Tīras vielas dabā gandrīz nekad nav atrodamas. Pamatā tie tiek pasniegti maisījumu veidā, kas spēj veidot viendabīgas vai neviendabīgas sistēmas.
Patiesu risinājumu iezīmes
Īsti risinājumi ir izkliedētas sistēmas, kurām ir lielāka izturība starp dispersijas vidi un izkliedēto fāzi.
Dažādu izmēru kristālus var iegūt no jebkuras ķīmiskas vielas. Jebkurā gadījumā tiem būs tāda pati iekšējā struktūra: jonu vai molekulārais kristāliskais režģis.
Izšķīdināt
Nātrija hlorīda un cukura graudiņu šķīdināšanas procesā ūdenī veidojas jonu un molekulārais šķīdums. Atkarībā no sadrumstalotības pakāpes viela var būt šādā formā:
- redzamas makroskopiskas daļiņas, kas lielākas par 0,2 mm;
- mikroskopiskas daļiņas, kas ir mazākas par 0,2 mm, var uztvert tikai ar mikroskopu.
Īstie un koloidālie šķīdumi atšķiras pēc izšķīdušās vielas daļiņu lieluma. Mikroskopā neredzamus kristālus sauc par koloidālām daļiņām, un iegūto stāvokli sauc par koloidālu šķīdumu.
Risinājuma fāze
Daudzos gadījumos patiesie risinājumi ir viendabīga tipa sasmalcinātas (izkliedētas) sistēmas. Tie satur nepārtrauktu nepārtrauktu fāzi - dispersijas vidi un noteiktas formas un izmēra sasmalcinātas daļiņas (izkliedētā fāze). Kā koloidālie šķīdumi atšķiras no īstām sistēmām?
Galvenā atšķirība ir daļiņu izmērs. Koloidāli izkliedētas sistēmas tiek uzskatītas par neviendabīgām, jo gaismas mikroskopā nav iespējams noteikt fāzes robežu.
Patiesi risinājumi - šī ir iespēja, kad vidē viela tiek parādīta jonu vai molekulu veidā. Tie attiecas uz vienfāzes homogēniem risinājumiem.
Dispersijas vides un izkliedētās vielas savstarpēja izšķīšana tiek uzskatīta par priekšnoteikumu dispersu sistēmu veidošanai. Piemēram, nātrija hlorīds un saharoze nešķīst benzolā un petrolejā, tāpēc šādā šķīdinātājā neveidosies koloidāli šķīdumi.
Izkliedēto sistēmu klasifikācija
Kā tiek sadalītas izkliedētās sistēmas? Patiesi risinājumi, koloidālās sistēmas atšķiras vairākos veidos.
Ir izkliedēto sistēmu iedalījums pēc barotnes un izkliedētās fāzes agregācijas stāvokļa, mijiedarbības veidošanās vai neesamības starp tām.
Funkcijas
Ir noteiktas vielas izkliedes kvantitatīvās īpašības. Pirmkārt, tiek izdalīta dispersijas pakāpe. Šī vērtība ir daļiņu izmēra apgrieztā vērtība. Viņa irraksturo daļiņu skaitu, kuras var novietot rindā viena centimetra attālumā.
Gadījumā, ja visām daļiņām ir vienāds izmērs, veidojas monodispersa sistēma. Ar nevienādām dispersās fāzes daļiņām veidojas polidispersa sistēma.
Palielinoties vielas izkliedei, tajā palielinās procesi, kas notiek saskarnes virsmā. Piemēram, palielinās izkliedētās fāzes īpatnējā virsma, palielinās barotnes fizikāli ķīmiskā iedarbība divu fāžu saskarnē.
Izkliedēto sistēmu varianti
Atkarībā no fāzes, kurā atradīsies izšķīdinātā viela, izšķir dažādus izkliedēto sistēmu variantus.
Aerosoli ir izkliedētas sistēmas, kurās izkliedētā vide ir gāzveida formā. Miglas ir aerosoli ar šķidru izkliedētu fāzi. Cietā izkliedētā fāze rada dūmus un putekļus.
Putas ir gāzveida vielas dispersija šķidrumā. Šķidrumi putās pārvēršas plēvēs, kas atdala gāzes burbuļus.
Emulsijas ir izkliedētas sistēmas, kurās viens šķidrums tiek sadalīts pa cita tilpumu, tajā neizšķīst.
Suspensijas vai suspensijas ir zemas dispersijas sistēmas, kurās cietās daļiņas atrodas šķidrumā. Koloidālos šķīdumus vai zolus ūdens dispersijas sistēmā sauc par hidrosoliem.
Atkarībā no klātbūtnes (neesamības) starp dispersās fāzes daļiņām izšķir brīvi dispersas vai koherenti izkliedētas sistēmas. Uz pirmo grupuietver liosolus, aerosolus, emulsijas, suspensijas. Šādās sistēmās starp daļiņām un izkliedēto fāzi nav kontaktu. Tās brīvi pārvietojas šķīdumā gravitācijas ietekmē.
Kohezīvi-dispersas sistēmas rodas daļiņu saskares gadījumā ar izkliedētu fāzi, kā rezultātā veidojas struktūras režģa vai karkasa formā. Šādas koloidālās sistēmas sauc par želejām.
