Risinājumiem, kā arī to veidošanās procesam ir liela nozīme apkārtējā pasaulē. Ūdens un gaiss ir divi to pārstāvji, bez kuriem dzīve uz Zemes nav iespējama. Lielākā daļa augu un dzīvnieku bioloģisko šķidrumu ir arī šķīdumi. Gremošanas process ir nesaraujami saistīts ar barības vielu izšķīšanu.
Jebkura ražošana ir saistīta ar noteikta veida risinājumu izmantošanu. Tos izmanto tekstila, pārtikas, farmācijas, metālapstrādes, kalnrūpniecības, plastmasas un šķiedru rūpniecībā. Tāpēc ir svarīgi saprast, kas tie ir, zināt to īpašības un atšķirīgās iezīmes.
Patiesu risinājumu pazīmes
Risinājumi tiek saprasti kā daudzkomponentu viendabīgas sistēmas, kas veidojas, sadalot vienu komponentu citā. Tās sauc arī par izkliedētām sistēmām, kuras atkarībā no to veidojošo daļiņu lieluma iedala koloidālās sistēmās, suspensijās un patiesos šķīdumos.
Pēdējā komponenti ir sadalīti molekulās, atomos vai jonos. Šādas molekulāri izkliedētas sistēmas raksturo šādas pazīmes:
- saistītība (mijiedarbība);
- izglītības spontanitāte;
- koncentrācijas noturība;
- viendabīgums;
- ilgtspēja.
Citiem vārdiem sakot, tās var veidoties, ja notiek komponentu mijiedarbība, kas noved pie vielas spontānas sadalīšanās sīkās daļiņās bez ārējas piepūles. Iegūtajiem risinājumiem jābūt vienfāzes, tas ir, nedrīkst būt saskarnes starp sastāvdaļām. Pēdējā zīme ir vissvarīgākā, jo izšķīšanas process var notikt spontāni tikai tad, ja tas ir enerģētiski labvēlīgs sistēmai. Šajā gadījumā brīvā enerģija samazinās, un sistēma nonāk līdzsvarā. Ņemot vērā visas šīs pazīmes, mēs varam formulēt šādu definīciju:
Patiess risinājums ir stabila līdzsvara sistēma divu vai vairāku vielu mijiedarbīgām daļiņām, kuru izmērs nepārsniedz 10-7cm, tas ir, tās ir samērīgas ar atomiem, molekulām un joniem.
Viena no vielām ir šķīdinātājs (parasti tas ir komponents, kura koncentrācija ir lielāka), bet pārējās ir šķīdinātāji. Ja sākotnējās vielas bija dažādos agregācijas stāvokļos, tad par šķīdinātāju tiek uzskatīts tas, kas to nav mainījis.
Patiesu risinājumu veidi
Atbilstoši agregācijas stāvoklim šķīdumi ir šķidri, gāzveida un cieti. Šķidrās sistēmas ir visizplatītākās, un tās arī ir sadalītas vairākos veidos atkarībā no sākotnējā stāvokļa.šķīdums:
- cieta šķidrumā, piemēram, cukurs vai sāls ūdenī;
- šķidrums šķidrumā, piemēram, sērskābe vai sālsskābe ūdenī;
- gāzveida līdz šķidrumam, piemēram, skābeklis vai oglekļa dioksīds ūdenī.
Tomēr ne tikai ūdens var būt šķīdinātājs. Un pēc šķīdinātāja rakstura visi šķidrie šķīdumi tiek sadalīti ūdens, ja vielas ir izšķīdinātas ūdenī, un neūdens šķīdumos, ja vielas ir izšķīdinātas ēterī, etanolā, benzolā utt.
Pēc elektrovadītspējas šķīdumus iedala elektrolītos un neelektrolītos. Elektrolīti ir savienojumi ar galvenokārt jonu kristālisku saiti, kas, sadaloties šķīdumā, veido jonus. Izšķīdinot, neelektrolīti sadalās atomos vai molekulās.
