Rozwiązanie (chemia)
W chemii i farmacji, rozwiązanie odnosi się do jednorodnej mieszaniny co najmniej dwóch substancji chemicznych . Rozluźnienie to proces fizyczny . Roztwór składa się z co najmniej jednej rozpuszczonej substancji stałej, ciekłej lub gazowej (solwatu) i zwykle ciekłego lub stałego rozpuszczalnika (rozpuszczalnika), który stanowi największą część roztworu i który z kolei może być roztworem.
Roztwory nie są jako takie rozpoznawalne z zewnątrz, ponieważ tworzą tylko jednorodną fazę : Rozpuszczone substancje są jednorodnie i statystycznie rozmieszczone w rozpuszczalniku jako cząsteczki, atomy lub jony. Jesteś z. B. specjalnymi metodami filtracji, takimi jak nanofiltracja i odwrócona osmoza , rozłączalna.
nieruchomości
Właściwości roztworu są w równym stopniu zależne od rozpuszczonych substancji i rozpuszczalnika. Większość właściwości zmienia się w zależności od stężenia rozpuszczonej substancji. Dotyczy to np. B. dla intensywności zabarwienia roztworów substancji barwnych ( prawo Lamberta-Beera ), dla lepkości, dla przewodnictwa elektrycznego roztworów jonów lub dla współczynnika załamania światła . Dlatego takie właściwości można wykorzystać analitycznie do pomiaru stężenia i uzyskania informacji o zawartości . W przypadku wodnych roztworów soli należy zawsze brać pod uwagę zjawisko asocjacji jonów . Dotyczy to nawet bardziej rozpuszczalników o niższych stałych dielektrycznych niż woda, ponieważ tam oddziaływanie elektrostatyczne jest silniejsze.
Właściwości koligatywne roztworów to właściwości, których zmiany zależą jedynie od liczby rozpuszczonych cząstek, a nie od ich właściwości chemicznych. Obejmują one obniżenie prężności par i temperatury krzepnięcia, a także podwyższenie temperatury wrzenia (wraz ze wzrostem liczby rozpuszczonych cząstek). Rozróżnia się rozwiązania idealne i rzeczywiste. Idealne rozwiązania są zgodne z z. B. Prawa Raoulta dotyczące obniżenia molowego punktu topnienia lub podwyższenia molowego punktu wrzenia . Rzeczywiste roztwory są zgodne z tymi prawami liniowymi dokładnie przy „nieskończonym rozcieńczeniu” i wykazują efekt nasycenia przy wyższych stężeniach. Podobnie jest z innymi właściwościami wyżej wymienionych rozwiązań.
Z fizycznego punktu widzenia właściwości roztworów można podzielić następująco:
- koligatywny : spadek prężności par , wzrost temperatury wrzenia , spadek temperatury topnienia , ciśnienie osmotyczne
- dodatek: masa, objętość, energia, entalpia
- konstytutywne: lepkość , współczynnik załamania światła
- połączone: właściwości elektryczne, właściwości międzyfazowe, rozpuszczalność
składniki
Rozpuszczalnik roztwór (rozpuszczalniki) są zazwyczaj ciekłe, w roztworze wodnym , jako rozpuszczalnik stosuje się wodę w roztworze alkoholowym rozpuszczalnikiem jest etanol.
Roztwory ze stałymi rozpuszczalnikami są zwykle określane jako mieszane kryształy lub, jeśli mają właściwości metaliczne, jako jednorodne stopy .
Rozpuszczonymi substancjami mogą być:
- gazowe (np. gazy powietrzne, takie jak tlen , azot , dwutlenek węgla w wodzie , gaz ziemny w ropie naftowej, chlorowodór lub amoniak w wodzie)
- ciecz (np. etanol w wodzie, oktan w benzynie )
- ciało stałe (np. sól kuchenna lub wodorowęglan wapnia w wodzie, naftalen w heksanie )
rozpuszczalność
To, czy iw jakiej ilości substancja jest rozpuszczalna w rozpuszczalniku, zależy od rozpuszczalności substancji. Jeśli w roztworze rozpuści się jak najwięcej substancji, roztwór jest nasycony ; jeśli teraz do roztworu zostanie dodana kolejna substancja, prowadzi to do powstania osadu .
