Çözeltiler, iki veya daha fazla maddeden oluşan, değişken bileşimli homojen sistemlerdir. Gaz, sıvı ve katı çözeltiler bilinmektedir. Gazlı çözeltiler herhangi bir gazın karışımını içerirken, katı çözeltiler birçok metal alaşımı ve camı içerir. Doğada ve teknolojide özellikle önemli olan, gazların, sıvıların ve katıların su ve diğer sıvılarda çözünmesiyle oluşan sıvı çözeltilerdir. Gazlar ve katılar bir sıvı içinde çözüldüğünde, ikincisine genellikle denir. Sıvılar birbiri içinde çözündüğünde, çözeltide en fazla bulunan çözücünün çözücü olduğu kabul edilir. Belirli bir miktarda çözelti içinde bulunan çözünen madde miktarına çözeltinin konsantrasyonu (bakınız) denir. Belirli bir maddenin artık çözünmediği ve dolayısıyla çözünen maddenin fazlasının çözeltiyle dengede olduğu çözeltilere doymuş denir. Doymamış bir çözeltinin konsantrasyonu daha azdır ve aşırı doymuş bir çözeltinin konsantrasyonu, doymuş bir çözeltininkinden daha fazladır. Aşırı doymuş çözeltiler genellikle sıcak doymuş çözeltiler yavaş yavaş soğutulduğunda oluşur. Bir maddenin, belirli bir solventte, doymuş bir çözelti oluştururken belirli bir miktarda çözünme yeteneğine, maddenin çözünürlüğü denir. Gazların sıvılardaki çözünürlüğü genellikle soğurma katsayısı ile ifade edilir; bu katsayı, belirli bir sıcaklıkta ve kısmi gaz basıncına eşit olduğunda bir hacim sıvı içinde kaç hacim gazın (t° 0°'de ve 1 atm basınçta) çözüldüğünü gösterir. 1 atm'ye kadar. Sıvıların ve katıların sıvılar içindeki çözünürlüğü genellikle 100 g çözücü veya 100 ml doymuş çözelti başına çözünen maddenin gram sayısı olarak ifade edilir. Çözünürlük, çözünen maddenin ve çözücünün doğasına bağlıdır. Sıcaklık arttıkça gazların çözünürlüğü azalırken çoğu durumda sıvı ve katıların çözünürlüğü artar. Gazların çözünürlüğü, gazın çözündüğü basınçla doğru orantılıdır.

Çözümler doğada ve teknolojide olağanüstü bir rol oynamaktadır. Dünya Okyanusu ve atmosferin suları çözümdür. Herhangi bir organizmanın iç ortamı çeşitli maddelerin sulu çözeltileri olduğundan, tüm fizyolojik ve biyokimyasal süreçler çözeltilerle ilişkilidir. Birçok ilaçlar aynı zamanda çözümlerdir.

Ayrıca bkz. Tampon çözeltileri, Difüzyon, İzotonik çözeltiler, Kolloidler, .

Çözeltiler (gerçek çözümler), iki veya daha fazla maddeden oluşan, değişken bileşimli homojen (homojen) sistemlerdir. Çözeltiler homojenlikleri bakımından mekanik karışımlardan, değişken bileşimleri bakımından da kimyasal bileşiklerden farklılık gösterir.

Çözümler doğada, teknolojide ve günlük yaşamda son derece önemli bir rol oynamaktadır. Bilinen kimyasal reaksiyonların büyük çoğunluğu çözeltilerde meydana gelir. Dünya okyanuslarının ve atmosferin suları çözümdür. Fizyolojik sıvılar da çözeltilerdir. Hemen hemen tüm tıbbi maddelerin vücut üzerinde çözünmüş halde karakteristik etkileri vardır.

Toplanma durumuna bağlı olarak gaz, sıvı ve katı çözeltiler ayırt edilir. Gaz halindeki maddeler, hava da dahil olmak üzere her türlü gaz ve buharın karışımlarını içerir. Sert olanlar birçok alaşımı, camı, bazı mineralleri ve kayaları içerir. Sağlık ve hastalıktaki yaşam süreçlerinin incelenmesi için özellikle önemli olan, gazların, sıvıların veya katıların sıvı içinde çözülmesiyle oluşturulan sıvı çözeltilerdir.

Gazlar veya katılar bir sıvı içinde çözüldüğünde, sıvıya genellikle çözücü, çözeltilerdeki gazlara veya katılara ise çözünen denir.

Bir sıvının diğerinde çözünmesi durumunda çözücünün, çözeltilerde nispeten daha büyük miktarlarda bulunan çözücü olduğu kabul edilir.

Doymuş çözelti, fazla miktarda çözünen madde ile dengede olan bir çözeltidir; doymamış bir çözelti, konsantrasyonu doymuş olandan daha az olan bir çözeltidir ve aşırı doymuş bir çözelti, konsantrasyonu doymuş olandan daha büyük olan bir çözeltidir.

Çözünen maddenin moleküler ağırlığına bağlı olarak, sıvı çözeltiler, düşük molekül ağırlıklı maddelerin çözeltilerine, örneğin sıradan asitlerin, alkalilerin ve tuzların sulu çözeltilerine ve protein, polisakkarit çözeltilerini içeren yüksek molekül ağırlıklı bileşiklerin çözeltilerine bölünür. , nükleik asitler suda, benzende kauçuk, alkol-eter karışımında nitroselüloz vb. Yüksek molekül ağırlıklı bileşiklerin çözeltileri çok sayıda özelliğe sahiptir. karakteristik özellikler tipik koloidal çözeltilerin doğasında vardır. (bkz. kolloidler).

Çözünme işlemine ısının salınması veya emilmesi eşlik eder.

çözünürlük bu maddenin bir sıvıdaki doymuş çözeltinin bu sıvıdaki konsantrasyonu (bkz.) ile ölçülür.

Satır yüklü kalite kuralları Maddelerin sıvılardaki çözünürlüğü. Polar maddeler, polar çözücülerde (su, alkol, aseton vb.) oldukça çözünür ve polar olmayan sıvılarda (benzen, karbon tetraklorür, karbon disülfür vb.) az çözünür. Aksine, polar olmayan maddeler suda oldukça çözünür. polar olmayan solventler ve kötü - kutuplarda. Son kural, bazı hücre geçirgenliği teorilerinin temelini oluşturur. Bu, birçok hücrenin zarının polar olmayan maddelerden - lipitlerden oluştuğu anlamına gelir.

Gazların sıvılardaki çözünürlüğü, belirli bir gazın kaç hacminin normal koşullara (t° 0° ve basınç 1 atm.) indirgendiğini, belirli bir sıcaklıkta bir hacim sıvı içinde çözündüğünü gösteren emme katsayısı ile ifade edilir ve kısmi gaz basıncı 1 atm'ye eşittir.

Gazların sıvılardaki çözünürlüğü, sıvı ve gazın doğasına, ayrıca basınç ve sıcaklığa bağlı olarak büyük ölçüde değişir. Yani örneğin t° 18°'de nitrojen emme katsayısı 0,01698'dir; oksijen - 0,03220; hidrojen klorür - 427.9; amonyak - 748.8. Oksijen suda nitrojenden yaklaşık iki kat daha fazla çözünür, dolayısıyla suda çözünmüş havadaki oksijen içeriği atmosferdekinden önemli ölçüde daha yüksektir (atmosferde %21,2 yerine t° 18°'de hacimce %34,1). Bu harika biyolojik önem suda yaşayan organizmalar için.

Gaz çözünürlüğünün basınca bağımlılığı Henry yasasıyla ifade edilir (bkz. Emilim).

Bir gaz karışımı çözündüğünde, Dalton yasasına göre her bir gazın çözünürlüğü çözeltinin üzerindeki kısmi basıncıyla orantılıdır.

Sıcaklık arttıkça gazın sıvıdaki çözünürlüğü azalır. Gazın bu özelliği, içinde çözünmüş gazları sıvılardan uzaklaştırmak için kullanılır.

Bunu yapmak için çözelti bir süre kaynatılır, bunun sonucunda gaz buhar kabarcıklarıyla birlikte çözeltiden çıkarılır.

Gaz çözünürlüğünün sıcaklığa bağlılığı, suda yaşayan organizmalar için büyük biyolojik öneme sahiptir.

Sıcaklık arttıkça organizmaların solunumu ve oksijen ihtiyacı artar, sudaki konsantrasyonu azalır, bunun sonucunda ısıtıldığında organizmaların oksijen eksikliğinden dolayı boğulma nedeniyle ölümü meydana gelebilir. Su oksijene doyduğunda organizmalar sıcaklık artışlarına karşı daha az duyarlı hale gelir.

Hidrasyona yatkın tuzlar ve elektrolit olmayan birçok madde suda çözüldüğünde, kural olarak içindeki gazların çözünürlüğü I.M. Sechenov yasasına göre önemli ölçüde azalır.

