Има ли много химически чисти вещества в природата? Какво е морска вода, мляко, стоманена тел - отделни вещества или се състоят от няколко компонента? В нашата статия ще се запознаем със свойствата на разтворите - най-често срещаните физико-химични системи, които имат променлив състав. Те могат да съдържат няколко компонента. И така, млякото е органичен разтвор, съдържащ вода, капки мазнини, протеинови молекули и минерални соли. Какво е решение и как може да се получи? Ще отговорим на този и други въпроси в нашата статия.
Използване на решения и тяхната роля в природата
Метаболизмът в биогеоценозите се осъществява под формата на взаимодействие на съединения, разтворени във вода. Например, усвояването на почвения разтвор от корените на растенията, натрупването на нишесте в резултат на фотосинтезата в растенията, храносмилателните процеси на животните и хората - всички те са реакции, които протичат в химически разтвори. Невъзможно е да си представим съвременни индустрии: космическа и самолетна индустрия, военна промишленост, ядрена енергетикабез използване на сплави - твърди разтвори с уникални технически характеристики. Няколко газа също могат да образуват смеси, които можем да наречем разтвори. Например въздухът е физическа и химическа система, която съдържа компоненти като азот, кислород, въглероден диоксид и др.
Какво е решение?
Смесвайки заедно сулфатна киселина и вода, получаваме нейния воден разтвор. Помислете от какво се състои. Ще открием разтворителя - вода, разтвореното вещество - сярна киселина и продуктите от тяхното взаимодействие. Те включват водородни катиони, хидросулфатни и сулфатни йони. Съставът на физико-химичната система, състояща се от разтворител и компоненти, ще зависи не само от това кое вещество е разтворителя.
Най-често срещаният и важен разтворител е водата. Естеството на разтворените компоненти също е от голямо значение. Те могат да бъдат разделени грубо на три групи. Това са практически неразтворими съединения, слабо разтворими и силно разтворими. Последната група е най-важната. Включва повечето соли, киселини, основи, алкохоли, монозахариди. Слабо разтворимите съединения също са доста често срещани в природата. Това са гипс, азот, метан, кислород. Практически неразтворими във вода ще бъдат метали, благородни газове: аргон, хелий и др., керосин, масла.
Как да определим количествено разтворимостта на съединение
Концентрацията на наситен разтвор е най-важната стойност, която показва разтворимостта на дадено вещество. Тяизразено като стойност, числено равна на масата на съединението в 100 g разтвор. Например, дезинфекционен медицински продукт - салицилов алкохол, се продава в аптеките под формата на 1% алкохолен разтвор. Това означава, че 100 g от разтвора съдържат 1 грам активно вещество. Каква е най-голямата маса натриев хлорид, която може да се разтвори в 100 g разтворител при определена температура? Можете да намерите отговора на този въпрос, като използвате специална таблица на кривите на разтворимост за твърди съединения. Така че, при температура 10 ⁰С, 38 g готварска сол могат да се разтворят в 100 g вода, при 80 ⁰С - 40 g от веществото. Как да разреждаме разтвора? Към него трябва да добавите определено количество вода. Възможно е да се увеличи концентрацията на физикохимичната система чрез изпаряване на разтвора или чрез добавяне на определена част от разтвореното съединение към него.
Видове решения
При определена температура системата може да бъде в равновесие с разтвореното съединение под формата на неговата утайка. В този случай се говори за наситен разтвор. Как да направим разтвор наситен? За да направите това, вижте таблицата за разтворимост на твърдите вещества. Например готварска сол с тегло 31 g се въвежда във вода при температура 20 ºС и нормално налягане, след което се разбърква добре. С допълнително нагряване и въвеждане на допълнителна порция сол, нейният излишък осигурява образуването на пренаситен разтвор. Охлаждането на системата ще доведе до процес на утаяване на кристали на натриев хлорид. Разредени разтвори ще се наричат такива разтвори, в които концентрацията на съединенията в сравнение с обема на разтворителя ще бъдедостатъчно малък. Например физиологичният разтвор, който е част от кръвната плазма и се използва в медицината след хирургични интервенции, е 0,9% разтвор на натриев хлорид.
Механизъм на разтваряне на веществото
След като разгледахме въпроса какво е решение, нека да определим кои процеси са в основата на неговото формиране. В основата на феномена на разтваряне на веществата виждаме взаимодействието както на физически, така и на химични трансформации. Основната роля в тях играе феноменът на разрушаването на химическите връзки: ковалентни полярни или йонни, в молекулите на разтвореното съединение. Физическият аспект на разрушаването на връзката се изразява в усвояването на енергия. Съществува и взаимодействие на частиците на разтворителя с молекулите на разтвореното вещество, наречено солватация, при водните разтвори - хидратация. То е придружено не само от появата на нови връзки, но и от освобождаването на енергия.
В нашата статия разгледахме въпроса какво е решение, а също така открихме механизма за образуване на решения и тяхното значение.
