Les solucions, així com el procés de la seva formació, tenen una gran importància en el món que ens envolta. L'aigua i l'aire són dos dels seus representants, sense els quals la vida a la Terra és impossible. La majoria de fluids biològics en plantes i animals també són solucions. El procés de digestió està inextricablement relacionat amb la dissolució dels nutrients.
Qualsevol producció està associada a l'ús de determinats tipus de solucions. S'utilitzen en les indústries tèxtil, alimentària, farmacèutica, metal·lúrgica, mineria, plàstica i de fibra. Per això és important entendre què són, conèixer-ne les propietats i les característiques distintives.
Signes de solucions reals
Les solucions s'entenen com a sistemes homogenis multicomponents formats durant la distribució d'un component en un altre. També s'anomenen sistemes dispersos, que, segons la mida de les partícules que els formen, es divideixen en sistemes col·loïdals, suspensions i solucions veritables.
En aquest últim, els components es troben en estat de separació en molècules, àtoms o ions. Aquests sistemes de dispersió molecular es caracteritzen per les característiques següents:
- afinitat (interacció);
- espontaneïtat de l'educació;
- constància de la concentració;
- homogeneïtat;
- sostenibilitat.
En altres paraules, es poden formar si hi ha una interacció entre els components, la qual cosa condueix a la separació espontània de la substància en partícules diminutes sense esforços externs. Les solucions resultants han de ser monofàsiques, és a dir, no hi hauria d'haver cap interfície entre les parts constituents. L'últim signe és el més important, ja que el procés de dissolució només pot procedir espontàniament si és energèticament favorable al sistema. En aquest cas, l'energia lliure disminueix i el sistema es torna en equilibri. Tenint en compte totes aquestes característiques, podem formular la següent definició:
Una solució veritable és un sistema d'equilibri estable de partícules que interactuen de dues o més substàncies, la mida de les quals no supera els 10-7cm, és a dir, són proporcionals. amb àtoms, molècules i ions.
Una de les substàncies és un dissolvent (per regla general, aquest és el component la concentració del qual és més alta), i la resta són soluts. Si les substàncies originals estaven en diferents estats d'agregació, llavors el dissolvent es pren com el que no el va canviar.
Tipus de solucions reals
Segons l'estat d'agregació, les dissolucions són líquides, gasoses i sòlides. Els sistemes líquids són els més comuns, i també es divideixen en diversos tipus segons l'estat inicial.solut:
- sòlid en líquid, com el sucre o la sal a l'aigua;
- líquid en líquid, com ara àcid sulfúric o clorhídric en aigua;
- de gas a líquid, com l'oxigen o el diòxid de carboni a l'aigua.
No obstant això, no només l'aigua pot ser un dissolvent. I per la naturalesa del dissolvent, totes les solucions líquides es divideixen en aquoses, si les substàncies es dissolen en aigua, i no aquoses, si les substàncies es dissolen en èter, etanol, benzè, etc.
Segons la conductivitat elèctrica, les solucions es divideixen en electròlits i no electròlits. Els electròlits són compostos amb un enllaç cristal·lí predominantment iònic que, quan es dissocien en solució, formen ions. Quan es dissolen, els no electròlits es descomponen en àtoms o molècules.
En les solucions reals, es produeixen dos processos oposats simultàniament: la dissolució d'una substància i la seva cristal·lització. En funció de la posició d'equilibri en el sistema "solut-solució", es distingeixen els següents tipus de solucions:
- saturat, quan la velocitat de dissolució d'una determinada substància és igual a la velocitat de la seva pròpia cristal·lització, és a dir, la solució està en equilibri amb el dissolvent;
- insaturats si contenen menys solut que els saturats a la mateixa temperatura;
- sobresaturats, que contenen un excés d'un solut en comparació amb un de saturat, i amb un cristall n'hi ha prou per iniciar la cristal·lització activa.
Com a quantitatcaracterístiques, que reflecteixen el contingut d'un component particular en solucions, utilitzen la concentració. Les solucions amb un baix contingut de solut s'anomenen diluïdes, i amb un alt contingut - concentrades.
Maneres d'expressar la concentració
Fracció de massa (ω) - la massa de la substància (mv-va), referida a la massa de la solució (mp-ra). En aquest cas, la massa de la solució es pren com la suma de les masses de la substància i del dissolvent (mp-la).
Fracció molar (N) - el nombre de mols d'un solut (Nv-va) dividit pel nombre total de mols de substàncies que formen una solució (ΣN).
Molalitat (Cm): el nombre de mols d'un solut (Nv-va) dividit per la massa del dissolvent (m r-la).
Concentració molar (Cm): la massa del solut (mv-va) referida al volum de tota la solució (V).
Normalitat, o concentració equivalent, (Cn): el nombre d'equivalents (E) del solut, referit al volum de la solució.
Títol (T): la massa d'una substància (m in-va) dissolta en un volum determinat de solució.
Fracció de volum (ϕ) d'una substància gasosa: el volum de la substància (Vv-va) dividit pel volum de la solució (V p-ra).
Propietats de les solucions
Tenint en compte aquest problema, la majoria de vegades parlen de solucions diluïdes de no electròlits. Això es deu, en primer lloc, al fet que el grau d'interacció entre partícules les acosta als gasos ideals. I en segon lloc,les seves propietats es deuen a la interconnexió de totes les partícules i són proporcionals al contingut dels components. Aquestes propietats de les solucions veritables s'anomenen col·ligatives. La pressió de vapor del dissolvent sobre la solució es descriu per la llei de Raoult, que estableix que la disminució de la pressió de vapor saturat del dissolvent ΔР sobre la solució és directament proporcional a la fracció molar del solut (Tv- va) i la pressió de vapor sobre el dissolvent pur (R0r-la):
ΔР=Рor-la∙ Tv-va
L'augment dels punts d'ebullició ΔТк i dels punts de congelació ΔТз de les solucions és directament proporcional a les concentracions molars de les substàncies dissoltes en elles Сm:
ΔTk=E ∙ Cm, on E és la constant ebulioscòpica;
ΔTz=K ∙ Cm, on K és la constant crioscòpica.
La pressió osmòtica π es calcula amb l'equació:
π=R∙E∙Xv-va / Vr-la, on Xv-va és la fracció molar del solut, Vr-la és el volum del dissolvent.
La importància de les solucions en la vida quotidiana de qualsevol persona és difícil de sobreestimar. L'aigua natural conté gasos dissolts: CO2 i O2, diverses sals: NaCl, CaSO4, MgCO3, KCl, etc. Però sense aquestes impureses en el cos podria interrompre el metabolisme aigua-sal i el treball del sistema cardiovascular. Un altre exemple de solucions reals és un aliatge de metalls. Pot ser de llautó o d'or joieria, però, el més important, després de la barrejacomponents fosos i refredament de la solució resultant, es forma una fase sòlida. Els aliatges metàl·lics s'utilitzen a tot arreu, des dels coberts fins a l'electrònica.
