לפתרונות, כמו גם לתהליך היווצרותם, יש חשיבות רבה בעולם הסובב אותנו. מים ואוויר הם שניים מנציגיהם, שבלעדיהם החיים על פני כדור הארץ בלתי אפשריים. רוב הנוזלים הביולוגיים בצמחים ובבעלי חיים הם גם פתרונות. תהליך העיכול קשור קשר בל יינתק עם פירוק של חומרים מזינים.
כל הפקה קשורה לשימוש בסוגים מסוימים של פתרונות. הם משמשים בתעשיית הטקסטיל, המזון, התרופות, עיבוד המתכת, הכרייה, הפלסטיק והסיבים. לכן חשוב להבין מה הם, להכיר את המאפיינים והמאפיינים המבדילים שלהם.
סימנים של פתרונות אמיתיים
פתרונות מובנים כמערכות הומוגניות מרובות רכיבים שנוצרו במהלך הפצה של רכיב אחד באחר. הן נקראות גם מערכות מפוזרות, אשר בהתאם לגודל החלקיקים היוצרים אותן, מחולקות למערכות קולואידיות, מתלים ותמיסות אמיתיות.
באחרון, הרכיבים נמצאים במצב של הפרדה למולקולות, אטומים או יונים. מערכות מפוזרות מולקולריות כאלה מאופיינות בתכונות הבאות:
- זיקה (אינטראקציה);
- ספונטניות של חינוך;
- קביעות ריכוז;
- הומוגניות;
- sustainability.
במילים אחרות, הם יכולים להיווצר אם יש אינטראקציה בין המרכיבים, מה שמוביל להפרדה ספונטנית של החומר לחלקיקים זעירים ללא מאמצים חיצוניים. הפתרונות המתקבלים צריכים להיות חד פאזיים, כלומר, לא צריך להיות ממשק בין החלקים המרכיבים. הסימן האחרון הוא החשוב ביותר, שכן תהליך הפירוק יכול להתקדם באופן ספונטני רק אם הוא חיובי מבחינה אנרגטית למערכת. במקרה זה, האנרגיה החופשית פוחתת, והמערכת הופכת לשיווי משקל. בהתחשב בכל התכונות הללו, נוכל לנסח את ההגדרה הבאה:
פתרון אמיתי הוא מערכת שיווי משקל יציבה של חלקיקים בעלי אינטראקציה של שני חומרים או יותר, שגודלם אינו עולה על 10-7cm, כלומר, הם תואמים עם אטומים, מולקולות ויונים.
אחד החומרים הוא ממס (ככלל, זהו הרכיב שריכוזו גבוה יותר), והשאר מומסים. אם החומרים המקוריים היו במצבי צבירה שונים, אז הממס נלקח כאחד שלא שינה אותו.
סוגי פתרונות אמיתיים
לפי מצב הצבירה, התמיסות הן נוזליות, גזיות ומוצקות. מערכות נוזלים הן הנפוצות ביותר, וגם הן מחולקות למספר סוגים בהתאם למצב ההתחלתי.מומס:
- מוצק בנוזל, כמו סוכר או מלח במים;
- נוזל בנוזל, כגון חומצה גופרתית או הידרוכלורית במים;
- גזי לנוזל, כמו חמצן או פחמן דו חמצני במים.
עם זאת, לא רק מים יכולים להיות ממס. ולפי אופי הממס, כל התמיסות הנוזליות מתחלקות למימיות, אם החומרים מומסים במים, ולא מימיות, אם החומרים מומסים באתר, אתנול, בנזן וכו'
לפי מוליכות חשמלית, התמיסות מחולקות לאלקטרוליטים ולא-אלקטרוליטים. אלקטרוליטים הם תרכובות בעלות קשר גבישי יוני בעיקר, אשר, כאשר מתפרקים בתמיסה, יוצרים יונים. כאשר הם מומסים, לא-אלקטרוליטים מתפרקים לאטומים או למולקולות.
