Химични разтвори: типове, получаване и примери

Химичните разтвори са известни като хомогенни смеси в химията. Те са стабилни смеси от две или повече вещества, в които едно вещество (наречено разтворимо вещество) се разтваря в друго (наречено разтворител). Разтворите приемат фазата на разтворителя в сместа и могат да съществуват в твърда, течна и газообразна фаза.

В природата съществуват два вида смеси: хетерогенни смеси и хомогенни смеси. Хетерогенни смеси са тези, в които няма еднородност в състава им, а пропорциите на техните компоненти варират чрез проби от тях.

За разлика от това, хомогенните смеси (химически разтвори) са смеси от твърди вещества, течности или газове - в допълнение към възможните връзки между компонентите, които са в различни фази - техните компоненти са разделени на равни части чрез тяхното съдържание.

Системите за смесване са склонни да търсят хомогенност, например когато към водата се добавя багрило. Тази смес започва да е хетерогенна, но времето ще доведе до дифузия на първото съединение през течността, което ще направи тази система хомогенна смес.

Решенията и техните компоненти се наблюдават в ежедневните ситуации и на нива, които варират от индустриалната до лабораторната. Те са обект на изследване поради характеристиките, които те представят и силите и атракциите, които се срещат между тях.

тип

Има няколко начина за класифициране на решенията, поради техните многобройни характеристики и техните възможни физически състояния; Ето защо трябва да знаете какви са разликите между видовете решения, на които се основават, преди да ги разделите в категории.

Един от начините за разделяне на видовете разтвор е чрез нивото на концентрация, което той има, наричан също насищане на разтвора.

Разтворите имат качество, наречено разтворимост, което е максималното количество разтворимо вещество, което може да се разтвори в дадено количество разтворител.

Съществува класификация на решенията чрез концентрация, която ги разделя на емпирични решения и на ценни решения.

Емпирични решения

Тази класификация, в която решенията се наричат ​​още качествени решения, не отчита специфичното количество разтворимо вещество и разтворители в разтвора, а съотношението между тях. За тази цел разтворите се разделят на разредени, концентрирани, ненаситени, наситени и пренаситени.

- Разредените разтвори са тези, при които количеството на разтвореното вещество в сместа е на минимално ниво в сравнение с общия обем на същото.

- Ненаситените разтвори са тези, които не достигат максимално възможното количество разтворимо вещество за температурата и налягането, при които се намират.

- Концентрираните разтвори имат значително количество разтворимо вещество за образувания обем.

- Наситените разтвори са тези, които имат възможно най-голямо количество разтворимо вещество за дадена температура и налягане; в тези разтвори разтвореното вещество и разтворителят представляват състояние на равновесие.

- Свръхнаситените разтвори са наситени разтвори, които са нагрявани, за да се увеличи разтворимостта и да се разтвори повече разтворено вещество; след това се получава "стабилен" разтвор с излишък от разтворено вещество. Тази стабилност се осъществява само докато температурата се понижи или налягането се промени драстично, ситуацията, в която разтвореното вещество ще се утаи в излишък.

Ценни решения

Оценените разтвори са тези, в които се измерват количествените количества на разтворените вещества и разтворителя, като се спазват разтворите, оценени като процент, моларен, моларен и нормален, всяка със своята серия от мерни единици.

- Процентните стойности говорят за пропорцията в грамове или милилитри разтворено вещество в сто грама или милилитра общо разтвор.

- Моларните концентрации (или моларността) изразяват броя молове на разтвора на литър разтвор.

- Моларността, малко използвана в съвременната химия, е единица, която изразява количеството молове на разтворимо вещество сред общата маса на разтворителя в килограми.

- Нормалността е мярката, която изразява броя еквиваленти на разтворените вещества между общия обем на разтвора в литри, където еквивалентите могат да представляват йони на Н + за киселини или ОН- за бази.

Според състоянието на агрегиране

Разтворите могат също да бъдат класифицирани по състоянието, в което са намерени, и това зависи главно от фазата, в която се намира разтворителят (компонентът е най-голямото количество в сместа).

