Co jsou směsi?

Dělení směsí

1. Pokud pouhým okem nevidíme rozdělení složek ve směsi, je směs homogenní . Příklady takových směsí jsou minerální voda, parfémy a vonné kapaliny nebo vzduch.
2. Pokud jsou složky směsi vizuálně rozlišitelné, jedná se o heterogenní směsi. Takové směsi mají i po delším protřepávání nebo míchání zřetelně různé vrstvy.

Příklady heterogenních směsí

První může být voda s olejem , v tomto případě se jedná o směs dvou kapalin, které se ani při třepání nemísí a kapičky oleje lze snadno vidět plavat na hladině vody. Dalším typem heterogenní směsi je prášková křída ve vodě . Je to pevná látka vložená do kapaliny, která se v ní nerozpouští. Mícháním vznikne kaše, která se po nějaké době rozvrství a částice křídy klesnou ke dnu.

Řešení

Jedná se o zvláštní typ směsi, která se skládá minimálně ze dvou složek, z nichž jedna se nazývá rozpouštědlo a ostatní látky v něm rozpuštěné . Když se smíchají dvě kapaliny nebo dva plyny, rozpouštědlo, jinak známé jako disperzní fáze, je obvykle látka, které je v roztoku více. Látka v menším množství je ta, která je v ní rozpuštěna. Rozpuštěné látky se také nazývají dispergovaná fáze a v roztoku jich může být více. V takových případech hovoříme o vícesložkových řešeních .

Běžně používaná řešení

Na denní bázi se nejčastěji setkáváme s roztoky různých látek ve vodě, případně v organických rozpouštědlech. V domácnostech se například řešení používají pro různé účely, včetně:

• ocet, 10%roztok kyseliny octové ,
• k dezinfekci ran používáme peroxid vodíku, tj. 3%roztokperoxidu vodíku ,
• další roztok – mléko – se často přidává do kávy nebo snídaňových cereálií.

Příklady roztoků v jiných skupenstvích zahrnují vzduch, což je směs hlavně dusíku, kyslíku, vodní páry a oxidu uhličitého, a bronz, roztok v pevném skupenství tvořený mědí a cínem. Množství látky rozpuštěné v rozpouštědle určuje, do kterého typu spadá – zda ​​je koncentrované nebo zředěné.

Typy řešení

Existuje několik dělení řešení v závislosti na uvažovaných parametrech. Nejdůležitější z nich je rozdělení na:

1. Nasycený roztok je takový, který byl získán rozpuštěním maximálního možného množství látky v rozpouštědle. To znamená, že za daných tlakových a teplotních podmínek již není možné rozpustit další dispergovanou fázi.
2. Nenasycený roztok je jeden na 100 g, z nichž je při dané teplotě a tlaku ještě možné rozpustit větší množství rozpuštěné látky. Množství přítomné látky ovlivňuje její koncentraci.

Mezi řešeními také rozlišujeme:

1. Zředěný roztok je roztok, ve kterém je množství rozpouštědla výrazně větší než množství rozpuštěné látky. Obvykle se jedná o roztoky s několikaprocentní koncentrací.
2. Koncentrovaný roztok je takový, ve kterém je látkové množství dispergované fáze vzhledem k dispergační fázi desítky procent.
3. Přesycený roztok je specifický systém, ve kterém je přídavné množství látky, které nelze za daných tlakových a teplotních podmínek rozpustit. Tento typ roztoku lze snadno získat opatrným ochlazením nasyceného roztoku. Takové roztoky se vyznačují vysokou nestabilitou a systém může být narušen i silnějším protřepáním nebo vhozením dalšího krystalu látky, čímž dojde k úplné krystalizaci přebytečné látky a přechodu roztoku do nasyceného stavu.

Ke zvýšení nasycení roztoku lze použít několik metod – zvýšit množství rozpuštěné látky, odpařit část rozpouštědla a v případě pevných látek se nasycení také zvýší snížením teploty. V opačné situaci, ke snížení nasycení roztoku, je nejjednodušší přidat do systému více rozpouštědla nebo v případě pevných látek zvýšit teplotu roztoku. Teplotní manévry jsou účinné pro systémy kapalina-pevná látka, protože přímo ovlivňují rozpustnost látky v disperzní fázi.

Rozpustnost

Základní podmínkou pro vznik roztoku, tj. opticky homogenní směsi, je vznik procesu zvaného rozpouštění . Zahrnuje průchod molekul látky do roztoku. Opakem tohoto procesu je vznik pevné krystalické fáze, tj. krystalizace látky. Každá látka má svou specifickou rychlost rozpouštění a účinnost. Můžeme říci, že jedna látka je velmi rozpustná například ve vodě a jiná je ve vodě velmi špatně rozpustná. Rozpustnost je na druhé straně počet gramů látky, která se musí rozpustit, aby se získal nasycený roztok za použití 100 gramů rozpouštědla za daných podmínek tlaku a teploty. Rychlost rozpouštění látky závisí nejen na typu rozpouštědla, ale také na:

1. teplota , protože čím vyšší je teplota, tím větší je energie částic, což následně způsobuje jejich stále častější srážky;
2. mechanické míchání , které usnadňuje míchání částic;
3. jemnost rozpuštěné látky , protože čím větší jemnost, tím snazší je pro částice rozpouštědla proniknout mezi rozpuštěnou látku.

Znalost pojmů rozpustnost nebo úroveň nasycení roztoků umožňuje řešit jednoduché výpočty usnadňující každodenní práci každého chemika. Rozpustnost mnoha látek lze vyčíst z křivek rozpustnosti nalezených v knihách, které ukazují teplotní závislost počtu gramů látky.

Příklady chemických úloh, ve kterých je nutné použít pojem rozpustnosti

Úkol 1.

Rozpustnost látky X ve vodě při dané teplotě je 45 g. Vypočítejte, kolik gramů rozpouštědla je obsaženo v 600 g nasyceného roztoku. Víme, že rozpustnost je 45 g, což znamená, že 45 g látky se rozpustí ve 100 g vody a vznikne nasycený roztok. Hmotnost roztoku je hmotnost látky a hmotnost přítomného rozpouštědla, takže: _roztok = 45 g + 100 g = 145 g S touto znalostí můžeme uspořádat poměr: 145 g roztok – 100 g voda 600 g roztok – mg vody

Úkol 2.

Vypočítejte, kolik gramů chloridu amonného se musí dodatečně rozpustit ve 100 g vody, pokud roztok zahřejete z 50 ^oC na 80 ^oC tak, aby roztok zůstal stále nasycený. Z křivky rozpustnosti chloridu amonného ve vodě lze odečíst následující:

1. Rozpustnost při 50 ^° C je přibližně 48 g.
2. Rozpustnost při 80 ^° C je přibližně 64 g.

Jelikož pojem rozpustnost označuje množství látky rozpuštěné ve 100 g vody, lze snadno vypočítat, že k udržení nasyceného roztoku je zapotřebí další rozpouštění: 64 g – 48 g = 16 g NH ₄ Cl

Úkol 3.

Jaký roztok vznikne, připravíme-li při 60 ^o C roztok sestávající ze 100 g vody a 50 g chloridu amonného? Pomocí křivky rozpustnosti víme, že při 60 ^o C je rozpustnost chloridu amonného: R = 55 g. To znamená, že když se při této teplotě přidá 50 g chloridu amonného do 100 g vody, dalších 5 g se může rozpustit. Takto připravený roztok je tedy nenasycený.