בפתרונות אמיתיים מתרחשים בו-זמנית שני תהליכים הפוכים - פירוק חומר והתגבשותו. בהתאם למיקום שיווי המשקל במערכת "פתרון מומס", מבחינים בין סוגי הפתרונות הבאים:
- רווי, כאשר קצב הפירוק של חומר מסוים שווה לקצב ההתגבשות שלו עצמו, כלומר התמיסה נמצאת בשיווי משקל עם הממס;
- בלתי רוויים אם הם מכילים פחות מומס מאשר רווי באותה טמפרטורה;
- על-רווי, המכילים עודף של מומס בהשוואה לרווי, ודי בגביש אחד שלו כדי להתחיל התגבשות פעילה.
ככמותיתמאפיינים, המשקפים את התוכן של רכיב מסוים בתמיסות, משתמשים בריכוז. תמיסות עם תכולה נמוכה של מומס נקראות מדוללות, ועם תכולה גבוהה - מרוכזת.
דרכים להביע ריכוז
שבר מסה (ω) - מסת החומר (mv-va), מתייחס למסה של התמיסה (mp-ra). במקרה זה, מסת התמיסה נלקחת כסכום המסות של החומר והממס (mp-la).
שבר מול (N) - מספר מולים של מומס (Nv-va) חלקי המספר הכולל של מולים של חומרים היוצרים תמיסה (ΣN).
Molity (Cm) - מספר מולות של מומס (Nv-va) חלקי המסה של הממס (m r-la).
ריכוז מולארי (Cm) - מסת המומס (mv-va) מתייחסת לנפח התמיסה כולה (V).
נורמליות, או ריכוז שווה ערך, (Cn) - מספר המקבילות (E) של המומס, מתייחס לנפח התמיסה.
טיטר (T) - המסה של חומר (m in-va) המומס בנפח נתון של תמיסה.
שבריר נפח (ϕ) של חומר גזי - נפח החומר (Vv-va) חלקי נפח התמיסה (V p-ra).
מאפיינים של פתרונות
בהתחשב בסוגיה זו, לרוב הם מדברים על תמיסות מדוללות של לא-אלקטרוליטים. הדבר נובע, ראשית, מהעובדה שמידת האינטראקציה בין חלקיקים מקרבת אותם לגזים אידיאליים. ושנית,המאפיינים שלהם נובעים מהקישוריות של כל החלקיקים והן פרופורציונליות לתוכן הרכיבים. מאפיינים כאלה של פתרונות אמיתיים נקראים קוליגטיביים. לחץ האדים של הממס על התמיסה מתואר על ידי חוק ראולט, הקובע שהירידה בלחץ האדים הרווי של הממס ΔР על פני התמיסה עומדת ביחס ישר לשבר המולרי של המומס (Tv- va) ולחץ האדים מעל הממס הטהור (R0r-la):
ΔР=Рor-la∙ Tv-va
העלייה בנקודות הרתיחה ΔТк ונקודות ההקפאה ΔТз של תמיסות עומדת ביחס ישר לריכוזים המולאריים של חומרים המומסים בהם Сm:
ΔTk=E ∙ Cm, כאשר E הוא הקבוע האבוליוסקופי;
ΔTz=K ∙ Cm, כאשר K הוא הקבוע הקריוסקופי.
לחץ אוסמוטי π מחושב על ידי המשוואה:
π=R∙E∙Xv-va / Vr-la, כאשר Xv-va הוא השבר הטוחני של המומס, Vr-la הוא נפח הממס.
קשה להפריז בחשיבותם של פתרונות בחיי היומיום של כל אדם. מים טבעיים מכילים גזים מומסים - CO2 ו-O2, מלחים שונים - NaCl, CaSO4, MgCO3, KCl וכו'. אך ללא זיהומים אלו ב הגוף עלול לשבש את חילוף החומרים של מים-מלח ואת העבודה של מערכת הלב וכלי הדם. דוגמה נוספת לפתרונות אמיתיים היא סגסוגת של מתכות. זה יכול להיות פליז או זהב תכשיטים, אבל, והכי חשוב, לאחר ערבוברכיבים מומסים וקירור התמיסה המתקבלת, נוצר שלב מוצק אחד. סגסוגות מתכת משמשות בכל מקום, מסכו ם ועד מוצרי אלקטרוניקה.