Sıvıların sıvılar içindeki çözünürlüğü büyük ölçüde değişir. Birbirlerinde sınırsız olarak çözünebilen sıvılar bilinmektedir, örneğin alkol ve su, sülfürik asit ve su vb. Birbirlerinde sınırlı olarak çözünebilen sıvılar vardır, örneğin eter suda küçük miktarlarda çözünür. Büyük miktarlar eklendiğinde iki katman oluşur. Üst katman eter içindeki doymuş su çözeltisidir ve t° 18°'de %1,2 su ve %98,8 eter içerir; eterin sudaki doymuş çözeltisi olan alt katman %93,5 su ve %6,5 eter içerir.

Cıva ve su, benzen ve su gibi birbirleri içinde pratik olarak çözünmeyen sıvılar bilinmektedir. Artan sıcaklıkla birlikte, az çözünen sıvıların karşılıklı çözünürlüğü çoğu durumda artar ve sıklıkla her bir sıvı çifti için kritik olarak adlandırılan belirli bir sıcaklığa ulaşıldığında, sıvılar birbirleriyle tamamen karışır. Örneğin fenol ve su t° 68,8° (kritik sıcaklık) ve üzerinde birbirleri içinde herhangi bir oranda çözünür; altında Kritik sıcaklık birbirleri içinde yalnızca sınırlı olarak çözünürler.

Basınç değiştiğinde sıvıların karşılıklı çözünürlüğü biraz değişir.

Katıların sıvılardaki çözünürlüğü genellikle doymuş bir çözelti içindeki 100 g çözücü veya 100 ml doymuş çözelti başına susuz katının gramı olarak ifade edilir. Katının ve çözücünün yapısına bağlı olarak katıların sıvılardaki çözünürlüğü çok geniş sınırlar içinde değişir. Yani örneğin 25°'de 100 g suda 257 g AgN03 ve yalnızca 3·10-20 g HgS çözülür.

Katıların çözünürlüğü öğütülme derecesine bağlıdır. Yaklaşık 0,1 mm'den küçük olan küçük kristaller veya taneler, büyük olanlardan daha fazla çözünür. Aynı kimyasal bileşiğin, kristalizasyon suyu içeriği bakımından farklılık gösteren kristal hidratları, farklı çözünürlüklere sahiptir. Örneğin Na 2 SO 4 ·10H 2 O'nun sudaki çözünürlüğü Na 2 SO 4'ün çözünürlüğünden daha azdır.

Katıların sıvılardaki çözünürlüğü neredeyse basınçtan bağımsızdır, ancak kural olarak sıcaklığa göre büyük ölçüde değişir.

Tipik olarak, katı maddelerin çözünürlüğü sıcaklık arttıkça artar, ancak Ca(OH)2, Ca(C2H302)2 vb. gibi maddelerin çözünürlüğünün artan sıcaklıkla azaldığı bilinmektedir.

Ayrıca bkz. Tampon çözeltileri, Difüzyon, İzotonik çözeltiler, Elektrolitler.

Konuyla ilgili ders: “Çözümler”

Dağınık sistem kavramı.

Dağınık sistemler, ince bir şekilde bölünmüş durumda olan (dağılmış faz) bir maddenin başka bir (dağılmış ortam) içinde eşit şekilde dağıtıldığı sistemlerdir.

Dağınık fazın parçacık boyutuna bağlı olarak aşağıdaki dağılma sistemleri ayırt edilir:

İri dağılmış sistemlerde parçacık boyutu büyüktür (emülsiyonlar, süspansiyonlar). Bir örnek, sudaki kil çözeltisi olabilir.

Kolloidal çözeltiler (sollar) (10 -9 -10 -6 ). Bunlar arasında bir silisik asit çözeltisi, silisik asit tuzlarının çözeltileri (silikat tutkalı) bulunur.

Dağınık faz boyutlarının çok küçük olduğu gerçek çözümler (10 -10 -10 -9 ).

Aşamaların bir araya gelme durumuna dayanarak Wilhelm Friedrich Ostwald, çok yaygınlaşan bir sınıflandırma önerdi:

Dağınık sistemler

Dağınık sistemin tipi, tanımı.

Dağınık sistem örnekleri

Dağınık faz

Dağıtıcı ortam

Sağlam

Gaz (g)

Aerosol (t/g)

Toz, duman, kar taneleri

Sıvı (l)

Süspansiyonlar (t/k)

Kolloidal çözeltiler (t/l)

Doğru çözümler

(t/k)

Kil, diş macunu, ruj.

Yumurta beyazı çözeltisi, kan plazması, klorofilin alkol ekstraktı, silisik asit.

Tuzların, alkalilerin, şekerin çözeltileri.

Katı (t)

Katı çözümler (t/t)

Alaşımlar, mineraller, renkli camlar.

Sıvı

Gaz (g)

Aerosol (l/g)

Sis, bulutlar, çiseleyen yağmur, aerosol kutusundan çıkan sprey.

Sıvı(l)

Emülsiyon (k/k)

Gerçek çözümler (l/l)

Süt, tereyağı, mayonez, krema, merhemler, emülsiyon boyaları.

Düşük alkoller + su, aseton + su.

Katı (t)

Katı emülsiyon (a/t)

İnci, opal.

Gaz

Gaz (g)

Dispers sistem oluşmaz

Sıvı (l)

Köpük (g/l)

Sodalı su köpüğü, köpük, krem ​​şanti, krem ​​şanti, hatmi.

Katı (t)

Katı köpük (g/t)

Polistiren köpük, köpük beton, köpük cam, pomza, lav.

Dağınık sistemler kimyanın özel bir dalı olan koloidal kimya tarafından incelenir. Esas olarak üçüncü grupla tanışacağız -doğru çözümler .

Çözümler, iki veya daha fazla bileşen içeren, değişken bileşimli homojen (homojen) sistemlerdir.

Birleşme durumlarına bağlı olarak çözümler şu şekilde ayrılır:

En yaygın olanı sıvı çözeltilerdir. Bunlar şunlardan oluşur:çözücü (sıvılar) ve çözünmüş maddeler (gaz halinde, sıvı, katı):

Sıvı çözeltiler sulu veya susuz olabilir.Sulu çözümler - Bunlar çözücünün su olduğu çözeltilerdir.Sulu olmayan çözümler - bunlar, çözücülerin başka sıvılar (benzen, alkol, eter vb.) olduğu çözeltilerdir.

Pratikte sulu çözeltiler daha sık kullanılır.

Maddelerin çözünmesi (çözeltilerin oluşumu).

Çözünme - birkaç aşamayı içeren karmaşık bir fiziksel ve kimyasal süreç:

1. Çözünmüş maddenin kristal kafesinin tahrip edilmesi.

Potasyum klorürün suda çözünmesini düşünün.

Örneğin suya potasyum klorür kristalleri eklendiğinde K iyonları yavaş yavaş yüzeylerinden ayrılmaya başlar.+ ve C ben - .

Bunun nedeni parçacıkların içsel titreşim hareketleri ve çözücü moleküllerin çekimleridir.

2. Kristali oluşturan parçacıkların kademeli olarak çözeltiye geçişi.

Pirinç. . Sudaki potasyum klorürün kristal kafesinin imha şeması

3. Çözeltiye geçen parçacıkların çözücünün tüm hacmi boyunca dağılımı.

Bileşenleri iyon olan çözeltilere deniriyonik (elektrik akımını ilettikleri için elektrolit çözeltileri). Bileşenleri elektriksel olarak nötr parçacıklardan oluşan çözeltilere denir.moleküler (elektrolit olmayan çözeltiler).

Uzun zamandır bir çözücünün, çözünen maddeye göre kimyasal olarak inert bir ortam olduğuna inanılıyordu. Yani geleneksel mekanik karışımlarda olduğu gibi çözücü parçacıkları ile çözünen parçacıklar arasında moleküller arası etkileşim yoktur.

Bu teoriye adı verildiçözümlerin fiziksel teorisi . Fiziksel teorinin kurucuları Jacob G. van't Hoff (1885) ve Svante A. Arrhenius (1883) idi.

Daha sonra, fiziksel teorinin yalnızca küçük bir grup sözde ideal çözüme uygulanabileceği ortaya çıktı. İdeal çözüm örnekleri, birbirleriyle reaksiyona girmeyen gazlardan oluşan birçok gaz çözeltisidir (gaz karışımları). Bireysel gazlar gibi, bu tür gaz çözeltileri de gaz yasalarına uyar. Bu tür karışımların fiziksel özellikleri (yoğunluk, basınç vb.) katkı maddesi olarak (Latince ilavesinden) hesaplanır, yani. karışımı oluşturan bileşenlerin özelliklerinden. Örneğin, bir gaz karışımının toplam basıncı, bileşenlerinin kısmi basınçlarının14 toplamına eşittir (Dalton yasası, 1800).

P Toplam = P 1 + P 2 + … P N .

