Puhtaid aineid looduses peaaegu kunagi ei leidu. Põhimõtteliselt esitatakse need segudena, mis on võimelised moodustama homogeenseid või heterogeenseid süsteeme.
Tõeliste lahenduste omadused
Tõelised lahendused on teatud tüüpi hajutatud süsteemid, millel on suurem tugevus dispersioonikeskkonna ja hajutatud faasi vahel.
Erineva suurusega kristalle on võimalik saada igast keemilisest ainest. Igal juhul on neil sama sisemine struktuur: ioon- või molekulaarkristallvõre.
Lahusta
Naatriumkloriidi ja suhkru terade lahustamisel vees moodustub ioonne ja molekulaarne lahus. Olenev alt killustatuse astmest võib aine olla järgmisel kujul:
- nähtavad makroskoopilised osakesed, mis on suuremad kui 0,2 mm;
- mikroskoopilisi osakesi, mis on väiksemad kui 0,2 mm, saab jäädvustada ainult mikroskoobiga.
Tõelised ja kolloidsed lahused erinevad lahustunud aine osakeste suuruse poolest. Mikroskoobi all nähtamatud kristalle nimetatakse kolloidseteks osakesteks ja tekkivat olekut kolloidlahuseks.
Lahendusfaas
Paljudel juhtudel on tõelised lahused homogeenset tüüpi purustatud (hajutatud) süsteemid. Need sisaldavad pidevat pidevat faasi - dispersioonikeskkonda ja teatud kuju ja suurusega purustatud osakesi (dispergeeritud faas). Mille poolest erinevad kolloidsed lahused tegelikest süsteemidest?
Peamine erinevus on osakeste suuruses. Kolloidselt hajutatud süsteeme peetakse heterogeenseteks, kuna valgusmikroskoobis on faasipiiri võimatu tuvastada.
Tõelised lahendused – see on võimalus, kui aine on keskkonnas ioonide või molekulide kujul. Need viitavad ühefaasilistele homogeensetele lahustele.
Dispersioonikeskkonna ja dispergeeritud aine vastastikust lahustumist peetakse dispergeeritud süsteemide moodustumise eeltingimuseks. Näiteks naatriumkloriid ja sahharoos ei lahustu benseenis ja petrooleumis, mistõttu sellises lahustis ei teki kolloidseid lahuseid.
Hajutatud süsteemide klassifikatsioon
Kuidas hajutatud süsteeme jagunevad? Tõelised lahendused, kolloidsüsteemid erinevad mitmel viisil.
Hajutatud süsteemid jagunevad vastav alt keskkonna ja hajutatud faasi agregatsiooni olekule, nendevahelise interaktsiooni tekkele või puudumisele.
Funktsioonid
Aine hajuvusel on teatud kvantitatiivsed omadused. Kõigepe alt eristatakse dispersiooniastet. See väärtus on osakeste suuruse pöördväärtus. Ta oniseloomustab osakeste arvu, mida saab ühe sentimeetri kaugusele ritta paigutada.
Kui kõik osakesed on ühesuurused, moodustub monodispersne süsteem. Dispergeeritud faasi ebavõrdsete osakeste korral moodustub polüdispersne süsteem.
Aine dispersiooni suurenemisega suurenevad selles pinnapealsel pinnal toimuvad protsessid. Näiteks suureneb hajutatud faasi eripind, suureneb keskkonna füüsikalis-keemiline toime kahe faasi vahelisel piiril.
Hajusüsteemide variandid
Sõltuv alt faasist, milles lahustunud aine on, eristatakse hajutatud süsteemide erinevaid variante.
Aerosoolid on hajutatud süsteemid, milles hajutatud keskkond on gaasilisel kujul. Udud on aerosoolid, millel on vedel dispergeeritud faas. Tahke hajutatud faas tekitab suitsu ja tolmu.
Vaht on gaasilise aine dispersioon vedelikus. Vahudes olevad vedelikud lagunevad kiledeks, mis eraldavad gaasimulle.
Emulsioonid on hajutatud süsteemid, kus üks vedelik jaotatakse teise ruumala peale ilma selles lahustumata.
Suspensioonid või suspensioonid on madala dispersiooniga süsteemid, milles tahked osakesed on vedelikus. Vesidispersioonisüsteemis olevaid kolloidseid lahuseid või sooli nimetatakse hüdrosoolideks.
Sõltuv alt dispergeeritud faasi osakeste olemasolust (puudumisest) eristatakse vab alt hajutatud või koherentselt hajutatud süsteeme. Esimesse rühmaNende hulka kuuluvad lüosoolid, aerosoolid, emulsioonid, suspensioonid. Sellistes süsteemides puuduvad kontaktid osakeste ja hajutatud faasi vahel. Nad liiguvad lahuses vab alt gravitatsiooni mõjul.