Īstos šķīdumos vienlaicīgi notiek divi pretēji procesi - vielas šķīšana un tās kristalizācija. Atkarībā no līdzsvara stāvokļa "šķīdinātāju-šķīdumu" sistēmā izšķir šādus risinājumu veidus:
- piesātināts, kad noteiktas vielas šķīšanas ātrums ir vienāds ar tās pašas kristalizācijas ātrumu, tas ir, šķīdums ir līdzsvarā ar šķīdinātāju;
- nepiesātinātas, ja tajās ir mazāk izšķīdušās vielas nekā piesātinātās tajā pašā temperatūrā;
- pārsātinātie, kas satur pārāk daudz izšķīdušās vielas, salīdzinot ar piesātinātu, un pietiek ar vienu tās kristālu, lai sāktu aktīvu kristalizāciju.
Kvantitatīvsraksturlielumus, kas atspoguļo konkrētas sastāvdaļas saturu šķīdumos, izmantojiet koncentrāciju. Šķīdumus ar zemu izšķīdušās vielas saturu sauc par atšķaidītu, bet ar lielu saturu - par koncentrētiem.
Koncentrēšanās izpausmes veidi
Masas daļa (ω) - vielas masa (mv-va), kas attiecas uz šķīduma masu (mp-ra). Šajā gadījumā šķīduma masu ņem kā vielas un šķīdinātāja masu summu (mp-la).
Molu daļa (N) - izšķīdušās vielas molu skaits (Nv-va) dalīts ar kopējo šķīdumu veidojošo vielu molu skaitu (ΣN).
Molitāte (Cm) - izšķīdušās vielas molu skaits (Nv-va) dalīts ar šķīdinātāja masu. (m r-la).
Molārā koncentrācija (Cm) - izšķīdušās vielas masa (mv-va) attiecas uz visa šķīduma tilpumu. (V).
Normalitāte vai ekvivalenta koncentrācija (Cn) - izšķīdušās vielas ekvivalentu skaits (E), kas attiecas uz šķīduma tilpumu.
Titrs (T) - vielas masa (m in-va), kas izšķīdināta noteiktā šķīduma tilpumā.
Gāzveida vielas tilpuma daļa (ϕ) - vielas tilpums (Vv-va), dalīts ar šķīduma tilpumu (V p-ra).
Risinājumu īpašības
Ņemot vērā šo jautājumu, visbiežāk tiek runāts par neelektrolītu atšķaidītiem šķīdumiem. Tas, pirmkārt, ir saistīts ar faktu, ka daļiņu mijiedarbības pakāpe tuvina tās ideālām gāzēm. Un, otrkārt,to īpašības ir saistītas ar visu daļiņu savstarpējo saistību un ir proporcionālas komponentu saturam. Šādas patieso risinājumu īpašības sauc par koligatīvām. Šķīdinātāja tvaika spiedienu virs šķīduma apraksta Raula likums, kas nosaka, ka šķīdinātāja piesātinātā tvaika spiediena samazināšanās ΔР virs šķīduma ir tieši proporcionāla izšķīdušās vielas molārajai daļai (Tv- va) un tvaika spiedienu virs tīra šķīdinātāja (R0r-la):
ΔР=Рor-la∙ Tv-va
Šķīdumu viršanas punktu ΔТк un sasalšanas punktu ΔТз pieaugums ir tieši proporcionāls tajos izšķīdušo vielu molārajām koncentrācijām Сm:
ΔTk=E ∙ Cm, kur E ir ebulioskopiskā konstante;
ΔTz=K ∙ Cm, kur K ir krioskopiskā konstante.
Osmotisko spiedienu π aprēķina pēc vienādojuma:
π=R∙E∙Xv-va / Vr-la, kur Xv-va ir izšķīdušās vielas molārā daļa, Vr-la ir šķīdinātāja tilpums.
Risinājumu nozīmi jebkura cilvēka ikdienā ir grūti pārvērtēt. Dabīgais ūdens satur izšķīdušās gāzes - CO2 un O2, dažādus sāļus - NaCl, CaSO4, MgCO3, KCl utt. Bet bez šiem piemaisījumiem organisms var traucēt ūdens-sāļu vielmaiņu un sirds un asinsvadu sistēmas darbu. Vēl viens patiesu risinājumu piemērs ir metālu sakausējums. Tas var būt misiņš vai juvelierizstrādājumu zelts, bet, galvenais, pēc sajaukšanasizkausētas sastāvdaļas un iegūtā šķīduma atdzesēšana, veidojas viena cietā fāze. Metālu sakausējumi tiek izmantoti visur, sākot no galda piederumiem un beidzot ar elektroniku.