1887'de D.I. Mendeleev kimyasal maddeyi önerdi veyaçözeltilerin solvat (hidrat) teorisi . Gerçek çözeltilerde çözücünün molekülleri ile çözünmüş madde arasında bir etkileşimin olduğunu kanıtladı. farklı karakter:

1. Çözücü ve çözünen arasındaki kimyasal (verici-alıcı etkileşimi) etkileşim. Örneğin, klor çözündüğünde suyla reaksiyona girerek klorlu su oluşturur:

İLE ben 2 + H2 Ö → HC1+ BURUN ben.

2. İyon-dipol etkileşimi (iyonik kristal kafesli maddeleri çözerken). Örneğin, sodyum klorür çözündüğünde, elektrostatik çekim kuvvetleri nedeniyle çevresinde su moleküllerinin tutulduğu sodyum ve klor iyonları oluşur.

3. Dipol-dipol etkileşimi (maddeleri moleküler kristal kafesle çözerken).

Çözünme sürecinin fizikokimyasal doğasının kanıtıçözünme sırasındaki termal etkiler, yani ısının salınması veya emilmesi.

Çözünmenin termal etkisi, fiziksel ve kimyasal süreçlerin termal etkilerinin toplamına eşittir. Isının emilmesiyle fiziksel bir süreç, salınmasıyla da kimyasal bir süreç meydana gelir.

Hidrasyon (solvasyon) sonucunda, maddenin yapısının tahrip olması sırasında emilenden daha fazla ısı açığa çıkarsa, çözünme ekzotermik bir işlemdir. Isı salınımı örneğin aşağıdaki gibi maddeler olduğunda gözlemlenir:NaOH; AgNO 3 ; H 2 BU YÜZDEN 4 , ZnSO44 ve benzeri.

Bir maddenin yapısını yok etmek için hidrasyon sırasında üretilenden daha fazla ısıya ihtiyaç duyulursa çözünme endotermik bir işlemdir. Bu, örneğin suda çözündüğünde meydana gelirNaNO 3; KS ben; k2 BU YÜZDEN 4 ; BİLİYORUM 2 ; N.H.4 ClVe vesaire.

Dolayısıyla çözünen maddenin yapısının tahrip edilmesi ve parçacıklarının çözücü moleküller arasında dağılımı fiziksel bir süreçtir. Aynı zamanda, solvent moleküllerinin çözünmüş maddenin parçacıkları ile etkileşimi, yani kimyasal bir işlem meydana gelir. Bu etkileşimin sonucunda solvatlar oluşur.

Solvatlar, çözünen parçacıkların solvent molekülleri ile kimyasal etkileşimi sonucu oluşan değişken bileşimli ürünlerdir.

Çözücü su ise, elde edilen solvatlara denir.nemlendirir. Solvat oluşumu sürecine denirçözüm. Hidrat oluşum sürecine denirhidrasyon. Bazı maddelerin hidratları, çözeltilerin buharlaştırılmasıyla kristal formda izole edilebilir. Örneğin:

Bakır (II) sülfat suda çözündüğünde iyonlara ayrışır:

CuSO4 ⇄ Cu 2+ + BU YÜZDEN 4 2-

Ortaya çıkan iyonlar su molekülleriyle etkileşime girer:

Çözelti buharlaştırıldığında, bakır (II) sülfatın kristal hidratı oluşur -CuSO4 5 saat2 Ö.

Su molekülleri içeren kristal maddelere kristal hidratlar denir.

İçerdikleri suya denirkristalizasyon suyu. Örnekler

Çözünme süreciyle eş zamanlı olarak ters süreç de meydana gelir; süreçkristalleşme . Çözeltiye geçen moleküller sürekli hareket halindedir. Henüz çözünmemiş bir maddenin katı yüzeyine çarpabilir, tekrar çekilip kristalin bileşimine geri dönebilirler. Çözünen parçacıkların konsantrasyonu ne kadar yüksek olursa, böyle bir çarpışma olasılığı da o kadar yüksek olur. Ve çözünen parçacıkların konsantrasyonu çözünmeyle birlikte arttığından, zamanın bir noktasında çözünme hızı kristalleşme hızına eşit hale gelir. Bu durumda, çözeltiden salınan parçacık sayısıyla aynı sayıda parçacık çözeltinin içine geçer. Yani madde artık çözünmez.

Belirli bir maddenin belirli bir sıcaklıkta artık çözünmediği bir çözeltiye (yani, çözünen madde ile dengede olan bir çözelti) denir.zengin .

Belirli bir maddenin ilave bir miktarının hala çözülebildiği çözeltiye denir.doymamış .

Doymuş bir çözeltide belirli koşullar altında olması gerekenden daha fazla çözünen içeren çözeltiye denir.aşırı doymuş .

Sakin bir durumda yıllarca değişmeden kalabilirler.

Ancak içinde çözünen maddenin bir kristalini çözeltiye attığınız anda, onun etrafında başka kristaller büyümeye başlar ve bir süre sonra çözünmüş maddenin fazlalığı kristalleşir. Bazen kristalleşme, çözeltinin basitçe çalkalanmasıyla veya bir cam çubuğun çözeltinin bulunduğu kabın duvarlarına sürtülmesiyle başlar. Kristalleşme sırasında önemli miktarda ısı açığa çıkar ve bunun sonucunda çözelti içeren kap gözle görülür şekilde ısınır. Glauber tuzu, boraks ve sodyum tiyosülfatın aşırı doymuş çözeltileri çok kolay oluşur.

Sonuç olarak aşırı doymuş çözümler kararsız sistemlerdir. Yalnızca sistemde çözünmüş maddenin katı parçacıklarının yokluğunda var olabilirler.

Çözünürlüğün niceliksel bir özelliği çözünürlük katsayısıdır.

Çözünürlük katsayısı bir maddenin çözünebileceği maksimum kütlesini gösterir.1000 Belirli bir sıcaklıkta ml çözücü. Çözünürlük litre başına gram (g/l) cinsinden ifade edilir.

Maddeler sudaki çözünürlüklerine göre 3 gruba ayrılır:

Maddelerin çözünürlüğü çözücünün doğasına, çözünmüş maddenin doğasına, sıcaklığa, basınca (gazlar için) bağlıdır. Gazların çözünürlüğü sıcaklık arttıkça azalır, basınç arttıkça artar.

Çözünürlük Bağımlılığıkatılar tempe'den oranlar göstermek çözünürlük eğrileri . Birçok katının çözünürlüğü sıcaklık arttıkça artar.

Pirinç. Bazı tuzlar için çözünürlük eğrileri

Çözünürlük eğrilerinden şunları belirleyebilirsiniz:

1) maddelerin çözünürlük katsayısı farklı sıcaklıklar;

2 ) çözelti soğutulduğunda çöken çözünen maddenin kütlesiT 1 °C ila T 2 ° İLE.

Bir maddenin doymuş çözeltisinin buharlaştırılması veya soğutulması yoluyla izole edilmesi işlemine denir.yeniden kristalleşme. Yeniden kristalleştirme maddeleri saflaştırmak için kullanılır.

Herhangi bir çözümün önemli bir özelliği bileşimidir.

Çözeltilerin bileşiminin niceliksel özellikleri

İçin niteliksel özelliklerçözümler kavramları kullanır"seyreltik çözelti" (çok az çözünen madde içerir) ve"konsantre çözüm" (çok miktarda çözünen içerir). Ancak aralarındaki sınırlar keyfidir.

Çözümlerle çalışırken niceliksel bileşimlerini bilmek gerekir. Çözeltilerin kantitatif bileşimi ifade edilir Farklı yollar. İki yöntemi inceleyeceğiz: çözünen kütle oranı ve molar konsantrasyon (molarite).

Çözünen maddenin kütle oranı

Bir çözünen maddenin kütle oranı, çözünen maddenin kütlesinin çözeltinin kütlesine oranıdır:

Nerede

ω, bir birimin kesirleri olarak ifade edilen, çözünmüş maddenin kütle kesridir;

M (vada) - çözünmüş maddenin kütlesi, g;

M (r-ra) - çözeltinin kütlesi, g.

Kütle oranı aynı zamanda yüzde (%) olarak da ifade edilebilir:

Nerede

Çözünen maddenin kütle fraksiyonuna yüzde (%) olarak genellikle denir.çözeltinin yüzde konsantrasyonu.

Molar konsantrasyon

Molar konsantrasyon, bir litre çözeltide çözünen maddenin mol sayısını gösterir.

Molar konsantrasyon aşağıdaki formül kullanılarak hesaplanabilir

Pratikte, genellikle bilinen yoğunluğa dayalı olarak konsantrasyonu ifade etmenin bir yönteminden diğerine geçilir.çözüm, formülü uygulamakt = ρ V.

Temel konseptler

Çözüm iki veya daha fazla bileşenden oluşan homojen sistem denir.

