Wat zijn mengsels?

Verdeling van mengsels

1. Als je met het blote oog de verdeling van de componenten in een mengsel niet kunt zien, is het mengsel homogeen . Voorbeelden van dergelijke mengsels zijn mineraalwater, parfums en geurvloeistoffen of lucht.
2. Wanneer de componenten van een mengsel visueel te onderscheiden zijn, zijn het heterogene mengsels. Dergelijke mengsels hebben, zelfs na langdurig schudden of roeren, duidelijk verschillende lagen.

Voorbeelden van heterogene mengsels

De eerste kan water met olie zijn, in welk geval het een mengsel is van twee vloeistoffen die zelfs tijdens het schudden niet met elkaar vermengen, en je kunt gemakkelijk oliedruppels op het wateroppervlak zien drijven. Een ander type heterogeen mengsel is krijtpoeder in water . Het is een vaste stof die in een vloeistof wordt gebracht en daarin niet oplost. Door het mengen ontstaat een slurry die na enige tijd stratificeert en de kalkdeeltjes naar de bodem zinken.

Oplossing

Het is een bepaald type mengsel dat uit ten minste twee componenten bestaat, waarvan er één een oplosmiddel wordt genoemd en de andere daarin opgeloste stoffen worden genoemd. Wanneer twee vloeistoffen of twee gassen worden gemengd, is het oplosmiddel, ook wel bekend als de dispersieve fase, meestal de stof waarvan het grootste deel in oplossing is. De stof in een kleinere hoeveelheid is degene die erin is opgelost. Opgeloste stoffen worden ook wel de gedispergeerde fase genoemd en er kunnen er meer dan één in een oplossing voorkomen. In dergelijke gevallen spreken we van oplossingen met meerdere componenten .

Veelgebruikte oplossingen

In het dagelijks leven is het gebruikelijk om oplossingen van verschillende stoffen in water te vinden, mogelijk in organische oplosmiddelen. In huishoudens worden oplossingen bijvoorbeeld voor verschillende doeleinden gebruikt, waaronder:

• azijn, een 10%oplossing van azijnzuur ,
• voor het desinfecteren van wonden gebruiken we waterstofperoxide, dat wil zeggen een 3%oplossing vanwaterstofperoxide ,
• een andere oplossing – melk – wordt vaak toegevoegd aan koffie of ontbijtgranen.

Voorbeelden van oplossingen in andere materietoestanden zijn onder meer lucht, een mengsel van voornamelijk stikstof, zuurstof, waterdamp en koolstofdioxide, en brons, een vaste oplossing bestaande uit koper en tin. De hoeveelheid stof die in het oplosmiddel is opgelost, bepaalt tot welk type het behoort: of het nu geconcentreerd of verdund is.

Soorten oplossingen

Er zijn verschillende onderverdelingen van oplossingen, afhankelijk van de beschouwde parameters. De belangrijkste hiervan is de indeling in:

1. Een verzadigde oplossing is een oplossing die is verkregen door de maximaal mogelijke hoeveelheid van een stof in een oplosmiddel op te lossen. Dit betekent dat het onder de gegeven druk- en temperatuuromstandigheden niet meer mogelijk is om nog meer van de gedispergeerde fase op te lossen.
2. Een onverzadigde oplossing is één op 100 g waarvan het bij een gegeven temperatuur en druk nog steeds mogelijk is grotere hoeveelheden opgeloste stof op te lossen. De hoeveelheid aanwezige stof beïnvloedt de concentratie.

Onder de oplossingen maken we ook onderscheid tussen:

1. Een verdunde oplossing is een oplossing waarin de hoeveelheid oplosmiddel aanzienlijk groter is dan de hoeveelheid opgeloste stof. Meestal zijn dit oplossingen met een concentratie van enkele procenten.
2. Een geconcentreerde oplossing is een oplossing waarin de hoeveelheid stof van de gedispergeerde fase ten opzichte van de dispergerende fase tientallen procenten bedraagt.
3. Een oververzadigde oplossing is een specifiek systeem waarin er een extra hoeveelheid stof aanwezig is die niet kan worden opgelost onder de gegeven druk- en temperatuuromstandigheden. Dit type oplossing kan gemakkelijk worden verkregen door de verzadigde oplossing zorgvuldig af te koelen. Dergelijke oplossingen worden gekenmerkt door een hoge instabiliteit en het systeem kan zelfs worden verstoord door krachtiger te schudden of een extra kristal van de stof in te gooien, wat resulteert in de volledige kristallisatie van de overtollige stof en de overgang van de oplossing naar de verzadigde toestand.

