Čo sú to zmesi?

Delenie zmesí

1. Ak nie je možné voľným okom vidieť rozdelenie zložiek v zmesi, zmes je homogénna . Príkladmi takýchto zmesí sú minerálne vody, parfumy a vonné tekutiny alebo vzduch.
2. Keď sú zložky zmesi vizuálne rozlíšiteľné, ide o heterogénne zmesi. Takéto zmesi, dokonca aj po dlhšom trepaní alebo miešaní, majú zreteľne rôzne vrstvy.

Príklady heterogénnych zmesí

Prvou môže byť voda s olejom , v tomto prípade ide o zmes dvoch kvapalín, ktoré sa ani pri trepaní nezmiešajú a na hladine vody je ľahko vidieť plávať kvapôčky oleja. Ďalším typom heterogénnej zmesi je prášková krieda vo vode . Je to tuhá látka vložená do kvapaliny, ktorá sa v nej nerozpúšťa. Výsledkom miešania je kaša, ktorá sa po určitom čase rozvrství a čiastočky kriedy klesnú na dno.

Riešenie

Ide o zvláštny typ zmesi, ktorá pozostáva minimálne z dvoch zložiek, z ktorých jedna sa nazýva rozpúšťadlo a ostatné látky v nej rozpustené . Keď sa zmiešajú dve kvapaliny alebo dva plyny, rozpúšťadlo, inak známe ako disperzná fáza, je zvyčajne látka, ktorej je v roztoku viac. Látka v menšom množstve je tá, ktorá je v nej rozpustená. Rozpustené látky sa nazývajú aj dispergovaná fáza a v roztoku ich môže byť viac. V takýchto prípadoch hovoríme o viaczložkových riešeniach .

Bežne používané riešenia

Na dennej báze je najbežnejšie nájsť roztoky rôznych látok vo vode, prípadne v organických rozpúšťadlách. V domácnostiach sa napríklad riešenia používajú na rôzne účely, vrátane:

• ocot, 10%roztok kyseliny octovej ,
• na dezinfekciu rán používame peroxid vodíka, tj 3%roztokperoxidu vodíka ,
• iné riešenie – mlieko – sa často pridáva do kávy alebo raňajkových cereálií.

Príklady roztokov v iných skupenstvách zahŕňajú vzduch, ktorý je zmesou hlavne dusíka, kyslíka, vodnej pary a oxidu uhličitého, a bronz, roztok v tuhom stave zložený z medi a cínu. Množstvo látky rozpustenej v rozpúšťadle určuje, do ktorého typu spadá – či je koncentrovaná alebo zriedená.

Typy riešení

Existuje niekoľko delení riešení v závislosti od uvažovaných parametrov. Najdôležitejšie z nich je rozdelenie na:

1. Nasýtený roztok je taký, ktorý sa získal rozpustením maximálneho možného množstva látky v rozpúšťadle. To znamená, že pri daných tlakových a teplotných podmienkach už nie je možné rozpustiť ďalšiu dispergovanú fázu.
2. Nenasýtený roztok je jeden na 100 g, pričom pri danej teplote a tlaku je ešte možné rozpustiť väčšie množstvo rozpustenej látky. Množstvo prítomnej látky ovplyvňuje jej koncentráciu.

Medzi riešeniami tiež rozlišujeme:

1. Zriedený roztok je roztok, v ktorom je množstvo rozpúšťadla výrazne väčšie ako množstvo rozpustenej látky. Zvyčajne ide o roztoky s niekoľkopercentnou koncentráciou.
2. Koncentrovaný roztok je taký, v ktorom množstvo látky v dispergovanej fáze v pomere k dispergujúcej fáze je desiatky percent.
3. Presýtený roztok je špecifický systém, v ktorom je dodatočné množstvo látky, ktoré sa za daných tlakových a teplotných podmienok nemôže rozpustiť. Tento typ roztoku možno ľahko získať opatrným ochladením nasýteného roztoku. Takéto roztoky sa vyznačujú vysokou nestabilitou a systém môže byť narušený aj intenzívnejším trepaním alebo vhodením ďalšieho kryštálu látky, čo vedie k úplnej kryštalizácii prebytočnej látky a prechodu roztoku do nasýteného stavu.