Çözümün bileşenlerinden biri çözücü, geri kalan - çözünen maddeler. Bir çözücü genellikle bir çözeltinin oluşumu sırasında toplanma durumu değişmeyen bileşen olarak kabul edilir. Her iki bileşen de aynı toplanma durumundaysa, çözücü daha büyük miktardaki bileşendir.

Çözümler doymuş, doymamış ve aşırı doygundur.

Doymuş Çözelti- çözünenin katı fazı ile dengede olan bir çözeltidir; Belirli bir sıcaklıkta mümkün olan maksimum miktarda çözünen madde içerir.

Doymamış çözüm konsantrasyonu doymuş bir çözeltinin konsantrasyonundan daha az olan bir çözeltidir.

Aşırı doymuş çözüm- Belirli bir sıcaklıkta doymuş bir çözeltiden daha fazla çözünen içeren bir çözelti.

çözünürlük bir maddenin diğerinde çözünme yeteneğidir. Katıların ve sıvıların çözünürlüğü, çözünürlük katsayısı ile ölçülür. Çözünürlük katsayısı Belirli koşullar altında 100 g çözücü içinde doymuş bir çözelti oluşturmak üzere çözünen bir maddenin kütlesi ile ifade edilir. Genellikle bir madde dikkate alınır çözünür (R), çözünürlük katsayısı 1'i aşarsa. Çözünürlük katsayısı 1 ila 0,01 arasında olduğunda, madde az çözünür (M). Çözünürlük katsayısı 0,01'den az olan madde pratik olarak çözünmez (N).

Maddelerin çözünmesine sıklıkla ısının salınması veya emilmesi eşlik eder. Bu, bir çözünenin bir çözücü ile kimyasal etkileşiminin bir sonucudur. Bu süreç denir sıvı alımı solvent su ise veya çözüm Sulu olmayan bir çözücü kullanılıyorsa. Bu durumda sırasıyla adı verilen bileşikler oluşur. hidratlar Ve solvatlar.

Hidratlar genellikle stabil maddeler değildir. Ancak bazıları o kadar güçlü ki, çözünmüş maddenin kristallerine su da dahil oluyor. Bu tür maddelere denir kristal hidratlar , ve içerdikleri suya denir kristalleşme .

Kristalli hidratın bileşimi, kristalli hidratta ne kadar kristalizasyon suyunun bulunduğunu gösteren formülle gösterilir:

· bakır sülfat(bakır sülfatın kristalli hidratı) – CuS04 ·5H20;

· Glauber tuzu(sodyum sülfat kristalin hidrat) – Na2S0410H20.

Konu 7. Çözümler ve dağıtma sistemleri İçindekiler

Konu 7. Çözümler ve dispers sistemler 1

7.1.Temel kavramlar ve tanımlar. Konu yapısı 3

7.1.1 Çözümlerin sınıflandırılması 3

7.1.2.Konu 4'ün yapısı

7.2 Dağınık sistemler (karışımlar) türleri 5

7.2.1.Kaba-dağılmış sistemler 6

7.2.2 İnce dağılmış sistemler (kolloidal çözeltiler) 6

7.2.3 Oldukça dağınık sistemler (gerçek çözümler) 9

7.3 Konsantrasyon, bunu ifade etme yolları 10

7.3.1 Maddelerin çözünürlüğü. 10

7.3.2 Çözeltilerin konsantrasyonunu ifade etme yöntemleri. on bir

7.3.2.1 Faiz 12

7.3.2.2.Molar 12

7.3.2.3.Normal 12

7.3.2.4.Molar 12

7.3.2.5.Mole kesri 12

7.4.Çözümlerin fiziksel yasaları 13

7.4.1.Raoult Yasası 13

7.4.1.1.Donma sıcaklıklarındaki değişim 14

7.4.1.2.Kaynama noktalarındaki değişim 15

7.4.2.Henry Yasası 15

7.4.3 Van't Hoff yasası. Ozmotik basınç 15

7.4.4 İdeal ve gerçek çözümler. 16

7.4.4.1.Aktivite - gerçek sistemler için konsantrasyon 17

7.5.Çözüm Teorisi 17

7.5.1.Fiziksel teori 18

7.5.2.Kimya teorisi 18

7.6.Teori elektrolitik ayrışma 19

7.6.1.Elektrolit çözeltileri 20

7.6.1.1. Ayrışma sabiti 20

7.6.1.2. Ayrışma derecesi. Güçlü ve zayıf elektrolitler 24

7.6.1.3 Ostwald üreme yasası 27

7.6.2 Suyun elektrolitik ayrışması 27

7.6.2.1 Suyun iyonik ürünü 28

7.6.2.2 Hidrojen indeksi. Çözeltilerin asitliği ve bazlılığı 29

7.6.2.3.Asit-baz göstergeleri 29

7.7 İyon değişim reaksiyonları. 31

7.7.1.Zayıf elektrolit oluşumu 32

7.7.2 Gaz tahliyesi 34

7.7.3 Yağış oluşumu 34

7.7.3.1 Tortu oluşumunun koşulu. Çözünürlük ürünü 34

7.7.4 Tuzların hidrolizi 36

7.7.4.1 Hidroliz sırasında denge değişimi 38

1. Temel kavramlar ve tanımlar. Konu yapısı

Dağınık sistemler veya karışımlar, bir veya daha fazla maddenin başka bir maddenin ortamında parçacıklar halinde düzgün şekilde dağıldığı çok bileşenli sistemlerdir.

Dağınık sistemlerde, dağılmış bir faz ayırt edilir - ince bölünmüş bir madde ve bir dağılım ortamı - dağılmış fazın dağıldığı homojen bir madde. Örneğin, çamurlu su kil içeren, dağılmış faz katı kil parçacıklarıdır ve dağılım ortamı sudur; siste dağılmış faz sıvı parçacıklardır, dağılım ortamı ise havadır; dumanda dağılmış faz katı kömür parçacıklarıdır, dağılım ortamı ise havadır; sütte - dağılmış faz - yağ parçacıkları, dağılım ortamında - sıvı vb. Dağınık sistemler homojen veya heterojen olabilir.

Homojen bir dağılım sistemi bir çözümdür.

1. Çözümlerin sınıflandırılması

Çözünmüş maddelerin boyutuna bağlı olarak, tüm çok bileşenli çözeltiler aşağıdakilere ayrılır:

kaba sistemler (karışımlar);

ince dağılmış sistemler (kolloidal çözeltiler);

oldukça dağınık sistemler (gerçek çözümler).

Faz durumlarına göre çözümler şunlardır:

Çözünmüş maddelerin bileşimine bağlı olarak sıvı çözeltiler şu şekilde kabul edilir:

elektrolitler;

elektrolit olmayanlar

1. Konu yapısı

1. Dağınık sistemler (karışımlar) türleri

Dağınık sistem - tamamen veya pratik olarak karışmayan ve birbiriyle kimyasal reaksiyona girmeyen iki veya daha fazla maddenin karışımı. Maddelerin ilki ( dağınık faz) ikincide ince bir şekilde dağıtılmış ( dağılım ortamı). Fazlar birbirinden bir arayüz ile ayrılır ve fiziksel olarak (santrifüj, ayırma vb.) birbirinden ayrılabilir.

Dispers sistemlerin ana türleri: aerosoller, süspansiyonlar, emülsiyonlar, soller, jeller, tozlar, lifli malzemeler keçe, köpük, lateks, kompozitler, mikro gözenekli malzemeler gibi; doğada - kayalar, topraklar, yağış.

İle kinetik özellikler Dağınık fazlı dağılmış sistemler iki sınıfa ayrılabilir:

Serbestçe dağılmış dağılmış fazın hareketli olduğu sistemler;

Bağlantılı olarak dağılmış dispersiyon ortamının katı olduğu ve dağılmış fazındaki parçacıkların birbirine bağlı olduğu ve serbestçe hareket edemediği sistemler.

İle parçacık boyutu dağınık faz ayırt edilir kaba sistemler parçacık boyutu 500 nm'den büyük olan (süspansiyonlar) ve ince dağılmış(kolloidal çözeltiler veya kolloidler) parçacık boyutları 1 ila 500 nm arasındadır.

Tablo 7.1. Çeşitli dispers sistemler.

Dispersiyon ortamı	Dağınık faz	Dispers sistemin adı	Dağınık sistem örnekleri
	Sıvı	Aerosol	Sis, bulutlar, bir araba motorunda benzin ve havanın karbüratör karışımı.
	Sağlam	Aerosol	Havada duman, sis, toz
Sıvı			Gazlı içecekler, krem ​​şanti
	Sıvı	Emülsiyonlar	Süt, mayonez, vücut sıvıları (kan plazması, lenf), hücre sıvıları (sitoplazma, karyoplazma)
	Sağlam	Sol, süspansiyon	Nehir ve deniz çamuru, havanlar, makarna.
Sağlam		Katı köpük	Seramik, köpük plastik, poliüretan, köpük kauçuk, gazlı çikolata.
	Sıvı		Jöle, jelatin, kozmetik ve tıbbi ürünler (merhem, maskara, ruj)
	Sağlam	Katı sol	Taşlar, renkli camlar, bazı alaşımlar.

