne kontsentratsioon (Cn) - lahustunud aine ekvivalentide arv (E) lahuse mahu suhtes.
Tiiter (T) – aine mass (m in-va), mis on lahustatud antud lahuse mahus.
Gaasilise aine mahuosa (ϕ) – aine maht (Vv-va) jagatud lahuse ruumalaga (V p-ra).
Lahenduste omadused
Seda probleemi arvestades räägitakse enamasti mitteelektrolüütide lahjendatud lahustest. Selle põhjuseks on esiteks asjaolu, et osakeste vahelise interaktsiooni aste lähendab need ideaalsetele gaasidele. Ja teiseks,nende omadused tulenevad kõigi osakeste omavahelisest seotusest ja on võrdelised komponentide sisaldusega. Selliseid tõeliste lahenduste omadusi nimetatakse kolligatiivseks. Lahusti aururõhku lahuse kohal kirjeldab Raoult' seadus, mis ütleb, et lahusti ΔР küllastunud aururõhu langus lahuse kohal on otseselt võrdeline lahustunud aine molaarfraktsiooniga (Tv- va) ja aururõhk üle puhta lahusti (R0r-la):
ΔР=Рor-la∙ Tv-va
Lauste keemispunktide ΔТк ja külmumispunktide ΔТз tõus on otseselt võrdeline neis lahustunud ainete molaarsete kontsentratsioonidega Сm:
ΔTk=E ∙ Cm, kus E on ebullioskoopiline konstant;
ΔTz=K ∙ Cm, kus K on krüoskoopiline konstant.
Osmootne rõhk π arvutatakse järgmise võrrandi abil:
π=R∙E∙Xv-va / Vr-la, kus Xv-va on lahustunud aine molaarosa, Vr-la on lahusti maht.
Lahenduste tähtsust iga inimese igapäevaelus on raske ülehinnata. Looduslik vesi sisaldab lahustunud gaase - CO2 ja O2, erinevaid sooli - NaCl, CaSO4, MgCO3, KCl jne. Kuid ilma nende lisanditeta. keha võib häirida vee-soola ainevahetust ja südame-veresoonkonna tööd. Teine näide tõelistest lahendustest on metallide sulam. See võib olla messing või ehtekuld, kuid mis kõige tähtsam, pärast segamistsulatatud komponendid ja saadud lahuse jahutamine, moodustub üks tahke faas. Metallisulameid kasutatakse kõikjal, alates söögiriistadest kuni elektroonikani.
