الحلول ، وكذلك عملية تكوينها ، لها أهمية كبيرة في العالم من حولنا. الماء والهواء اثنان من ممثليهم ، وبدون ذلك تكون الحياة على الأرض مستحيلة. معظم السوائل البيولوجية في النباتات والحيوانات هي أيضًا حلول. ترتبط عملية الهضم ارتباطًا وثيقًا بتفكك المغذيات.
يرتبط أي إنتاج باستخدام أنواع معينة من الحلول. يتم استخدامها في صناعات النسيج والأغذية والأدوية وتشغيل المعادن والتعدين والبلاستيك والألياف. لذلك من المهم فهم ماهيتها ومعرفة خصائصها وخصائصها المميزة.
علامات الحلول الحقيقية
تُفهم الحلول على أنها أنظمة متجانسة متعددة المكونات تتشكل أثناء توزيع مكون واحد في آخر. وتسمى أيضًا الأنظمة المشتتة ، والتي ، بناءً على حجم الجسيمات التي تشكلها ، تنقسم إلى أنظمة غروانية ومعلقات وحلول حقيقية.
في الأخير ، تكون المكونات في حالة انفصال إلى جزيئات أو ذرات أو أيونات. تتميز هذه الأنظمة المشتتة الجزيئي بالميزات التالية:
- تقارب (تفاعل) ؛
- عفوية التعليم
- ثبات التركيز ؛
- تجانس ؛
- الاستدامة.
بمعنى آخر ، يمكن تشكيلها إذا كان هناك تفاعل بين المكونات ، مما يؤدي إلى الفصل التلقائي للمادة إلى جزيئات صغيرة دون جهود خارجية. يجب أن تكون الحلول الناتجة أحادية الطور ، أي يجب ألا يكون هناك واجهة بين الأجزاء المكونة. تعتبر العلامة الأخيرة هي الأكثر أهمية ، حيث لا يمكن أن تستمر عملية الحل تلقائيًا إلا إذا كانت مواتية بقوة للنظام. في هذه الحالة ، تنخفض الطاقة الحرة ، ويصبح النظام في حالة توازن. مع الأخذ في الاعتبار كل هذه الميزات ، يمكننا صياغة التعريف التالي:
الحل الحقيقي هو نظام توازن مستقر لتفاعل الجسيمات من مادتين أو أكثر ، لا يتجاوز حجمها 10-7سم ، أي أنها متناسبة مع الذرات والجزيئات والأيونات.
إحدى المواد مذيب (كقاعدة عامة ، هذا هو المكون الذي يكون تركيزه أعلى) ، والباقي مذاب. إذا كانت المواد الأصلية في حالات تجميع مختلفة ، فسيتم اعتبار المذيب على أنه الذي لم يغيره.
أنواع الحلول الحقيقية
وفقًا لحالة التجميع ، تكون المحاليل سائلة وغازية وصلبة. الأنظمة السائلة هي الأكثر شيوعًا ، وهي مقسمة أيضًا إلى عدة أنواع حسب الحالة الأولية.المذاب:
- صلب في سائل مثل السكر أو الملح في الماء
- سائل في سائل ، مثل حامض الكبريتيك أو الهيدروكلوريك في الماء ؛
- غازي إلى سائل ، مثل الأكسجين أو ثاني أكسيد الكربون في الماء.
ومع ذلك ، ليس فقط الماء يمكن أن يكون مذيبًا. وبحسب طبيعة المذيب ، يتم تقسيم جميع المحاليل السائلة إلى مائي ، إذا تم إذابة المواد في الماء ، وغير مائي ، إذا تم إذابة المواد في الأثير ، والإيثانول ، والبنزين ، إلخ.
وفقًا للتوصيل الكهربائي ، تنقسم المحاليل إلى إلكتروليتات وغير إلكتروليتات. الإلكتروليتات عبارة عن مركبات ذات رابطة بلورية أيونية في الغالب ، والتي ، عندما تنفصل في المحلول ، تشكل أيونات. عندما يذوب ، يتحلل غير المنحل بالكهرباء إلى ذرات أو جزيئات.
