Kas looduses on palju keemiliselt puhtaid aineid? Mis on merevesi, piim, terastraat – üksikud ained või koosnevad need mitmest komponendist? Meie artiklis tutvume lahuste omadustega - kõige tavalisemate muutuva koostisega füüsikalis-keemiliste süsteemidega. Need võivad sisaldada mitut komponenti. Niisiis on piim orgaaniline lahus, mis sisaldab vett, rasvatilku, valgu molekule ja mineraalsooli. Mis on lahendus ja kuidas seda saada? Sellele ja teistele küsimustele vastame oma artiklis.
Lahenduste kasutamine ja nende roll looduses
Ainevahetus biogeotsenoosides toimub vees lahustunud ühendite interaktsiooni vormis. Näiteks mullalahuse imendumine taimejuurte poolt, tärklise kogunemine fotosünteesi tulemusena taimedes, loomade ja inimeste seedimisprotsessid – kõik need on reaktsioonid, mis toimuvad keemilistes lahustes. Kaasaegseid tööstusi on võimatu ette kujutada: kosmose- ja lennukitööstus, sõjatööstus, tuumaenergiailma sulameid kasutamata - ainulaadsete tehniliste omadustega tahked lahendused. Mitmed gaasid võivad moodustada ka segusid, mida võime nimetada lahusteks. Näiteks õhk on füüsikaline ja keemiline süsteem, mis sisaldab selliseid komponente nagu lämmastik, hapnik, süsinikdioksiid jne.
Mis on lahendus?
Sulfaathappe ja vee kokkusegamisel saame selle vesilahuse. Mõelge, millest see koosneb. Leiame lahusti – vee, lahustunud aine – väävelhappe ja nende koosmõjusaadused. Nende hulka kuuluvad vesiniku katioonid, hüdrosulfaadi ja sulfaadi ioonid. Lahustist ja komponentidest koosneva füüsikalis-keemilise süsteemi koostis ei sõltu mitte ainult sellest, milline aine on lahusti.
Kõige tavalisem ja olulisem lahusti on vesi. Suur tähtsus on ka lahustunud komponentide olemusel. Neid võib laias laastus jagada kolme rühma. Need on praktiliselt lahustumatud ühendid, vähelahustuvad ja hästi lahustuvad. Viimane rühm on kõige olulisem. See hõlmab enamikku sooli, happeid, leeliseid, alkohole, monosahhariide. Looduses on üsna levinud ka halvasti lahustuvad ühendid. Need on kips, lämmastik, metaan, hapnik. Vees praktiliselt lahustumatud on metallid, väärisgaasid: argoon, heelium jne, petrooleum, õlid.
Kuidas kvantifitseerida ühendi lahustuvust
Küllastunud lahuse kontsentratsioon on kõige olulisem väärtus, mis näitab aine lahustuvust. Temaväljendatud väärtusena, mis on arvuliselt võrdne ühendi massiga 100 g lahuses. Näiteks desinfitseerivat meditsiinitoodet - salitsüülalkoholi müüakse apteekides 1% alkoholilahusena. See tähendab, et 100 g lahust sisaldab 1 grammi toimeainet. Kui suur on naatriumkloriidi suurim mass, mida saab teatud temperatuuril lahustada 100 g lahustis? Sellele küsimusele leiate vastuse spetsiaalse tahkete ühendite lahustuvuskõverate tabeli abil. Niisiis, temperatuuril 10 ⁰С saab 100 g vees lahustada 38 g lauasoola, temperatuuril 80 ⁰С - 40 g ainet. Kuidas lahust lahjendada? Peate sellele lisama teatud koguse vett. Füüsikalis-keemilise süsteemi kontsentratsiooni on võimalik tõsta lahuse aurustamisega või sellele teatud osa lahustunud ühendi lisamisega.
Lahenduste tüübid
Teatud temperatuuril võib süsteem olla tasakaalus lahustunud ühendiga sademe kujul. Sel juhul räägitakse küllastunud lahusest. Kuidas muuta lahus küllastunud? Selleks vaadake tahkete ainete lahustuvuse tabelit. Näiteks lisatakse 31 g kaaluv lauasool 20 ºС ja normaalrõhuga vette, seejärel segatakse hästi. Täiendava kuumutamise ja täiendava soola lisamisega tagab selle liig üleküllastunud lahuse moodustumise. Süsteemi jahutamine viib naatriumkloriidi kristallide sadenemiseni. Lahjendatud lahusteks nimetatakse selliseid lahuseid, milles ühendite kontsentratsioon võrreldes lahusti mahuga onpiisav alt väike. Näiteks soolalahus, mis on osa vereplasmast ja mida kasutatakse meditsiinis pärast kirurgilisi sekkumisi, on 0,9% naatriumkloriidi lahus.
Aine lahustumismehhanism
Olles kaalunud küsimust, mis on lahendus, määrame kindlaks, millised protsessid on selle kujunemise aluseks. Ainete lahustumise fenomeni keskmes näeme nii füüsikaliste kui ka keemiliste transformatsioonide koostoimet. Neis mängib peamist rolli lahustunud ühendi molekulides keemiliste sidemete: kovalentsete polaarsete või ioonsete sidemete hävimise nähtus. Sidemete katkemise füüsiline aspekt väljendub energia neeldumises. Samuti toimub lahustiosakeste interaktsioon lahustunud aine molekulidega, mida nimetatakse solvatatsiooniks, vesilahuste puhul - hüdratatsiooniks. Sellega ei kaasne mitte ainult uute sidemete tekkimine, vaid ka energia vabanemine.
Oma artiklis uurisime küsimust, mis on lahendus, ning selgitasime välja ka lahenduste kujunemise mehhanismi ja nende olulisuse.