Želēšanas (želatinizācijas) process ir sola pārvēršana gēlā, pamatojoties uz sākotnējā sola stabilitātes samazināšanos. Saistītu disperso sistēmu piemēri ir suspensijas, emulsijas, pulveri, putas. Tajos ietilpst arī augsne, kas veidojas organisko (humusa) vielu un augsnes minerālvielu mijiedarbības procesā.
Kapilāros izkliedētās sistēmas izceļas ar nepārtrauktu vielu masu, kas iekļūst kapilāros un porās. Tos uzskata par audumiem, dažādām membrānām, koku, kartonu, papīru.
Patiesi risinājumi ir viendabīgas sistēmas, kas sastāv no divām sastāvdaļām. Tie var pastāvēt šķīdinātājos ar dažādu agregācijas pakāpi. Šķīdinātājs ir viela, kas uzņemta pārāk daudz. Komponents, kas uzņemts nepietiekamā daudzumā, tiek uzskatīts par izšķīdušo vielu.
Risinājumu iezīmes
Cietie sakausējumi ir arī risinājumi, kuros dažādi metāli darbojas kā izkliedēta vide un sastāvdaļa. No praktiskā viedokļa īpaši interesanti ir tādi šķidri maisījumi, kuros šķidrums darbojas kā šķīdinātājs.
No daudzām neorganiskāmīpaši interesanti šķīdinātāji ir ūdens. Gandrīz vienmēr patiess šķīdums veidojas, ja izšķīdušās vielas daļiņas tiek sajauktas ar ūdeni.
Starp organiskajiem savienojumiem lieliski šķīdinātāji ir šādas vielas: etanols, metanols, benzols, tetrahlorogleklis, acetons. Izšķīdušās sastāvdaļas molekulu vai jonu haotiskās kustības dēļ tie daļēji nonāk šķīdumā, veidojot jaunu viendabīgu sistēmu.
Vielas atšķiras ar spēju veidot šķīdumus. Dažus var sajaukt savā starpā neierobežotā daudzumā. Piemērs ir sāls kristālu šķīšana ūdenī.
Šķīdināšanas procesa būtība no molekulāri kinētiskās teorijas viedokļa ir tāda, ka pēc nātrija hlorīda kristālu ievadīšanas šķīdinātājā tas sadalās nātrija katjonos un hlora anjonos. Uzlādētās daļiņas svārstās, sadursmes ar paša šķīdinātāja daļiņām izraisa jonu pāreju šķīdinātājā (saistīšanās). Pamazām procesam pievienojas citas daļiņas, tiek iznīcināts virsmas slānis, sāls kristāls izšķīst ūdenī. Difūzija ļauj sadalīt vielas daļiņas visā šķīdinātāja tilpumā.
Patiesu risinājumu veidi
Patiess risinājums ir sistēma, kas ir sadalīta vairākos veidos. Šādas sistēmas ir iedalītas ūdens un neūdens sistēmās atkarībā no šķīdinātāja veida. Tos arī klasificē pēc izšķīdušās vielas varianta sārmos, skābēs, sāļos.
Ēddažāda veida patiesie risinājumi saistībā ar elektrisko strāvu: neelektrolīti, elektrolīti. Atkarībā no izšķīdušās vielas koncentrācijas tās var atšķaidīt vai koncentrēt.
Patiesi mazmolekulāru vielu risinājumi no termodinamiskā viedokļa tiek iedalīti reālajos un ideālajos.
Šādi šķīdumi var būt jonu dispersijas, kā arī molekulāri dispersas sistēmas.
Risinājumu piesātinājums
Atkarībā no tā, cik daudz daļiņu nonāk šķīdumā, ir pārsātināti, nepiesātināti, piesātināti šķīdumi. Šķīdums ir šķidra vai cieta viendabīga sistēma, kas sastāv no vairākiem komponentiem. Jebkurā šādā sistēmā obligāti ir šķīdinātājs, kā arī izšķīdināta viela. Kad dažas vielas izšķīst, izdalās siltums.
Šāds process apstiprina risinājumu teoriju, saskaņā ar kuru šķīdināšana tiek uzskatīta par fizikālu un ķīmisku procesu. Šķīdības process ir sadalīts trīs grupās. Pirmās ir tās vielas, kas spēj izšķīdināt 10 g daudzumā 100 g šķīdinātāja, tās sauc par ļoti šķīstošām.
Vielas tiek uzskatītas par slikti šķīstošām, ja 100 g komponenta izšķīst mazāk par 10 g, pārējās tiek sauktas par nešķīstošām.
Secinājums
Sistēmas, kas sastāv no dažāda agregācijas stāvokļa, daļiņu izmēra daļiņām, ir nepieciešamas normālai cilvēka dzīvei. Tiesa, koloidālie šķīdumi, par kuriem tika runāts iepriekš, tiek izmantotizāļu ražošana, pārtikas ražošana. Zinot izšķīdušās vielas koncentrāciju, jūs varat patstāvīgi sagatavot nepieciešamo šķīdumu, piemēram, etilspirtu vai etiķskābi, dažādiem ikdienas mērķiem. Atkarībā no izšķīdušās vielas un šķīdinātāja agregācijas stāvokļa iegūtajām sistēmām ir noteiktas fizikālās un ķīmiskās īpašības.