Kohesiiv-disperssed süsteemid tekivad osakeste kokkupuutel hajutatud faasiga, mille tulemusena tekivad ruudustiku või karkassi kujulised struktuurid. Selliseid kolloidsüsteeme nimetatakse geelideks.
Geelimisprotsess (želatiniseerumine) on sooli muutmine geeliks, mis põhineb algsooli stabiilsuse vähenemisel. Seotud dispergeeritud süsteemide näideteks on suspensioonid, emulsioonid, pulbrid, vahud. Nende hulka kuuluvad ka orgaaniliste (huumus)ainete ja mulla mineraalide koosmõjul tekkinud muld.
Kapillaarselt hajutatud süsteeme iseloomustab pidev ainemass, mis tungib kapillaaridesse ja pooridesse. Neid peetakse kangasteks, erinevateks membraanideks, puiduks, papiks, paberiks.
Tõelised lahendused on homogeensed süsteemid, mis koosnevad kahest komponendist. Need võivad esineda erineva agregatsiooniastmega lahustites. Lahusti on aine, mida võetakse liigselt. Ebapiisavas koguses võetud komponenti loetakse lahustunud aineks.
Lahenduste omadused
Kõvad sulamid on samuti lahendused, milles erinevad metallid toimivad hajutatud keskkonna ja komponendina. Praktilisest seisukohast pakuvad erilist huvi sellised vedelad segud, milles vedelik toimib lahustina.
Arvuk alt anorgaanilistesteriti huvipakkuvad lahustid on vesi. Peaaegu alati tekib tõeline lahus, kui lahustunud aine osakesed segatakse veega.
Orgaaniliste ühendite hulgas on järgmised ained suurepärased lahustid: etanool, metanool, benseen, süsiniktetrakloriid, atsetoon. Lahustunud komponendi molekulide või ioonide kaootilise liikumise tõttu lähevad need osaliselt lahusesse, moodustades uue homogeense süsteemi.
Ained erinevad lahuste moodustamise võime poolest. Mõnda saab omavahel segada piiramatus koguses. Näiteks on soolakristallide lahustumine vees.
Molekulaarkineetilise teooria seisukoh alt on lahustumisprotsessi olemus selles, et pärast naatriumkloriidi kristallide viimist lahustisse dissotsieerub see naatriumkatioonideks ja kloorianioonideks. Laetud osakesed võnguvad, kokkupõrked lahusti enda osakestega põhjustavad ioonide üleminekut lahustisse (seondumine). Järk-järgult ühendatakse protsessiga ka teised osakesed, pinnakiht hävib, soolakristall lahustub vees. Difusioon võimaldab aine osakeste jaotumist kogu lahusti mahus.
Tõeliste lahenduste tüübid
Tõeline lahendus on süsteem, mis on jagatud mitut tüüpi. Sellised süsteemid jaotatakse vastav alt lahusti tüübile vesi- ja mittevesisüsteemideks. Samuti liigitatakse need lahustunud aine variandi järgi leelisteks, hapeteks, sooladeks.
Sööerinevat tüüpi tõelisi lahendusi seoses elektrivooluga: mitteelektrolüüdid, elektrolüüdid. Sõltuv alt lahustunud aine kontsentratsioonist võib neid lahjendada või kontsentreerida.
Madalmolekulaarsete ainete tõelised termodünaamilised lahused jagunevad reaalseteks ja ideaalseteks.
Sellised lahused võivad olla ioondisperssed ja ka molekulaarselt hajutatud süsteemid.
Lahenduste küllastus
Sõltuv alt sellest, kui palju osakesi lahusesse läheb, on olemas üleküllastunud, küllastumata ja küllastunud lahused. Lahus on vedel või tahke homogeenne süsteem, mis koosneb mitmest komponendist. Igas sellises süsteemis on tingimata olemas lahusti ja ka lahustunud aine. Kui mõned ained lahustuvad, eraldub soojust.
Selline protsess kinnitab lahendusteooriat, mille kohaselt käsitletakse lahustumist füüsikalise ja keemilise protsessina. Lahustuvusprotsess on jagatud kolme rühma. Esimesed on need ained, mis suudavad lahustuda 10 g 100 g lahustis, neid nimetatakse hästi lahustuvateks.
Ained loetakse halvasti lahustuvateks, kui 100 g komponendis lahustub vähem kui 10 g, ülejäänuid nimetatakse lahustumatuteks.
Järeldus
Erineva agregatsiooniastme, osakeste suurusega osakestest koosnevad süsteemid on inimese normaalseks eluks vajalikud. Tõsi, ülalpool käsitletud kolloidlahused on harjunudravimite tootmine, toiduainete tootmine. Teades lahustunud aine kontsentratsiooni, saate iseseisv alt valmistada igapäevaelus erinevatel eesmärkidel vajaliku lahuse, näiteks etüülalkoholi või äädikhappe. Sõltuv alt lahustunud aine ja lahusti agregatsiooni olekust on saadud süsteemidel teatud füüsikalised ja keemilised omadused.
