ROZTWORY CHEMICZNE: RODZAJE, PREPARATY I PRZYKŁADY - CHEMIA - 2026

Te roztwory chemiczne zwane w chemii jednorodnych mieszanin. Są to stabilne mieszaniny dwóch lub więcej substancji, w których jedna substancja (zwana substancją rozpuszczoną) rozpuszcza się w innej (zwanej rozpuszczalnikiem). Roztwory przyjmują w mieszaninie fazę rozpuszczalnika i mogą występować w fazie stałej, ciekłej i gazowej.

W naturze istnieją dwa rodzaje mieszanin: mieszanki niejednorodne i mieszanki jednorodne. Mieszaniny heterogeniczne to takie, w których nie ma jednorodności składu, a proporcje ich składników są różne w różnych próbkach.

Z drugiej strony, mieszaniny jednorodne (roztwory chemiczne) to mieszaniny ciał stałych, cieczy lub gazów - oprócz możliwych związków między składnikami, które są w różnych fazach - które mają składniki podzielone w równych proporcjach ze względu na zawartość.

Systemy mieszające mają tendencję do poszukiwania jednorodności, na przykład gdy do wody dodaje się barwnik. Ta mieszanina na początku jest niejednorodna, ale z czasem pierwszy związek dyfunduje przez ciecz, powodując, że system stanie się jednorodną mieszaniną.

Rozwiązania i ich komponenty są widoczne w codziennych sytuacjach i na poziomach od przemysłowych po laboratoryjne. Są przedmiotem badań ze względu na swoje cechy charakterystyczne oraz siły i przyciąganie, które występują między nimi.

Rodzaje

Istnieje kilka sposobów klasyfikowania rozwiązań ze względu na ich wielorakie właściwości i możliwe stany skupienia; Dlatego przed podzieleniem ich na kategorie musisz wiedzieć, na czym polegają różnice między typami rozwiązań.

Jednym ze sposobów oddzielenia rodzajów roztworu jest poziom jego stężenia, zwany również nasyceniem roztworu.

Roztwory mają cechę zwaną rozpuszczalnością, która oznacza maksymalną ilość substancji rozpuszczonej, jaką można rozpuścić w danej ilości rozpuszczalnika.

Istnieje klasyfikacja roztworów według stężenia, która dzieli je na roztwory empiryczne i miareczkowane.

Rozwiązania empiryczne

Ta klasyfikacja, w której roztwory nazywane są również rozwiązaniami jakościowymi, nie uwzględnia określonej ilości substancji rozpuszczonej i rozpuszczalników w roztworze, ale raczej ich proporcje. W tym celu roztwory są rozdzielane na rozcieńczone, stężone, nienasycone, nasycone i przesycone.

- Roztwory rozcieńczone to takie, w których ilość substancji rozpuszczonej w mieszaninie jest na minimalnym poziomie w porównaniu z całkowitą objętością mieszaniny.

- Roztwory nienasycone to takie, które nie osiągają maksymalnej możliwej ilości substancji rozpuszczonej dla temperatury i ciśnienia, w którym się znajdują.

- Stężone roztwory zawierają znaczne ilości substancji rozpuszczonej w stosunku do utworzonej objętości.

- Roztwory nasycone to takie, które mają największą możliwą ilość substancji rozpuszczonej dla danej temperatury i ciśnienia; w tych roztworach substancja rozpuszczona i rozpuszczalnik znajdują się w stanie równowagi.

- Roztwory przesycone to roztwory nasycone, które zostały podgrzane w celu zwiększenia rozpuszczalności i rozpuszczenia większej ilości substancji rozpuszczonych; Następnie generowany jest „stabilny” roztwór z nadmiarem substancji rozpuszczonej. Ta stabilność występuje tylko do momentu ponownego spadku temperatury lub drastycznej zmiany ciśnienia, co jest sytuacją, w której substancja rozpuszczona wytrąca się nadmiernie.

Cenione rozwiązania

Miareczkowane roztwory to takie, w których mierzy się liczbowe ilości substancji rozpuszczonych i rozpuszczalnika, obserwując procentowe, molowe, molowe i normalne miareczkowane roztwory, każdy z szeregiem jednostek miary.

- Wartości procentowe mówią o proporcji w procentach gramów lub mililitrów substancji rozpuszczonej w stu gramach lub mililitrach całkowitego roztworu.

- Stężenia molowe (lub molarność) wyrażają liczbę moli substancji rozpuszczonej na litr roztworu.

- Molalność, mało używana we współczesnej chemii, to jednostka wyrażająca liczbę moli substancji rozpuszczonej podzieloną przez całkowitą masę rozpuszczalnika w kilogramach.

- Normalność to miara wyrażająca liczbę równoważników substancji rozpuszczonych między całkowitą objętością roztworu w litrach, gdzie równoważniki mogą oznaczać jony H ⁺ dla kwasów lub OH ^- dla zasad.

Zgodnie z jego stanem skupienia

Roztwory można również sklasyfikować według stanu, w jakim się znajdują, a będzie to głównie zależało od fazy, w której znajduje się rozpuszczalnik (składnik obecny w największej ilości w mieszaninie).

- Roztwory gazowe są z natury rzadkie, klasyfikowane w literaturze raczej jako mieszaniny gazów niż roztwory; występują w określonych warunkach i przy niewielkim oddziaływaniu między ich cząsteczkami, jak w przypadku powietrza.