Nie wszystkie roztwory mają ograniczoną rozpuszczalność, więc etanol i wodę można rozpuszczać w każdym stosunku.
W przypadku roztworów gazów w cieczach za nasycony uważa się roztwór, gdy ustala się równowagę dyfuzyjną między cząsteczkami gazu wchodzącymi do roztworu a cząsteczkami gazu opuszczającymi roztwór. Jednak pęcherzyki gazu pojawiają się tylko z przesyconych roztworów gazów (jak w wodzie mineralnej lub winie musującym), jeśli suma ciśnień cząstkowych wszystkich rozpuszczonych gazów jest większa niż ciśnienie mechaniczne w miejscu powstania pęcherzyków. Nie ma określonego ograniczenia zdolności pochłaniania cieczy przez gaz. „Rozpuszczalność” jest tutaj raczej współczynnikiem, który wiąże rozpuszczoną ilość z zastosowanym ciśnieniem gazu.
separacja
W przypadku roztworu substancji rozpuszczona substancja jest zwykle łatwa do ponownej ekstrakcji, ponieważ w przypadku roztworu wydaje się, że nie zachodzi reakcja chemiczna .
W rzeczywistości, gdy rozpuszczają się sole , wiązania jonowe kryształu zostają zerwane, a cząsteczki wody tworzą otoczki hydratacyjne wokół jonów ( hydratacja ). Wiele jonów metali tworzy nawet dość stabilne złożone kationy z cząsteczkami wody , np. B. Hexaqua Iron (III). Wspomniane powiązania muszą być całkowicie odwracalne, jeśli mieszaninę substancji należy traktować jako rozwiązanie.
Reakcja zachodzi również, gdy rozpuszczone są gazowe bezwodniki kwasowe lub zasadowe. Chlorowodór rozpuszcza się i natychmiast dysocjuje prawie całkowicie na jony chlorkowe i jony wodoru, które z kolei łączą się natychmiast z wodą, tworząc okson . W przeciwieństwie do tego większość dwutlenku węgla pozostaje rozpuszczona w postaci gazu. Jednak niewielka część tworzy z wodą kwas węglowy , który z kolei dysocjuje do wodorowęglanów , węglanów i oksonium. Te reakcje są również całkowicie odwracalne, tj. H. roztwory można ponownie rozdzielić bez dodatkowych odczynników.
Oddzielanie ciał stałych od cieczy
Odparowanie ciekłego rozpuszczalnika powoduje stopniowe przesycenie roztworu i krystalizację ciała stałego, pod warunkiem, że jest to roztwór substancji o ograniczonej rozpuszczalności. Po całkowitym odparowaniu substancja stała pozostaje na końcu jako osad .
Istnieją rozwiązania „ciał stałych”, np B. Wodorowęglan wapnia , który rozpada się po zagęszczeniu roztworu i dlatego nie występuje nawet w postaci suchej substancji. W tym przykładzie pozostałość węglanu wapnia jest tworzona, gdy dwutlenek węgla odparowuje z wodą.
Odwrócona osmoza to technologia, która jest coraz częściej stosowana . Roztwór jest przeciskany przez półprzepuszczalną membranę, która zapobiega przenikaniu jonów i większych cząsteczek. Ta technologia jest używana głównie do uzdatniania wody, a zwłaszcza do odsalania wody morskiej .