Sulu olmayan çözümler, tanım, özellikler

SULU OLMAYAN ÇÖZÜMLER. SOLVENTLER, ÖZELLİKLERİ. ECZANE VE FABRİKA KOŞULLARINDA ÜRETİMİN TEKNOLOJİK ŞEMASI. İSİMLENDİRME

Plan:

1. Sulu olmayan çözeltiler, tanımı, özellikleri.

2. Sulu olmayan uçucu çözücülere dayalı çözelti teknolojisinin özellikleri.

3. Sulu olmayan, uçucu olmayan çözücülere dayalı çözelti teknolojisinin özellikleri.

4. Kalite değerlendirmesi sulu çözeltiler.

Sulu olmayan çözeltilerin kalitesini ve teknolojisini iyileştirme beklentileri.

Sulu olmayan çözeltiler, tanımı, özellikleri.

Sulu olmayan çözümler - Yapı birimleri iyon ve moleküllerden oluşan homojen dispers sistemler olan sıvı dozaj formlarıdır. Bu solüsyonlar esas olarak harici kullanıma yöneliktir (yağlama, silme, losyonlar, burun damlaları, kulak damlaları vb.). Çok daha az sıklıkla dahili olarak, enjeksiyon için ve inhalasyon için kullanılırlar.

Nedenler sulu olmayan solventlerin kullanımı:

1. Suda çözünmesi zor olan tıbbi maddelerden çözelti elde etme ihtiyacı;

2. Tıbbi maddelerin hidrolizini ortadan kaldırmak;

3. Eylemi uzatma imkanı;

4. Tıbbi maddelerin çözelti içindeki stabilitesini arttırmak.

Sulu olmayan çözeltiler tabidir Gereksinimler sulu çözeltilerin gereksinimlerine benzer, yani:

Gerekli terapötik etkiyi elde etmek için tıbbi reçeteye uygunluk;

Tıbbi maddelerin tamamen çözünmesi;

Mekanik kalıntı yok;

Tıbbi maddelerin konsantrasyonlarının, çözeltilerin hacminin veya ağırlığının reçete edilenlere uygunluğu;

Depolama kararlılığı.

Avantajları sulu olmayan çözümler şunlardır:

Prostat üretimi;

Randevu yöntemlerinin çeşitliliği;

Sulu olmayan çözeltilerin stabilitesi (sulu olanlardan daha stabildirler).

Kusurlar:

Viskoz çözücülerle çözeltileri filtrelemenin imkansızlığı;

Bazı uçucu solventler yanıcıdır. Bu nedenle onlarla çalışmanın ateş kaynaklarından uzakta yapılması gerekir.

Çözücüler Sulu olmayan çözeltilere dahil edilenler iki gruba ayrılır:

Þ uçucu (etanol, dietil eter, kloroform);

Þ uçucu olmayan (gliserol, mineral yağlar(vazelin), silikonlar (esilon 4, 5), polietilen oksitler (PEO - 400), dimexid).

Sulu olmayan çözücüler kullanılarak çözeltilerin hazırlanması, sulu çözeltilerle aynı aşamalarla karakterize edilir; tıbbi maddeleri ve solventleri tartmak veya ölçmek, eritmek ve karıştırmak, filtrelemek, paketlemek, süslemek. Aynı zamanda, sulu olmayan çözelti teknolojisindeki bu aşamaların her birinin, esas olarak çözücülerin fizikokimyasal özellikleri tarafından belirlenen kendi özellikleri vardır.

Çözeltiler, Çözücüler ve Çözünürlük Nelerdir? Kavramları tanımlayın!

Ekaterina Murenko

Çözelti, biri çözücü, diğeri çözünür madde olarak adlandırılan en az iki bileşenin oluşturduğu homojen (homojen) bir karışımdır; aynı zamanda kimyasal denge durumunda olan değişken bileşimli bir sistemdir.

Kimyasal çözelti, bir veya daha fazla asidin su ile karışımıdır.

Çözüm - tek fazlı sistem iki veya daha fazla bileşenden oluşan değişken bileşim. Çözümler homojen (tekdüze) sistemlerdir, yani bileşenlerin her biri diğerinin kütlesinde moleküller, atomlar veya iyonlar şeklinde dağılmıştır.

Çözücü, bir çözeltinin oluşumu sırasında toplanma durumu değişmeyen bir bileşendir. Gazın gazla, sıvının sıvıyla, katının katıyla karıştırılmasıyla oluşturulan çözeltilerde çözücü, çözeltide miktarı baskın olan bileşendir.

Çözünürlük, bir maddenin diğer maddelerle (maddenin bireysel atomlar, iyonlar, moleküller veya parçacıklar halinde olduğu çözeltiler) homojen sistemler oluşturma yeteneğidir.

olka

ÇÖZELTİLER değişken bileşime sahip homojen karışımlardır. Artıklar gaz, sıvı ve katı olarak ayrılır. Gaz emisyonları havayı, doğal yanıcı gazları vb. içerir; bunlara daha çok karışımlar denir.

ÇÖZÜMLER - Bileşimi belirli sınırlar içinde sürekli değişebilen, iki veya daha fazla bileşenden oluşan homojen sistemler

ÇÖZÜNÜRLÜK, bir maddenin başka bir maddeyle (veya maddelerle) homojenlik oluşturma yeteneği. dağınık dağılımlı karışımlar

Çözücüler, çeşitli maddeleri çözebilen, yani onlarla iki veya daha fazla değişken bileşime sahip homojen sistemler oluşturabilen ayrı bir kimyasal bileşik veya bunların bir karışımıdır. Daha bileşenler

Makalenin içeriği

ÇÖZÜMLER, iki veya daha fazla bileşenden oluşan tek fazlı sistemler. Toplanma durumlarına göre çözeltiler katı, sıvı veya gaz halinde olabilir. Dolayısıyla hava, gaz halindeki bir çözeltidir, homojen bir gaz karışımıdır; votka, bir sıvı fazı oluşturan birkaç maddenin karışımı olan sıvı bir çözeltidir; deniz suyu– sıvı çözelti, bir sıvı faz oluşturan katı (tuz) ve sıvı (su) maddelerin karışımı; pirinç, bir katı faz oluşturan iki katının (bakır ve çinko) karışımı olan katı bir çözeltidir. Benzin ve su karışımı bir çözüm değildir çünkü bu sıvılar birbirleri içinde çözünmezler ve bir arayüze sahip iki sıvı faz halinde kalırlar. Çözümün bileşenleri özelliklerini korur benzersiz özellikler ve yeni bileşikler oluşturacak şekilde birbirleriyle kimyasal reaksiyonlara girmezler. Böylece iki hacim hidrojen bir hacim oksijenle karıştırıldığında gaz halinde bir çözelti elde edilir. Bu gaz karışımı ateşe verilirse, kendi başına bir çözüm olmayan yeni bir madde, su oluşur. Bir çözeltide daha büyük miktarlarda bulunan bileşene genellikle çözücü, geri kalan bileşenlere ise çözünen maddeler denir.

Ancak bazen maddelerin fiziksel karışımı ile kimyasal etkileşimleri arasındaki çizgiyi çekmek zordur. Örneğin hidrojen klorür gazı HCl, su H 2 O ile karıştırıldığında H 3 O + ve Cl – iyonları oluşur. Komşu su moleküllerini kendilerine çekerek hidratlar oluştururlar. Böylece, başlangıç ​​​​bileşenleri - HCl ve H2O - karıştırıldıktan sonra önemli değişikliklere uğrar. Bununla birlikte iyonlaşma ve hidrasyon (genel durumda çözünme), çözeltilerin oluşumu sırasında meydana gelen fiziksel süreçler olarak kabul edilir.

Homojen bir fazı temsil eden en önemli karışım türlerinden biri koloidal çözeltilerdir: jeller, soller, emülsiyonlar ve aerosoller. Kolloidal çözeltilerdeki parçacık boyutu 1–1000 nm'dir, gerçek çözeltilerde ~0,1 nm'dir (moleküler boyut sırasına göre).

Temel konseptler.

Birbiri içinde herhangi bir oranda çözünerek gerçek çözeltiler oluşturan iki maddeye karşılıklı olarak tamamen çözünür denir. Bu tür maddelerin tümü gazlar, birçok sıvı (örneğin, etil alkol - su, gliserin - su, benzen - benzin), bazı katılardır (örneğin, gümüş - altın). Katı çözeltiler elde etmek için önce başlangıç ​​maddelerini eritmeniz, ardından karıştırmanız ve katılaşmasını sağlamanız gerekir. Karşılıklı olarak tamamen çözündüklerinde bir katı faz oluşur; çözünürlük kısmi ise, orijinal bileşenlerden birinin küçük kristalleri elde edilen katıda tutulur.