- Ciecze mają szerokie spektrum w świecie roztworów i stanowią większość tych jednorodnych mieszanin. Ciecze mogą z łatwością rozpuszczać gazy, ciała stałe i inne płyny i można je znaleźć we wszystkich rodzajach codziennych sytuacji, naturalnie i syntetycznie.

Istnieją również ciekłe mieszaniny, które są często mylone z roztworami, takimi jak emulsje, koloidy i zawiesiny, które są bardziej niejednorodne niż jednorodne.

- Gazy w cieczy obserwuje się głównie w sytuacjach, takich jak tlen w wodzie i dwutlenek węgla w napojach gazowanych.

- Roztwory ciecz-ciecz mogą być przedstawiane jako składniki polarne, które swobodnie rozpuszczają się w wodzie (takich jak etanol, kwas octowy i aceton) lub gdy niepolarny płyn rozpuszcza się w innym o podobnych właściwościach.

- Wreszcie, ciała stałe mają szeroki zakres rozpuszczalności w cieczach, takich jak między innymi sole w wodzie i woski w węglowodorach. Stałe roztwory powstają z rozpuszczalnika w fazie stałej i można je postrzegać jako środek do rozpuszczania gazów, cieczy i innych ciał stałych.

Gazy mogą być magazynowane w ciałach stałych, takich jak wodór w wodorku magnezu; ciecze w ciałach stałych można znaleźć jako wodę w cukrze (mokre ciało stałe) lub jako rtęć w złocie (amalgamat); a roztwory ciało stałe-ciało stałe są przedstawiane jako stopy i kompozyty stałe, takie jak polimery z dodatkami.

Przygotowanie

Pierwszą rzeczą, którą należy wiedzieć przygotowując roztwór, jest rodzaj przygotowywanego roztworu; to znaczy musisz wiedzieć, czy zamierzasz wykonać rozcieńczenie, czy przygotować roztwór z mieszaniny dwóch lub więcej substancji.

Inną rzeczą, którą należy wiedzieć, są znane wartości stężenia i objętości lub masy, w zależności od stanu skupienia substancji rozpuszczonej.

Przygotowanie standardowych rozwiązań

Przed przystąpieniem do jakichkolwiek przygotowań należy upewnić się, że przyrządy pomiarowe (m.in. waga, cylindry, pipety, biurety) są skalibrowane.

Następnie mierzy się masę lub objętość substancji rozpuszczonej, uważając, aby nie rozlać ani nie zmarnować żadnej ilości, ponieważ wpłynęłoby to na końcowe stężenie roztworu. Należy go wprowadzić do kolby, która ma być używana, przygotowując się teraz do następnego etapu.

Następnie do tej substancji rozpuszczonej dodaje się rozpuszczalnik, który ma być użyty, upewniając się, że zawartość kolby osiągnie jej pojemność.

Ta kolba jest zatkana i wstrząśnięta, upewniając się, że jest odwrócona, aby zapewnić skuteczne mieszanie i rozpuszczanie. W ten sposób uzyskuje się rozwiązanie, które można wykorzystać w przyszłych eksperymentach.

Aby przygotować rozcieńczenie o znanym stężeniu

Aby rozcieńczyć roztwór i obniżyć jego stężenie, dodaje się więcej rozpuszczalnika w procesie zwanym rozcieńczaniem.

Poprzez równanie M ₁ V ₁ = M ₂ V ₂ , gdzie M symbolizuje stężenie molowe, a V całkowitą objętość (przed i po rozcieńczeniu), nowe stężenie można obliczyć po rozcieńczeniu stężenia lub wymaganej objętości aby osiągnąć pożądane stężenie.

Przygotowując rozcieńczenia, roztwór podstawowy zawsze przenosi się do nowej, większej kolby i dodaje do niego rozpuszczalnik, upewniając się, że osiągnął linię pomiarową, aby zagwarantować żądaną objętość.

Jeśli proces jest egzotermiczny, a zatem stwarza zagrożenie dla bezpieczeństwa, najlepiej jest odwrócić proces i dodać stężony roztwór do rozpuszczalnika, aby uniknąć rozpryskiwania.

Przykłady

Jak wspomniano powyżej, roztwory występują w różnych stanach agregacji, w zależności od stanu, w jakim znajduje się ich substancja rozpuszczona i rozpuszczalnik. Przykłady takich mieszanin są wymienione poniżej:

- Przykładem roztworu ciecz-ciało stałe jest heksan w parafinie.

- Wodór w palladzie jest roztworem gazowo-stałym.

- Etanol w wodzie jest roztworem ciecz-ciecz.

- Sól kuchenna w wodzie to roztwór stały-ciekły.

- Stal, złożona z atomów węgla w krystalicznej matrycy atomów żelaza, jest przykładem roztworu ciało stałe-ciało stałe.

- Woda gazowana jest roztworem gazowo-ciekłym.

Bibliografia

1. Wikipedia. (sf). Rozwiązanie. Pobrane z en.wikipedia.org
2. TutorVista. (sf). Rodzaje rozwiązań. Pobrane z chemistry.tutorvista.com
3. cK-12. (sf). Roztwór ciecz-ciecz. Pobrane z ck12.org
4. Wydział, U. (sf). Przygotowanie rozwiązania. Pobrane z: faculty.sites.uci.edu
5. LibreTexts. (sf). Przygotowywanie rozwiązań. Pobrane z chem.libretexts.org