Vai dabā ir daudz ķīmiski tīru vielu? Kas ir jūras ūdens, piens, tērauda stieple - atsevišķas vielas, vai arī tās sastāv no vairākām sastāvdaļām? Mūsu rakstā mēs iepazīsimies ar šķīdumu īpašībām - visizplatītākajām fizikāli ķīmiskajām sistēmām, kurām ir mainīgs sastāvs. Tie var saturēt vairākas sastāvdaļas. Tātad piens ir organisks šķīdums, kas satur ūdeni, tauku pilienus, olb altumvielu molekulas un minerālsāļus. Kas ir risinājums un kā to iegūt? Mēs atbildēsim uz šo un citiem jautājumiem mūsu rakstā.
Risinājumu izmantošana un nozīme dabā
Metabolisms biogeocenozēs notiek ūdenī izšķīdinātu savienojumu mijiedarbības veidā. Piemēram, augsnes šķīduma uzsūkšanās ar augu saknēm, cietes uzkrāšanās fotosintēzes rezultātā augos, dzīvnieku un cilvēku gremošanas procesi - tās visas ir reakcijas, kas notiek ķīmiskos šķīdumos. Nav iespējams iedomāties mūsdienu nozares: kosmosa un gaisa kuģu rūpniecību, militāro rūpniecību, kodolenerģijuneizmantojot sakausējumus - cieti risinājumi ar unikālām tehniskajām īpašībām. Vairākas gāzes var veidot arī maisījumus, ko mēs varam saukt par šķīdumiem. Piemēram, gaiss ir fizikāla un ķīmiska sistēma, kas satur tādas sastāvdaļas kā slāpeklis, skābeklis, oglekļa dioksīds utt.
Kas ir risinājums?
Sajaucot kopā sulfātskābi un ūdeni, mēs iegūstam tā ūdens šķīdumu. Apsveriet, no kā tas sastāv. Mēs atradīsim šķīdinātāju - ūdeni, šķīdinātāju - sērskābi un to mijiedarbības produktus. Tajos ietilpst ūdeņraža katjoni, hidrosulfāta un sulfāta joni. Fizikāli ķīmiskās sistēmas sastāvs, kas sastāv no šķīdinātāja un komponentiem, būs atkarīgs ne tikai no tā, kura viela ir šķīdinātājs.
Visizplatītākais un svarīgākais šķīdinātājs ir ūdens. Liela nozīme ir arī izšķīdušo komponentu īpašībām. Tos var aptuveni iedalīt trīs grupās. Tie ir praktiski nešķīstoši savienojumi, nedaudz šķīstoši un labi šķīstoši. Pēdējā grupa ir vissvarīgākā. Tas ietver lielāko daļu sāļu, skābju, sārmu, spirtu, monosaharīdu. Arī slikti šķīstošie savienojumi ir diezgan izplatīti dabā. Tie ir ģipsis, slāpeklis, metāns, skābeklis. Ūdenī praktiski nešķīstošie būs metāli, cēlgāzes: argons, hēlijs u.c., petroleja, eļļas.
Kā kvantitatīvi noteikt savienojuma šķīdību
Piesātināta šķīduma koncentrācija ir vissvarīgākā vērtība, kas parāda vielas šķīdību. Viņaizteikta kā vērtība, kas skaitliski vienāda ar savienojuma masu 100 g šķīduma. Piemēram, dezinficējošu medicīnisko līdzekli - salicilspirtu aptiekās pārdod 1% spirta šķīduma veidā. Tas nozīmē, ka 100 g šķīduma satur 1 gramu aktīvās vielas. Kāda ir lielākā nātrija hlorīda masa, ko var izšķīdināt 100 g šķīdinātāja noteiktā temperatūrā? Jūs varat atrast atbildi uz šo jautājumu, izmantojot īpašu cieto savienojumu šķīdības līkņu tabulu. Tātad 10 ⁰С temperatūrā 100 g ūdens var izšķīdināt 38 g galda sāls, 80 ⁰С - 40 g vielas. Kā padarīt šķīdumu atšķaidītu? Tam jāpievieno noteikts ūdens daudzums. Ir iespējams palielināt fizikāli ķīmiskās sistēmas koncentrāciju, iztvaicējot šķīdumu vai pievienojot tam noteiktu daļu izšķīdinātā savienojuma.
Risinājumu veidi
Noteiktā temperatūrā sistēma var būt līdzsvarā ar izšķīdušo savienojumu nogulšņu veidā. Šajā gadījumā runā par piesātinātu šķīdumu. Kā padarīt šķīdumu piesātinātu? Lai to izdarītu, skatiet cietvielu šķīdības tabulu. Piemēram, galda sāli, kas sver 31 g, ievada ūdenī 20 ºС temperatūrā un normālā spiedienā, pēc tam to labi samaisa. Ar papildu karsēšanu un papildu sāls porcijas ievadīšanu tā pārpalikums nodrošina pārsātināta šķīduma veidošanos. Sistēmas dzesēšana izraisīs nātrija hlorīda kristālu izgulsnēšanos. Atšķaidīti šķīdumi tiks saukti par tādiem šķīdumiem, kuros būs savienojumu koncentrācija salīdzinājumā ar šķīdinātāja tilpumupietiekami mazs. Piemēram, fizioloģiskais šķīdums, kas ir daļa no asins plazmas un tiek izmantots medicīnā pēc ķirurģiskas iejaukšanās, ir 0,9% nātrija hlorīda šķīdums.
Vielas šķīdināšanas mehānisms
Apsverot jautājumu par to, kas ir risinājums, noteiksim, kādi procesi ir tā veidošanās pamatā. Vielu šķīšanas fenomena centrā mēs redzam gan fizikālo, gan ķīmisko pārvērtību mijiedarbību. Galvenā loma tajās ir ķīmisko saišu iznīcināšanas fenomenam: kovalento polāro vai jonu, izšķīdinātā savienojuma molekulās. Saites pārraušanas fiziskais aspekts izpaužas enerģijas absorbcijā. Notiek arī šķīdinātāja daļiņu mijiedarbība ar izšķīdušās vielas molekulām, ko sauc par solvāciju, ūdens šķīdumu gadījumā – hidratāciju. To pavada ne tikai jaunu saišu rašanās, bet arī enerģijas atbrīvošanās.
Savā rakstā mēs izskatījām jautājumu par to, kas ir risinājums, kā arī noskaidrojām risinājumu veidošanās mehānismu un to nozīmi.