İki bileşen yalnızca belirli oranlarda karıştırıldığında bir faz oluşturuyorsa ve diğer durumlarda iki faz ortaya çıkıyorsa, bunlara karşılıklı olarak kısmen çözünür denir. Bunlar, örneğin su ve benzendir: bunlardan gerçek çözümler, yalnızca büyük hacimli benzene az miktarda su veya büyük hacimli suya az miktarda benzen eklenerek elde edilir. Eşit miktarda su ve benzeni karıştırırsanız iki fazlı bir yapı oluşur. sıvı sistemi. Alt katmanı az miktarda benzen içeren su, üst katmanı ise az miktarda su içeren benzendir. Su ve cıva gibi birbiri içinde hiç çözünmeyen bilinen maddeler de vardır. Eğer iki madde karşılıklı olarak yalnızca kısmen çözünürse, belirli bir sıcaklık ve basınçta, denge koşulları altında bir maddenin diğeriyle gerçek bir çözelti oluşturabileceği miktarında bir sınır vardır. Maksimum çözünen konsantrasyonuna sahip bir çözeltiye doymuş denir. Ayrıca, çözünmüş maddenin konsantrasyonunun doymuş olandan daha büyük olduğu, aşırı doymuş bir çözelti de hazırlayabilirsiniz. Bununla birlikte, aşırı doymuş çözeltiler kararsızdır ve koşullardaki en ufak bir değişiklikle, örneğin karıştırma, toz parçacıklarının girişi veya bir çözünen maddenin kristallerinin eklenmesiyle, fazla çözünen madde çöker.

Herhangi bir sıvı, doymuş buhar basıncının dış basınca ulaştığı sıcaklıkta kaynamaya başlar. Örneğin 101,3 kPa basınç altındaki su 100°C'de kaynar çünkü bu sıcaklıkta su buharının basıncı tam olarak 101,3 kPa'dır. Uçucu olmayan bir maddeyi suda çözerseniz buhar basıncı düşer. Ortaya çıkan çözeltinin buhar basıncını 101,3 kPa'ya getirmek için çözeltiyi 100 ° C'nin üzerine ısıtmanız gerekir. Bundan, çözeltinin kaynama noktasının her zaman saf çözücünün kaynama noktasından daha yüksek olduğu sonucu çıkar. Çözeltilerin donma noktasının düşmesi de benzer şekilde açıklanmaktadır.

Raoult'un yasası.

1887 yılında, çeşitli uçucu olmayan sıvı ve katıların çözeltilerini inceleyen Fransız fizikçi F. Raoult, elektrolit olmayan seyreltik çözeltiler üzerindeki buhar basıncının konsantrasyonla azalmasıyla ilgili bir yasa oluşturdu: doymuş buhar basıncındaki göreceli azalma Çözeltinin üzerindeki çözücü, çözünmüş maddenin mol fraksiyonuna eşittir. Raoult yasası, saf bir çözücüye kıyasla seyreltik bir çözeltinin kaynama noktasındaki artışın veya donma noktasındaki azalmanın, çözünen maddenin molar konsantrasyonu (veya mol fraksiyonu) ile orantılı olduğunu ve moleküler ağırlığını belirlemek için kullanılabileceğini belirtir.

Davranışı Raoult yasasına uyan bir çözüme ideal denir. İdeal çözümlere en yakın olanı, polar olmayan gazların ve sıvıların (molekülleri yön değiştirmeyen) çözeltileridir. Elektrik alanı). Bu durumda çözeltinin ısısı sıfırdır ve orijinal bileşenlerin özellikleri ve bunların karıştırılma oranları bilinerek çözeltilerin özellikleri doğrudan tahmin edilebilir. Gerçek çözümler için böyle bir tahmin yapılamaz. Gerçek çözümler oluştuğunda genellikle ısı açığa çıkar veya emilir. Isı salınımı olan işlemlere ekzotermik, emilimi olan işlemlere ise endotermik denir.

Bir çözeltinin esas olarak konsantrasyonuna (çözücünün birim hacmi veya kütlesi başına çözünen maddenin molekül sayısı) bağlı olan ve çözünen maddenin doğasına bağlı olmayan özelliklerine denir. koligatif. Örneğin kaynama noktası Temiz su normal atmosferik basınçta 100° C'dir ve 1000 g su içinde 1 mol çözünmüş (ayrışmayan) madde içeren bir çözeltinin kaynama noktası, bu maddenin doğasından bağımsız olarak zaten 100,52° C'dir. Madde iyon oluşturarak ayrışırsa, kaynama noktası, çözünen maddenin toplam parçacık sayısındaki artışla orantılı olarak artar; bu, ayrışma nedeniyle çözeltiye eklenen maddenin molekül sayısını aşar. Diğer önemli koligatif nicelikler, bir çözeltinin donma noktası, ozmotik basınç ve çözücü buharının kısmi basıncıdır.

Çözüm konsantrasyonu

çözünen ve çözücü arasındaki oranları yansıtan bir miktardır. "Seyreltik" ve "konsantre" gibi nitel kavramlar yalnızca bir çözeltinin az veya çok miktarda çözünen madde içerdiğini gösterir. Çözeltilerin konsantrasyonunu ölçmek için genellikle yüzdeler (kütle veya hacim) kullanılır ve bilimsel literatürde mol sayısı veya kimyasal eşdeğerleri ( santimetre. EŞDEĞER KÜTLE) birim kütle veya çözücü veya çözelti hacmi başına çözünen madde. Karışıklığı önlemek için konsantrasyon birimleri her zaman doğru şekilde belirtilmelidir. Aşağıdaki örneği düşünün. 90 g su (suyun yoğunluğu 1 g/ml olduğundan hacmi 90 ml) ve 10 g etil alkolden (alkolün yoğunluğu 0,794 g/ml olduğundan hacmi 12,6 ml) oluşan çözelti. kütlesi 100 g'dır, ancak bu çözeltinin hacmi 101,6 ml'dir (ve su ile alkolü karıştırırken hacimleri basitçe toplanırsa 102,6 ml'ye eşit olacaktır). Bir çözeltinin yüzde konsantrasyonu farklı şekillerde hesaplanabilir:

Bilimsel literatürde kullanılan konsantrasyon birimleri mol ve eşdeğer gibi kavramlara dayanmaktadır, çünkü tüm kimyasal hesaplamalar ve kimyasal reaksiyonların denklemleri, maddelerin birbirleriyle belirli oranlarda reaksiyona girdiği gerçeğine dayandırılmalıdır. Örneğin, 1 eşdeğer. 58,5 g'a eşit NaCl, 1 eşd. ile reaksiyona girer. AgNO 3 170 g'a eşittir.1 ekd. içeren çözeltilerin olduğu açıktır. Bu maddeler tamamen farklı yüzde konsantrasyonlarına sahiptir.

Molarite

(M veya mol/l) – 1 litre çözeltide bulunan çözünmüş maddelerin mol sayısı.

Molalite

(m) – 1000 g çözücüde bulunan çözünen maddenin mol sayısı.

Normallik

(n.) – 1 litre çözeltide bulunan çözünmüş maddenin kimyasal eşdeğerlerinin sayısı.

Mol fraksiyonu

(boyutsuz değer) – belirli bir bileşenin mol sayısının, çözünen ve çözücünün toplam mol sayısına bölünmesiyle elde edilen sayı. ( Mol yüzdesi– mol kesrinin 100 ile çarpılması.)

En yaygın birim molaritedir ancak hesaplanırken dikkate alınması gereken bazı belirsizlikler vardır. Örneğin, belirli bir maddenin 1M'lik bir çözeltisini elde etmek için, bunun mole eşit tam olarak tartılmış bir kısmı, bilinen az miktarda su içinde çözülür. gram cinsinden kütle ve çözeltinin hacmini 1 litreye getirin. Bu çözeltiyi hazırlamak için gereken su miktarı, sıcaklığa ve basınca bağlı olarak biraz değişebilir. Bu nedenle iki adet bir molar çözelti hazırlandı. farklı koşullar aslında tam olarak aynı konsantrasyonlara sahip değildir. Molalite, sıcaklığa ve basınca bağlı olmayan belirli bir çözücü kütlesine (1000 g) göre hesaplanır. Laboratuvar uygulamasında, belirli hacimlerdeki sıvıları ölçmek (bunun için büretler, pipetler ve hacimsel şişeler vardır) tartmaktan çok daha uygundur, bu nedenle bilimsel literatürde konsantrasyonlar genellikle mol cinsinden ifade edilir ve molalite genellikle yalnızca özellikle hassas ölçümler için kullanılır.

Normallik hesaplamaları basitleştirmek için kullanılır. Daha önce de söylediğimiz gibi maddeler birbirleriyle eşdeğer miktarlara göre etkileşime girerler. Aynı normallikteki ve eşit hacimlerdeki farklı maddelerin çözeltilerini hazırlayarak bunların aynı sayıda eşdeğer içerdiğinden emin olabiliriz.

