Rješenja, kao i proces njihovog formiranja, od velike su važnosti u svijetu oko nas. Voda i vazduh su dva njihova predstavnika, bez kojih je život na Zemlji nemoguć. Većina bioloških tekućina u biljkama i životinjama također su rješenja. Proces probave je neraskidivo povezan sa rastvaranjem hranljivih materija.
Svaka proizvodnja je povezana sa upotrebom određenih vrsta rješenja. Koriste se u tekstilnoj, prehrambenoj, farmaceutskoj, metaloprerađivačkoj, rudarskoj industriji, industriji plastike i vlakana. Zato je važno razumjeti šta su, znati njihova svojstva i karakteristike.
Znakovi istinitih rješenja
Rešenja se podrazumevaju kao višekomponentni homogeni sistemi nastali tokom distribucije jedne komponente u drugu. Nazivaju se i dispergovani sistemi, koji se, u zavisnosti od veličine čestica koje ih formiraju, dele na koloidne sisteme, suspenzije i prave rastvore.
U potonjem, komponente su u stanju razdvajanja na molekule, atome ili jone. Takve molekularno dispergirane sisteme karakteriziraju sljedeće karakteristike:
- afinitet (interakcija);
- spontanost obrazovanja;
- stalnost koncentracije;
- homogenost;
- održivost.
Drugim riječima, mogu nastati ako postoji interakcija između komponenti, što dovodi do spontanog razdvajanja supstance na sitne čestice bez vanjskih napora. Rezultirajuća rješenja bi trebala biti jednofazna, odnosno ne bi trebalo postojati međusklop između sastavnih dijelova. Poslednji znak je najvažniji, jer se proces rastvaranja može odvijati spontano samo ako je energetski povoljan za sistem. U tom slučaju, slobodna energija se smanjuje, a sistem postaje ravnotežan. Uzimajući u obzir sve ove karakteristike, možemo formulirati sljedeću definiciju:
Pravo rješenje je stabilan ravnotežni sistem interakcijskih čestica dvije ili više supstanci, čija veličina ne prelazi 10-7cm, odnosno srazmjerne su sa atomima, molekulima i jonima.
Jedna od supstanci je rastvarač (po pravilu je to komponenta čija je koncentracija veća), a ostale su rastvorene supstance. Ako su originalne supstance bile u različitim agregacijskim stanjima, onda se otapalo uzima kao ono koje ga nije promijenilo.
Vrste pravih rješenja
Prema agregatnom stanju, rastvori su tečni, gasoviti i čvrsti. Najčešći su tekući sistemi, koji se također dijele na nekoliko tipova u zavisnosti od početnog stanja.rješenje:
- čvrsto u tečnosti, poput šećera ili soli u vodi;
- tečnost u tečnosti, kao što je sumporna ili hlorovodonična kiselina u vodi;
- gasovito u tečno, poput kiseonika ili ugljen-dioksida u vodi.
Međutim, ne samo voda može biti rastvarač. A prema prirodi rastvarača, sve tečne otopine dijele se na vodene, ako su tvari otopljene u vodi, i nevodene, ako su tvari otopljene u eteru, etanolu, benzenu, itd.
Prema električnoj provodljivosti, otopine se dijele na elektrolite i neelektrolite. Elektroliti su spojevi s pretežno ionskom kristalnom vezom, koji, kada se disociraju u otopini, formiraju ione. Kada se rastvore, neelektroliti se raspadaju na atome ili molekule.
U pravim rješenjima, dva suprotna procesa se odvijaju istovremeno - rastvaranje supstance i njena kristalizacija. U zavisnosti od položaja ravnoteže u sistemu "otopljena otopina", razlikuju se sljedeće vrste rješenja:
- zasićeno, kada je brzina rastvaranja određene supstance jednaka brzini njene sopstvene kristalizacije, odnosno rastvor je u ravnoteži sa rastvaračem;
- nezasićeni ako sadrže manje otopljene tvari od zasićenih na istoj temperaturi;
- superzasićene, koje sadrže višak otopljene tvari u odnosu na zasićenu, a jedan njen kristal je dovoljan za početak aktivne kristalizacije.
Kao kvantitativnokarakteristike, koje odražavaju sadržaj određene komponente u rastvorima, koriste koncentraciju. Otopine sa niskim sadržajem rastvorene supstance nazivaju se razblaženim, a sa visokim sadržajem - koncentrisanim.
Načini ekspresije koncentracije
Maseni udio (ω) - masa supstance (mv-va), u odnosu na masu otopine (mp-ra). U ovom slučaju, masa rastvora se uzima kao zbir masa supstance i rastvarača (mp-la).
Molni udio (N) - broj molova otopljene tvari (Nv-va) podijeljen s ukupnim brojem molova tvari koje formiraju otopinu (ΣN).
Molalitet (Cm) - broj molova otopljene tvari (Nv-va) podijeljen s masom rastvarača (m r-la).
Molarna koncentracija (Cm) - masa otopljene tvari (mv-va) odnosi se na zapreminu cijele otopine (V).
Normalnost, ili ekvivalentna koncentracija, (Cn) - broj ekvivalenata (E) rastvorene supstance, koji se odnosi na zapreminu rastvora.
Titar (T) - masa supstance (m in-va) rastvorena u datoj zapremini rastvora.
Zapreminski udio (ϕ) gasovite supstance - zapremina supstance (Vv-va) podeljena sa zapreminom rastvora (V p-ra).
Svojstva rješenja
S obzirom na ovo pitanje, najčešće se govori o razrijeđenim otopinama neelektrolita. To je prije svega zbog činjenice da ih stepen interakcije između čestica približava idealnim plinovima. i drugo,njihova svojstva su posljedica međusobne povezanosti svih čestica i proporcionalna su sadržaju komponenti. Takva svojstva pravih rješenja nazivaju se koligativnim. Pritisak pare rastvarača nad rastvorom opisan je Raoultovim zakonom, koji kaže da je smanjenje pritiska zasićene pare otapala ΔR nad rastvorom direktno proporcionalno molarnom udelu otopljene supstance (Tv- va) i pritisak pare preko čistog rastvarača (R0r-la):
ΔR=Ror-la∙ Tv-va
Povećanje tačaka ključanja ΔTk i tačaka smrzavanja ΔTz rastvora direktno je proporcionalno molarnoj koncentraciji supstanci rastvorenih u njima Sm:
ΔTk=E ∙ Cm, gdje je E ebulioskopska konstanta;
ΔTz=K ∙ Cm, gdje je K krioskopska konstanta.
Osmotski pritisak π se izračunava po jednačini:
π=R∙E∙Xv-va / Vr-la, gde je Xv-va molarni udio rastvorene supstance, Vr-la je zapremina rastvarača.
Važnost rješenja u svakodnevnom životu svake osobe teško je precijeniti. Prirodna voda sadrži otopljene gasove - CO2 i O2, razne soli - NaCl, CaSO4, MgCO3, KCl, itd. Ali bez ovih nečistoća u tijelo bi moglo poremetiti metabolizam vode i soli i rad kardiovaskularnog sistema. Još jedan primjer pravih rješenja je legura metala. To može biti mesing ili zlato od nakita, ali, što je najvažnije, nakon miješanjarastopljenih komponenti i hlađenjem nastalog rastvora formira se jedna čvrsta faza. Metalne legure se koriste svuda, od pribora za jelo do elektronike.
