A megoldások, valamint kialakulásuk folyamata nagy jelentőséggel bír a minket körülvevő világban. A víz és a levegő két képviselőjük, amelyek nélkül lehetetlen az élet a Földön. A növényekben és állatokban található biológiai folyadékok többsége is oldat. Az emésztés folyamata elválaszthatatlanul összefügg a tápanyagok feloldódásával.
Minden gyártás bizonyos típusú megoldások használatához kapcsolódik. A textil-, élelmiszer-, gyógyszer-, fémmegmunkálás-, bányászat-, műanyag- és rostiparban használják. Ezért fontos megérteni, mik ezek, ismerni tulajdonságaikat és megkülönböztető jegyeiket.
Az igazi megoldások jelei
A megoldások alatt olyan többkomponensű homogén rendszereket értünk, amelyek az egyik komponens másikban való eloszlása során jönnek létre. Diszpergált rendszereknek is nevezik őket, amelyek az őket alkotó részecskék méretétől függően kolloid rendszerekre, szuszpenziókra és valódi oldatokra oszlanak.
Az utóbbiban az összetevők molekulákká, atomokká vagy ionokká válnak szét. Az ilyen molekuláris diszpergált rendszereket a következő jellemzők jellemzik:
- affinitás (kölcsönhatás);
- az oktatás spontaneitása;
- koncentráció állandósága;
- homogenitás;
- fenntarthatóság.
Más szóval, akkor jöhetnek létre, ha az összetevők között kölcsönhatás lép fel, ami az anyag spontán, apró részecskékre történő szétválásához vezet külső erőfeszítés nélkül. Az így kapott megoldások egyfázisúak legyenek, azaz ne legyen interfész az alkotórészek között. Az utolsó jel a legfontosabb, hiszen az oldódási folyamat spontán módon csak akkor mehet végbe, ha az energetikailag kedvező a rendszer számára. Ebben az esetben a szabad energia csökken, és a rendszer egyensúlyba kerül. Mindezen jellemzőket figyelembe véve a következő definíciót fogalmazhatjuk meg:
Az igazi megoldás két vagy több anyag egymásra ható részecskéinek stabil egyensúlyi rendszere, amelyek mérete nem haladja meg a 10-7cm-t, azaz arányosak atomokkal, molekulákkal és ionokkal.
Az egyik anyag oldószer (általában ez az a komponens, amelynek koncentrációja magasabb), a többi pedig oldott anyag. Ha az eredeti anyagok különböző aggregációs állapotúak voltak, akkor az oldószert úgy tekintjük, mint amelyik nem változtatta meg.
Az igazi megoldások típusai
Az aggregáltság állapota szerint az oldatok folyékonyak, gázneműek és szilárdak. A folyékony rendszerek a legelterjedtebbek, és ezeket is több típusra osztják a kezdeti állapottól függően.oldott anyag:
- folyadékban szilárd, mint cukor vagy só a vízben;
- folyadék a folyadékban, például kénsav vagy sósav a vízben;
- gáz halmazállapotú vagy folyadék, például oxigén vagy szén-dioxid a vízben.
Azonban nem csak a víz lehet oldószer. És az oldószer jellege szerint az összes folyékony oldatot vizesre osztják, ha az anyagok vízben vannak oldva, és nem vizes oldatokra, ha az anyagok éterben, etanolban, benzolban stb. vannak feloldva.
Az elektromos vezetőképesség szerint az oldatokat elektrolitokra és nem elektrolitokra osztják. Az elektrolitok túlnyomórészt ionos kristályos kötéssel rendelkező vegyületek, amelyek oldatban disszociálva ionokat képeznek. Feloldódáskor a nem elektrolitok atomokra vagy molekulákra bomlanak.