Er kunnen verschillende methoden worden gebruikt om de verzadiging van een oplossing te vergroten : verhoog de hoeveelheid opgeloste stof, verdamp wat oplosmiddel en, in het geval van vaste stoffen, wordt de verzadiging ook verhoogd door de temperatuur te verlagen. In de tegenovergestelde situatie, om de verzadiging van de oplossing te verminderen, is de eenvoudigste manier om meer oplosmiddel aan het systeem toe te voegen of, in het geval van vaste stoffen, de temperatuur van de oplossing te verhogen. Temperatuurmanoeuvres zijn effectief voor vloeistof-vaste stof-systemen, omdat ze de oplosbaarheid van de stof in de dispergerende fase rechtstreeks beïnvloeden.

Oplosbaarheid

De basisvoorwaarde voor de vorming van een oplossing, dat wil zeggen een optisch homogeen mengsel, is het optreden van een proces dat oplossing wordt genoemd . Het omvat de passage van moleculen van een stof in oplossing. Het omgekeerde van dit proces is de vorming van een vaste kristallijne fase, dat wil zeggen kristallisatie van de stof. Elke stof heeft zijn eigen specifieke oplossnelheid en efficiëntie. We kunnen bijvoorbeeld zeggen dat de ene stof zeer oplosbaar is in water, en de andere zeer slecht oplosbaar in water. Oplosbaarheid daarentegen is het aantal gram van een stof dat moet worden opgelost om een ​​verzadigde oplossing te verkrijgen met behulp van 100 gram oplosmiddel, onder gegeven omstandigheden van druk en temperatuur. De oplossnelheid van een stof hangt niet alleen af ​​van het type oplosmiddel, maar ook van:

1. temperatuur , want hoe hoger de temperatuur, hoe groter de energie van de deeltjes, waardoor ze steeds vaker met elkaar botsen;
2. mechanisch mengen , wat het mengen van deeltjes vergemakkelijkt;
3. fijnheid van de opgeloste stof , want hoe groter de fijnheid, hoe gemakkelijker het is voor de oplosmiddeldeeltjes om tussen de opgeloste stof door te dringen.

Bekendheid met de concepten van oplosbaarheid of het verzadigingsniveau van oplossingen maakt het mogelijk eenvoudige berekeningen op te lossen die het dagelijkse werk van elke chemicus vergemakkelijken. De oplosbaarheid van veel stoffen kun je aflezen uit de oplosbaarheidscurven die je in boeken kunt vinden en die de temperatuurafhankelijkheid van het aantal grammen van een stof laten zien.

Voorbeelden van chemische taken waarbij het concept van oplosbaarheid moet worden gebruikt

Taak 1.

De oplosbaarheid van stof X in water bij een bepaalde temperatuur is 45 g. Bereken hoeveel gram oplosmiddel er in 600 g verzadigde oplossing zit. We weten dat de oplosbaarheid 45 g is, wat betekent dat 45 g van een stof oplost in 100 g water, wat resulteert in een verzadigde oplossing. De massa van de oplossing is de massa van de stof en de massa van het aanwezige oplosmiddel, dus: _oplossing = 45 g + 100 g = 145 g Met deze kennis kunnen we de verhouding regelen: 145 g oplossing – 100 g water 600 g oplossing – mg water

Taak 2.

Bereken hoeveel gram ammoniumchloride er extra moet worden opgelost in 100 g water als je de oplossing verwarmt van 50 ^o C naar 80 ^o C zodat de oplossing alsnog verzadigd blijft. Uit de wateroplosbaarheidscurve van ammoniumchloride kan het volgende worden afgelezen:

1. De oplosbaarheid bij 50 ^o C bedraagt ​​ongeveer 48 g.
2. De oplosbaarheid bij 80 ^o C bedraagt ​​ongeveer 64 g.

Omdat het concept van oplosbaarheid verwijst naar de hoeveelheid van een stof die is opgelost in 100 g water, is het eenvoudig te berekenen dat extra oplossing nodig is om een ​​verzadigde oplossing te behouden: 64 g – 48 g = 16 g NH ₄ Cl

Taak 3.

Welke oplossing ontstaat als een oplossing bestaande uit 100 g water en 50 g ammoniumchloride wordt bereid bij 60 ^o C? Met behulp van de oplosbaarheidscurve weten we dat bij 60 ^o C de oplosbaarheid van ammoniumchloride is: R = 55 g. Dit betekent dat wanneer 50 g ammoniumchloride wordt toegevoegd aan 100 g water bij deze temperatuur, er nog eens 5 g kan oplossen. De aldus bereide oplossing is derhalve onverzadigd.