Çözücü ve çözünen maddeyi ayırt etmenin zor (veya gereksiz) olduğu durumlarda konsantrasyon, mol kesirleri cinsinden ölçülür. Molalite gibi mol kesirleri sıcaklık ve basınca bağlı değildir.

Çözünen maddenin ve çözeltinin yoğunlukları bilindiğinde, bir konsantrasyon diğerine dönüştürülebilir: molariteden molaliteye, mol fraksiyonuna ve bunun tersi. Belirli bir çözünen madde ve çözücünün seyreltik çözeltileri için bu üç miktar birbiriyle orantılıdır.

çözünürlük

Belirli bir maddenin diğer maddelerle çözelti oluşturabilme yeteneğidir. Bir gazın, sıvının veya maddenin kantitatif çözünürlüğü sağlam belirli bir sıcaklıkta doymuş çözeltilerinin konsantrasyonuyla ölçülür. Bu önemli karakteristik doğasını anlamaya yardımcı olan ve bu maddenin dahil olduğu reaksiyonların gidişatını etkileyen bir madde.

Gazlar.

Kimyasal etkileşimin olmadığı durumlarda gazlar birbirleriyle istenilen oranda karışır ve bu durumda doygunluktan bahsetmenin bir anlamı yoktur. Bununla birlikte, bir gaz bir sıvı içinde çözündüğünde, basınç ve sıcaklığa bağlı olarak belirli bir sınırlayıcı konsantrasyon vardır. Gazların bazı sıvılardaki çözünürlüğü sıvılaşma yetenekleriyle ilişkilidir. NH3, HCl, SO2 gibi en kolay sıvılaştırılabilen gazlar, O2, H2 ve He gibi sıvılaştırılması zor gazlardan daha fazla çözünür. Çözücü ile gaz arasında (örneğin su ile NH3 veya HCl arasında) kimyasal bir etkileşim olduğunda çözünürlük artar. Belirli bir gazın çözünürlüğü çözücünün doğasına göre değişir, ancak gazların artan çözünürlüğe göre düzenlenme sırası farklı çözücüler için yaklaşık olarak aynı kalır.

Çözünme süreci Le Chatelier ilkesine (1884) uyar: Dengedeki bir sistem herhangi bir etkiye maruz kalırsa, içinde meydana gelen süreçlerin bir sonucu olarak denge, etkinin azalacağı yönde kayacaktır. Gazların sıvılarda çözünmesine genellikle ısı salınımı eşlik eder. Aynı zamanda Le Chatelier prensibine göre gazların çözünürlüğü azalır. Bu azalma, gazların çözünürlüğü ne kadar yüksek olursa o kadar belirgindir: bu tür gazlar aynı zamanda daha büyük bir çözelti ısısına sahiptir. Kaynatılmış veya damıtılmış suyun "yumuşak" tadı, suda çözünürlüğü nedeniyle içinde hava bulunmamasıyla açıklanır. Yüksek sıcaklıkçok küçük.

Basınç arttıkça gazların çözünürlüğü artar. Henry yasasına (1803) göre, sabit sıcaklıkta belirli bir sıvı hacminde çözünebilen bir gazın kütlesi, basıncıyla orantılıdır. Bu özellik gazlı içeceklerin yapımında kullanılır. Karbondioksit sıvı içinde 3-4 atm basınçta çözülür; bu koşullar altında, belirli bir hacimde 1 atm'ye göre 3-4 kat daha fazla gaz (kütle olarak) çözülebilir. Böyle bir sıvının bulunduğu kap açıldığında, içindeki basınç düşer ve çözünmüş gazın bir kısmı kabarcıklar halinde salınır. Benzer bir etki, bir şişe şampanya açıldığında veya büyük derinliklerde karbondioksitle doyurulmuş yeraltı suyunun yüzeyine ulaşıldığında da gözlenir.

Bir gaz karışımı bir sıvı içinde çözüldüğünde, her birinin çözünürlüğü, karışım durumunda olduğu gibi (Dalton yasası) aynı basınçta diğer bileşenlerin yokluğunda olduğu gibi aynı kalır.

Sıvılar.

İki sıvının karşılıklı çözünürlüğü, moleküllerinin yapısının ne kadar benzer olduğuna göre belirlenir (“benzer benzer içinde çözülür”). Hidrokarbonlar gibi polar olmayan sıvılar zayıf moleküller arası etkileşimlerle karakterize edilir, bu nedenle bir sıvının molekülleri diğerinin molekülleri arasına kolayca nüfuz eder; sıvılar iyice karışır. Bunun tersine, su ve hidrokarbonlar gibi polar ve polar olmayan sıvılar birbirleriyle iyi karışmazlar. Her su molekülünün öncelikle kendisini güçlü bir şekilde kendine çeken diğer benzer moleküllerin bulunduğu ortamdan kaçması ve onu zayıf bir şekilde çeken hidrokarbon moleküllerinin arasına nüfuz etmesi gerekir. Tersine, hidrokarbon moleküllerinin suda çözünebilmesi için su molekülleri arasında sıkışması, güçlü karşılıklı çekimin üstesinden gelmesi gerekir ve bu da enerji gerektirir. Sıcaklık arttıkça moleküllerin kinetik enerjisi artar, moleküller arası etkileşimler zayıflar, su ve hidrokarbonların çözünürlüğü artar. Sıcaklıkta önemli bir artışla, karşılıklı tam çözünürlükleri elde edilebilir. Bu sıcaklığa üst kritik çözelti sıcaklığı (UCST) adı verilir.

Bazı durumlarda kısmen karışabilen iki sıvının karşılıklı çözünürlüğü sıcaklık azaldıkça artar. Bu etki, genellikle kimyasal reaksiyonun bir sonucu olarak karıştırma sırasında ısı oluştuğunda ortaya çıkar. Sıcaklıkta önemli bir düşüş olduğunda, ancak donma noktasının altına düşmediğinde, daha düşük kritik çözelti sıcaklığına (LCST) ulaşılabilir. LCTE'ye sahip tüm sistemlerin aynı zamanda HCTE'ye de sahip olduğu varsayılabilir (tersi gerekli değildir). Ancak çoğu durumda, karıştırma sıvılarından biri HTST'nin altındaki bir sıcaklıkta kaynar. Nikotin-su sistemi için LCST 61° C ve LCST 208° C'dir. 61–208° C aralığında bu sıvılar sınırlı olarak çözünür ve bu aralığın dışında tam karşılıklı çözünürlüğe sahiptirler.

Katılar.

Tüm katılar sıvılarda sınırlı çözünürlük gösterir. Belirli bir sıcaklıkta doymuş çözeltileri, çözünen maddenin ve çözücünün doğasına bağlı olan belirli bir bileşime sahiptir. Dolayısıyla sodyum klorürün sudaki çözünürlüğü, naftalinin sudaki çözünürlüğünden birkaç milyon kat daha fazladır ve benzende çözündüklerinde tam tersi tablo gözlenir. Bu örnek göstermektedir Genel kural Buna göre katı bir madde, benzer kimyasal ve kimyasal özelliklere sahip bir sıvı içinde kolaylıkla çözünür. fiziki ozellikleri ancak zıt özelliklere sahip sıvılarda çözünmez.

Tuzlar genellikle suda kolayca çözünür ve alkol ve sıvı amonyak gibi diğer polar çözücülerde daha az çözünür. Ancak tuzların çözünürlüğü de önemli ölçüde değişiklik gösterir: örneğin amonyum nitrat suda gümüş klorürden milyonlarca kat daha fazla çözünür.

Katıların sıvılarda çözünmesine genellikle ısının emilmesi eşlik eder ve Le Chatelier ilkesine göre bunların çözünürlüğünün ısınmayla artması gerekir. Bu etki, yeniden kristalleştirme yoluyla maddeleri saflaştırmak için kullanılabilir. Bunu yapmak için doymuş bir çözelti elde edilene kadar yüksek sıcaklıkta çözülür, ardından çözelti soğutulur ve çözünen madde çökeldikten sonra süzülür. Sıcaklık arttıkça sudaki çözünürlüğü azalan maddeler (örneğin kalsiyum hidroksit, sülfat ve asetat) vardır.

Sıvılar gibi katılar da birbirleri içinde tamamen çözünerek homojen bir karışım oluşturabilirler - sıvı çözeltiye benzer gerçek bir katı çözelti. Birbiri içinde kısmen çözünebilen maddeler, bileşimleri sıcaklıkla değişen iki denge eşlenik katı çözeltisi oluşturur.

Dağıtım katsayısı.