Rozdzielanie mieszanin płynnych
Ciecze można (w dużej mierze) oddzielić drogą destylacji frakcjonowanej . Stosowane są różne temperatury wrzenia badanych substancji. Ale ponieważ bardziej lotna substancja wrze, istnieje również niższa prężność pary wyżej wrzącej cieczy, więc niewielka jej część zawsze przechodzi razem z nią. Alkohol można uzyskać tylko do około 96% czystości przez destylację. Taka mieszanina nazywana jest azeotropem .
Separacja gazów i cieczy
Podgrzanie roztworu prowadzi do ulatniania się gazu, gdyż jego rozpuszczalność maleje wraz ze wzrostem temperatury. Rozpuszczony gaz można całkowicie usunąć z roztworu jedynie przez gotowanie cieczy, ponieważ ciśnienie pary osiąga wówczas ciśnienie mechaniczne i tworzy pęcherzyki, z którymi gaz jest całkowicie usuwany. Ciśnienie cząstkowe rozpuszczalnika w tych bąbelkach jest wówczas równe 100% ciśnienia w bąbelkach.
Gazy mogą również „wypierać” się nawzajem z roztworu. W tym celu roztwór dowolnego gazu A należy doprowadzić do kontaktu z jakimkolwiek gazem B, np. B. przez bulgotanie. Następnie zachodzi proces dyfuzji między bąbelkami gazu B a roztworem gazu A, w którym z konieczności coraz więcej B przechodzi do roztworu i coraz więcej A opuszcza roztwór. „Przemieszczenie” nie ma nic wspólnego z różną rozpuszczalnością. Właściwie mówi się o striptizie . Wygotowanie gazu z jego roztworu jest w zasadzie również takim procesem odpędzania.
Stopy
Roztopione metale są również w większości roztworami i nazywane są stopami . W jednym głównym składniku rozpuszczonych jest kilka metali lub niemetali ; Na przykład niektóre wytopione staly składają się z roztworu chromu , wanadu i węgla w żelazie . Stopy są również zaliczane do „ mieszanek jednorodnych ”.
Szkło
Ponieważ szklanki są przechłodzonymi mieszaninami cieczy, szklanki można również traktować jako roztwory.
Przypadki graniczne
Rozpuszczanie metalu w kwasie nie jest procesem rozpuszczania w ścisłym tego słowa znaczeniu, ponieważ jest reakcją chemiczną.
Ale są też przypadki graniczne, w których odwracalna reakcja chemiczna i proces rozpuszczania zachodzą w tym samym czasie. Przykłady:
- rozpuszczanie sodu w ciekłym amoniaku,
- roztwór dwutlenku węgla w wodzie w celu wytworzenia równowagi z utworzeniem kwasu karboksylowego i ich produkty dysocjacji ( wodór - i węglanowych - jonów ) tworzy B. znika, gdy liście dwutlenku węgla roztwór (na przykład przez oczyszczenie z innego gazu. ).
W geologii
W geologicznym wyróżnia się również pomiędzy atmosferyczne procesach z przystającej i roztwór niespójne. Mówi się o przystającym roztworze, gdy skała jest jednolita, a zatem całkowicie rozpuszczona, na przykład gdy halit lub wapień jest zwietrzały w roztworze , czemu towarzyszy odwracalny układ dysocjacji kwasu węglowego (patrz wyżej). Z drugiej strony mówi się o niespójnym rozwiązaniu w przypadku selektywnego rozpuszczania poszczególnych minerałów lub jonów ze skały, na przykład w trakcie wietrzenia krzemianowego .
Klasyfikacja w schemacie substancji chemicznych
Schematyczna klasyfikacja substancji | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
|
Zobacz też
linki internetowe
Indywidualne dowody
- ↑ Reakcje chemiczne - procesy fizyczne. Pod adresem : ChemieNet.info.
- ↑ Herzfeldt, Kreuter: Podstawy teorii postaci leku 2: Galenika. Springer Verlag, Berlin, 1999, ISBN 978-3-540-65291-5 .