- Газообразните разтвори са редки в природата, класифицирани в литературата като смеси на газове, а не като разтвори; те се срещат при специфични условия и с малко взаимодействие между техните молекули, както в случая с въздуха.

- Течностите имат широк спектър в света на разтворите и представляват по-голямата част от тези хомогенни смеси. Течностите могат лесно да разтварят газове, твърди вещества и други течности и се намират във всички видове ежедневни ситуации по естествен и синтетичен начин.

Има и течни смеси, които често се бъркат с разтвори, като емулсии, колоиди и суспензии, които са по-хетерогенни, отколкото хомогенни.

- Газовете в течност се наблюдават главно в ситуации като кислород във вода и въглероден двуокис в газирани напитки.

- Течно-течните разтвори могат да бъдат представени като полярни компоненти, които се разтварят свободно във вода (като етанол, оцетна киселина и ацетон), или когато неполярна течност се разтваря в друга с подобни характеристики.

- И накрая, твърдите вещества имат широк диапазон на разтворимост в течности, като соли във вода и восъци в въглеводороди, наред с други. Твърди разтвори се образуват от разтворител в твърда фаза и могат да се наблюдават като средство за разтваряне на газове, течности и други твърди вещества.

Газовете могат да се съхраняват в твърди вещества, като водород в магнезиев хидрид; течности в твърди вещества могат да бъдат намерени като вода в захар (мокро твърдо вещество) или като живак в злато (амалгама); и твърди твърди разтвори са представени като сплави и съставни твърди вещества, като полимери с добавки.

подготовка

Първото нещо, което трябва да се знае, когато ще се извършва подготовката на решение, е видът разтваряне, което ще се формулира; това означава, че трябва да знаете дали ще се направи разреждане или да се приготви разтвор от сместа от две или повече вещества.

Друго нещо, което трябва да бъде известно е какви са известните стойности на концентрация и обем или маса, в зависимост от агрегираното състояние на разтвореното вещество.

Да се ​​приготвят стандартни разтвори

Преди започване на всяка подготовка трябва да се гарантира, че измервателните уреди (скали, цилиндри, пипети, бюретки, между другото) са калибрирани.

След това започнете да измервате количеството разтворено вещество в маса или обем, като внимавате да не се разлее или да се разпръсне количеството, тъй като това би повлияло на крайната концентрация на разтвора. Това трябва да се въведе в колбата, която ще се използва, като се подготвя за следващия етап.

След това към разтвореното вещество се добавя разтворителят, който трябва да се използва, като се гарантира, че съдържанието на колбата достига измервателния капацитет на същата.

Тази колба се затваря и разбърква, като се уверява, че е обърната, за да се осигури ефективно смесване и разтваряне. По този начин се получава решение, което може да се използва в бъдещи експерименти.

За приготвяне на разреждане с известна концентрация

За да се разреди разтвор и да се намали концентрацията му, в процеса, наречен разреждане, се добавя повече разтворител.

Чрез уравнението M ₁ V ₁ = M ₂ V ₂, където М символизира моларната концентрация и V общия обем (преди и след разреждане), новата концентрация може да се изчисли след разреждане на концентрация или необходимия обем. за да се постигне желаната концентрация.

Когато се приготвят разреждания, майчиният разтвор винаги се взима в нова по-голяма колба и към нея се добавя разтворител, като се гарантира, че достига до линията за измерване, за да се гарантира желания обем.

Ако процесът е екзотермичен и следователно представлява риск за безопасността, по-добре е да се обърне процеса и да се добави концентрираният разтвор към разтворителя, за да се избегне пръскане.

Примери

Както е споменато по-горе, решенията идват в различни състояния на агрегация, в зависимост от състоянието, в което се намират вашето разтворено вещество и разтворител. По-долу са дадени примери за тези смеси:

- Хексан в парафинов восък е пример за течно-твърд разтвор.

- Водородът в паладий е газ-твърд разтвор.

- Етанолът във вода е течно-течен разтвор.

- Обикновената сол във вода е твърдо-течен разтвор.

- Стал, съставен от въглеродни атоми в кристална матрица на железни атоми, е пример за твърдо-твърд разтвор.

- Въглеродната вода е газ-течен разтвор.