في الحلول الحقيقية ، تحدث عمليتان متعاكستان في وقت واحد - انحلال المادة وتبلورها. اعتمادًا على موضع التوازن في نظام "الحل المذاب" ، يتم تمييز أنواع الحلول التالية:
- مشبع ، عندما يكون معدل انحلال مادة معينة مساويًا لمعدل تبلورها ، أي أن المحلول في حالة توازن مع المذيب ؛
- غير مشبعة إذا كانت تحتوي على مواد مذابة أقل من المشبعة عند نفس درجة الحرارة ؛
- مفرط التشبع ، الذي يحتوي على فائض من المذاب بالمقارنة مع المذاب المشبع ، وبلورة واحدة منه تكفي لبدء التبلور النشط.
كمعيارالخصائص ، التي تعكس محتوى مكون معين في الحلول ، استخدم التركيز. تسمى الحلول ذات المحتوى المنخفض من المذاب المخفف ، وذات المحتوى العالي - المركزة.
طرق للتعبير عن التركيز
الكسر الكتلي (ω) - كتلة المادة (mv-va) ، يشار إلى كتلة المحلول (mp-ra). في هذه الحالة ، يتم أخذ كتلة المحلول على أنها مجموع كتل المادة والمذيب (mp-la).
جزء الخلد (N) - عدد مولات المذاب (Nv-va) مقسومًا على إجمالي عدد مولات المواد التي تشكل المحلول (ΣN)
مولالية (Cm) - عدد مولات المذاب (Nv-va) مقسومًا على كتلة المذيب (م r-la ).
التركيز المولي (Cm) - تشير كتلة المذاب (mv-va) إلى حجم المحلول بأكمله (الخامس).
طبيعية ، أو تركيز مكافئ ، (Cn) - عدد المكافئات (E) للمذاب ، المشار إليها بحجم المحلول.
Titer (T) - كتلة المادة (min-va) مذابة في حجم معين من المحلول.
حجم الكسر (ϕ) من مادة غازية - حجم المادة (Vv-va) مقسومًا على حجم المحلول (Vp-ra).
خصائص الحلول
بالنظر إلى هذه المشكلة ، غالبًا ما يتحدثون عن الحلول المخففة من غير المنحل بالكهرباء. هذا يرجع أولاً إلى حقيقة أن درجة التفاعل بين الجسيمات تجعلها أقرب إلى الغازات المثالية. وثانيا،تعود خصائصها إلى الترابط بين جميع الجسيمات وتتناسب مع محتوى المكونات. تسمى هذه الخصائص للحلول الحقيقية بالجمعية. يوصف قانون راولت ضغط بخار المذيب فوق المحلول ، والذي ينص على أن الانخفاض في ضغط البخار المشبع للمذيب ΔР على المحلول يتناسب طرديًا مع الكسر المولي للمذاب (Tv- va) وضغط البخار فوق المذيب النقي (R0r-la):
ΔР=Рor-la∙ Tv-va
الزيادة في نقاط الغليان ΔТк ونقاط التجمد ΔТз من المحاليل تتناسب طرديًا مع التركيزات المولية للمواد المذابة فيها Сm:
ΔTk=E ∙ Cm، حيث E هو الثابت ebullioscopic ؛
ΔTz=K ∙ Cm، حيث K هو ثابت التجميد.
الضغط الاسموزي π يحسب بالمعادلة:
π=R ∙ E ∙ Xv-va/ Vr-la،
حيث Xv-vaهو الجزء المولي من المذاب ، Vr-laهو حجم المذيب.
من الصعب المبالغة في أهمية الحلول في الحياة اليومية لأي شخص. يحتوي الماء الطبيعي على غازات مذابة - CO2و O2، أملاح مختلفة - NaCl ، CaSO4 ، MgCO3 ، KCl ، إلخ. ولكن بدون هذه الشوائب في يمكن للجسم أن يعطل استقلاب الماء والملح وعمل الجهاز القلبي الوعائي. مثال آخر على الحلول الحقيقية هو سبيكة من المعادن. يمكن أن يكون من النحاس الأصفر أو الذهب والمجوهرات ، ولكن الأهم من ذلك ، بعد الخلطالمكونات المنصهرة وتبريد المحلول الناتج ، يتم تشكيل مرحلة صلبة واحدة. السبائك المعدنية تستخدم في كل مكان ، من أدوات المائدة إلى الإلكترونيات.