A valódi megoldásokban két ellentétes folyamat játszódik le egyszerre - egy anyag feloldódása és kristályosodása. Az "oldat-oldat" rendszer egyensúlyi helyzetétől függően a következő típusú megoldásokat különböztetjük meg:
- telített, amikor egy bizonyos anyag oldódási sebessége megegyezik saját kristályosodási sebességével, vagyis az oldat egyensúlyban van az oldószerrel;
- telítetlenek, ha kevesebb oldott anyagot tartalmaznak, mint azonos hőmérsékleten telítettek;
- túltelítettek, amelyek a telítetthez képest feleslegben tartalmaznak oldott anyagot, és ebből egy kristály elegendő az aktív kristályosodás megkezdéséhez.
Kvantitatív értelembenjellemzők, tükrözve egy adott komponens tartalmát az oldatokban, használja a koncentrációt. Az alacsony oldottanyag-tartalmú oldatokat hígnak, a magas tartalmú oldatokat koncentráltnak nevezzük.
A koncentráció kifejezésének módjai
Tömegtört (ω) - az anyag tömege (mv-va), az oldat tömegére vonatkoztatva (mp-ra). Ebben az esetben az oldat tömegét az anyag és az oldószer tömegének összegeként vesszük (mp-la).
Móltört (N) – az oldott anyag móljainak száma (Nv-va) osztva az oldatot alkotó anyagok teljes mólszámával (ΣN).
Molalitás (Cm) - az oldott anyag móljainak száma (Nv-va) osztva az oldószer tömegével (m r-la).
Mólkoncentráció (Cm) - az oldott anyag tömege (mv-va) a teljes oldat térfogatára vonatkoztatva (V).
Normalitás vagy ezzel egyenértékű koncentráció (Cn) - az oldott anyag ekvivalenseinek száma (E), az oldat térfogatára vonatkoztatva.
Titer (T) - egy adott térfogatú oldatban oldott anyag tömege (m in-va).
Gáznemű anyag térfogathányada (ϕ) - az anyag térfogata (Vv-va) osztva az oldat térfogatával (V p-ra).
A megoldások tulajdonságai
Ezt a kérdést figyelembe véve leggyakrabban nem elektrolitok híg oldatairól beszélnek. Ez egyrészt annak a ténynek köszönhető, hogy a részecskék közötti kölcsönhatás mértéke közelebb hozza őket az ideális gázokhoz. Másodszor pedigtulajdonságaik az összes részecske összekapcsolódásából fakadnak, és arányosak az összetevők tartalmával. A valódi megoldások ilyen tulajdonságait kolligatívnak nevezzük. Az oldószer gőznyomását az oldat felett Raoult-törvény írja le, amely kimondja, hogy a ΔР oldószer telített gőznyomásának csökkenése az oldat felett egyenesen arányos az oldott anyag moláris részével (Tv- va) és a gőznyomás a tiszta oldószer felett (R0r-la):
ΔР=Рor-la∙ Tv-va
Az oldatok forráspontjának ΔТк és fagyáspontjának ΔТз növekedése egyenesen arányos a bennük oldott anyagok moláris koncentrációjával Сm:
ΔTk=E ∙ Cm, ahol E az ebullioszkópos állandó;
ΔTz=K ∙ Cm, ahol K a krioszkópikus állandó.
A π ozmotikus nyomást a következő egyenlettel számítjuk ki:
π=R∙E∙Xv-va / Vr-la, ahol Xv-va az oldott anyag moláris hányada, Vr-la az oldószer térfogata.
A megoldások jelentőségét minden ember mindennapi életében nehéz túlbecsülni. A természetes víz oldott gázokat tartalmaz - CO2 és O2, különféle sókat - NaCl, CaSO4, MgCO3, KCl stb. Ezek a szennyeződések nélkül a szervezet megzavarhatja a víz-só anyagcserét és a szív- és érrendszer működését. A valódi megoldások másik példája a fémek ötvözete. Lehet sárgaréz vagy ékszerarany, de ami a legfontosabb, keverés utánmegolvadt komponensek és a kapott oldat lehűtése, egy szilárd fázis képződik. Fémötvözeteket mindenhol használnak, az evőeszközöktől az elektronikai cikkekig.