Birbiriyle karışmayan veya kısmen karışabilen iki sıvıdan oluşan bir denge sistemine bir maddenin çözeltisi eklenirse, sistemde kimyasal etkileşimler olmadığında, maddenin toplam miktarından bağımsız olarak belirli bir oranda sıvılar arasında dağıtılır. . Bu kurala dağıtım yasası denir ve çözünmüş bir maddenin sıvılardaki konsantrasyonlarının oranına dağıtım katsayısı denir. Dağılım katsayısı, belirli bir maddenin iki sıvıdaki çözünürlüklerinin oranına yaklaşık olarak eşittir; madde çözünürlüğüne göre sıvılar arasında dağıtılır. Bu özellik, belirli bir maddeyi bir çözücü içindeki çözeltisinden başka bir çözücü kullanarak çıkarmak için kullanılır. Uygulamasının bir başka örneği, genellikle kurşunla birlikte dahil edildiği cevherlerden gümüş çıkarma işlemidir. Bunu yapmak için erimiş cevhere kurşunla karışmayan çinko eklenir. Gümüş, erimiş kurşun ve çinko arasında, esas olarak ikincisinin üst katmanında dağıtılır. Bu katman toplanır ve gümüş, çinko distilasyonuyla ayrılır.

Çözünürlük ürünü

(VESAİRE). Katı maddenin fazlalığı (çökeltisi) arasında M X B sen ve doymuş çözümü, denklemle tanımlanan dinamik bir denge oluşturur

Bu reaksiyonun denge sabiti

ve çözünürlük çarpımı olarak adlandırılır. Belirli bir sıcaklık ve basınçta sabittir ve çökeltinin çözünürlüğünün hesaplandığı ve değiştirildiği değerdir. Çözeltiye, hafif çözünür bir tuzun iyonları ile aynı adı taşıyan iyonlara ayrışan bir bileşik eklenirse, PR ifadesine uygun olarak tuzun çözünürlüğü azalır. İyonlardan biriyle reaksiyona giren bir bileşik eklendiğinde tam tersine artacaktır.

İyonik bileşiklerin çözeltilerinin bazı özellikleri.

Çözümler iki veya daha fazla bileşenden oluşan homojen (tekdüze) karışımlardır ( bileşenler). Bir çözelti ile diğer karışımlar arasındaki fark, madde moleküllerinin içinde eşit olarak dağılmış olması ve böyle bir karışımın herhangi bir mikro hacminde bileşiminin aynı olmasıdır. Kimyasal termodinamik dilinde böyle bir karışıma tek fazlı denir. Bireysel (saf) maddeler gibi çözeltiler de sıvı, katı veya gaz fazında olabilir (bkz. Fazlar). Örneğin hava, çeşitli gazların (azot, oksijen, hidrojen, karbondioksit, su buharı vb.) bir çözeltisidir. Aynı zamanda, toz parçacıkları ve sıvı damlacıkları (sis), bir beneğin içinde olduğu için bir gaz çözeltisinin bileşenleri değildir. tozdan yalnızca katı madde buluruz ve sis damlacıklarının içinde yalnızca sıvı, yani su bulunur. Dolayısıyla hem toz hem de sis, bir gaz çözeltisi içinde dağılmış (dağılmış) katı ve sıvı fazlardır. Bir çözelti ile saf bir madde arasındaki fark, bireysel bir maddenin belirli fiziksel sabitlere, örneğin erime ve kaynama noktalarına, belirli bir kimyasal bileşime sahip olması, çözeltilerin fiziksel sabitleri ve bileşimi ise bileşenlerinin oranına bağlı olmasıdır. Böylece sudaki tuz çözeltisinin yoğunluğu artar ve tuz içeriği arttıkça donma noktası düşer.

Saf maddeler faz durumları değiştiğinde halleri değişmez. kimyasal bileşim ve ilk aşama durumuna döndüklerinde orijinal özellikleri kazanırlar. Çözümün bileşenleri sistemin faz durumu değiştiğinde ayrılabilir. Böylece, bir tuzlu su çözeltisinden suyun buharlaştırılması (tuz ekstraksiyonunda uzun süredir kullanılan bir işlem), bir yandan kalan çözeltideki tuz içeriğinin (konsantrasyonunun) artmasına, diğer yandan da tuz içeriğinin artmasına yol açar. Diğeri ise yoğunlaşmış suyun saf bir madde olmasıdır. Suyun daha fazla buharlaşması, katı faz - tuz kristallerinin çökelmesine yol açacaktır.

Çözelti oluşumu - çözünme süreci - bireysel maddelerin molekülleri arasındaki etkileşimin yok edilmesinden ve çözeltinin bileşenleri arasında yeni moleküller arası bağların oluşmasından oluşur. Çözünme ancak çözeltinin bileşenleri arasındaki etkileşim enerjisinin orijinal maddelerdeki etkileşim enerjilerinin toplamından büyük olması durumunda mümkündür.

İyonik bir kristal çözündüğünde sofra tuzu Suda, polar çözücü moleküller iyonları bir dipol tabakasıyla kaplar (elektrik yükleri büyüklük olarak eşit ve zıt işaretlidir). Bu sözde çözünme kabuğu iyonları tamamen ayırır. Yaygın isim solvent ile bu tür bir etkileşim çözünmedir. Solvasyon, çözeltideki moleküller arasında çeşitli bağların oluşmasına yol açar: yukarıda açıklanan iyon-dipol, dipol-dipol (örneğin, kloroform dipolleri etanol dipolleriyle etkileşime girer) veya hidrojen bağlarının oluşumu (bkz. Kimyasal bağ). Son etkileşim en güçlü olanlardan biridir ve oynanır büyük rol organik ve organik olmayanları çözerken organik madde.

Organik maddelerin birbiri içinde çözünmesi yapılarının benzerliği ile kolaylaştırılır. Antik kimyasal kural- benzer benzer içinde çözünür - bu durumda farklı moleküller arasındaki etkileşimlerin tür olarak benzer olması ve enerji açısından orijinal maddelerdeki etkileşimlere yakın olmasıyla açıklanır. Böylece su ve alkol molekülleri arasında hidrojen bağlarının oluşması, bu sıvıların karıştırılması sırasında başlangıç ​​maddelerindeki hidrojen bağlarının yok edilmesini kolaylıkla telafi eder. Polar olmayan hidrokarbon molekülleri, hidrojen bağlarıyla bağlanan su molekülleri arasına giremez, bu da onların çözünmesini engeller. Çoğunlukla çözünme, tek tek maddeler içindeki moleküller arası bağları tamamen yok etmez ve bunlar kısmen bağlı (ilişkili) kalır. Örneğin, organik asitler çoğunlukla organik polar olmayan çözücülerde hidrojen bağlarıyla bağlı dimerler halinde bulunur. Bu tür ortaklar daha fazla seyreltme üzerine yok edilir. Çözelti yoğunlaştıkça birleşme güçlenir ve çözünen molekülleri veya iyonları ayırmak için yeterli çözücü molekülü kalmaz. Bu durumda, çözeltinin içinde ayrı bir faza salınan orijinal bireysel maddenin moleküller arası bağlarından oluşan bir sistem oluşur. Serbest bırakılan bileşenle dengede olan kalan çözeltiye doymuş denir. Sıcaklığın arttırılmasıyla birlikteliğin yok edilmesi ve çöken bileşenin çözeltiye aktarılması mümkündür. Ancak, bu her zaman mümkün olmuyor.

İnorganik maddeler aynı zamanda sıcaklığın artmasıyla çözünme (çözünürlük) yeteneklerini de azaltabilir. Katıların bir sıvı içindeki çözünürlüğü, pozitif (çözünme sırasında ısı açığa çıkar ve madde artan sıcaklıkla daha kötü çözünür) veya negatif (çözünme ısısı emilir ve çözünürlük artan sıcaklıkla artar) olabilen çözeltinin ısısı ile belirlenir. ). Gazlarda moleküller arası etkileşim olmadığından karşılıklı çözünme yetenekleri sınırsızdır. Gaz moleküllerinin çözücü ile moleküller arası etkileşimleri zayıfladığından, sıcaklık arttıkça sıvılardaki çözünürlükleri azalır.

Doğada katı çözeltiler de mevcuttur. Bunlar çoğunlukla metal alaşımlarıdır. Böyle bir çözünmenin fiziksel nedeni, bir metalin atomlarının kristal kafes bir diğeri ve ortak bir kristal kafesin inşası.

Çözümlerin bileşimini ifade etme yöntemleri

Çözeltilerin bileşimi genellikle boyutsuz göreceli miktarlar (kesirler (kütle, hacim, molar) ve boyutsal miktarlar - konsantrasyonlar aracılığıyla niceliksel olarak ifade edilir. Konsantrasyon, çözünen maddenin kütlesinin veya miktarının çözelti hacmine oranını gösterir.

Molar konsantrasyon, çözünen B miktarının çözelti hacmine oranıdır:

Molar konsantrasyonun birimi mol/m3 veya mol/L'dir (ikincisi daha yaygın olarak kullanılır). Molar konsantrasyonun birimini belirtmek için genellikle M sembolü kullanılır, örneğin: - bir molar çözelti (mol/l); - santimolar çözelti (mol/l).