Na zvýšenie nasýtenia roztoku možno použiť niekoľko metód – zvýšiť množstvo rozpustenej látky, odpariť časť rozpúšťadla a v prípade pevných látok sa nasýtenie zvýši aj znížením teploty. V opačnej situácii, aby sa znížilo nasýtenie roztoku, je najjednoduchším spôsobom pridať do systému viac rozpúšťadla alebo v prípade pevných látok zvýšiť teplotu roztoku. Teplotné manévre sú účinné pre systémy kvapalina-pevná látka, pretože priamo ovplyvňujú rozpustnosť látky v disperznej fáze.

Rozpustnosť

Základnou podmienkou pre vznik roztoku, teda opticky homogénnej zmesi, je vznik procesu nazývaného rozpúšťanie . Zahŕňa prechod molekúl látky do roztoku. Opakom tohto procesu je tvorba tuhej kryštalickej fázy, tj kryštalizácia látky. Každá látka má svoju špecifickú rýchlosť rozpúšťania a účinnosť. Môžeme povedať, že jedna látka je napríklad veľmi rozpustná vo vode a iná veľmi zle rozpustná vo vode. Na druhej strane rozpustnosť je počet gramov látky, ktoré sa musia rozpustiť, aby sa získal nasýtený roztok s použitím 100 gramov rozpúšťadla za daných podmienok tlaku a teploty. Rýchlosť rozpúšťania látky závisí nielen od typu rozpúšťadla, ale aj od:

1. teplota , keďže čím vyššia je teplota, tým väčšia je energia častíc, čo následne spôsobuje, že sa čoraz častejšie zrážajú;
2. mechanické miešanie , ktoré uľahčuje miešanie častíc;
3. jemnosť rozpustenej látky , pretože čím väčšia je jemnosť, tým ľahšie častice rozpúšťadla prenikajú medzi rozpustenú látku.

Znalosť pojmov rozpustnosť či úroveň nasýtenia roztokov umožňuje riešiť jednoduché výpočty uľahčujúce každodennú prácu každého chemika. Rozpustnosť mnohých látok sa dá vyčítať z kriviek rozpustnosti nájdených v knihách, ktoré ukazujú teplotnú závislosť počtu gramov látky.

Príklady chemických úloh, pri ktorých sa musí použiť pojem rozpustnosť

Úloha 1.

Rozpustnosť látky X vo vode pri danej teplote je 45 g. Vypočítajte, koľko gramov rozpúšťadla obsahuje 600 g nasýteného roztoku. Vieme, že rozpustnosť je 45 g, čo znamená, že 45 g látky sa rozpustí v 100 g vody, čím vznikne nasýtený roztok. Hmotnosť roztoku je hmotnosť látky a hmotnosť prítomného rozpúšťadla, takže: _roztok = 45 g + 100 g = 145 g S týmito poznatkami môžeme usporiadať pomer: 145 g roztok – 100 g voda 600 g roztok – mg vody

Úloha 2.

Vypočítajte, koľko gramov chloridu amónneho sa musí dodatočne rozpustiť v 100 g vody, ak roztok zohrejete z 50 ^oC na 80 ^oC tak, aby roztok zostal stále nasýtený. Z krivky rozpustnosti chloridu amónneho vo vode možno odčítať nasledovné:

1. Rozpustnosť pri 50 ^° C je približne 48 g.
2. Rozpustnosť pri 80 ^° C je približne 64 g.

Keďže pojem rozpustnosť sa týka množstva látky rozpustenej v 100 g vody, je ľahké vypočítať, že na udržanie nasýteného roztoku je potrebné ďalšie rozpustenie: 64 g – 48 g = 16 g NH ₄ Cl

Úloha 3.

Aký roztok vznikne, ak sa pri 60 ^o C pripraví roztok zo 100 g vody a 50 g chloridu amónneho? Pomocou krivky rozpustnosti vieme, že pri 60 ^o C je rozpustnosť chloridu amónneho: R = 55 g. To znamená, že keď sa do 100 g vody pri tejto teplote pridá 50 g chloridu amónneho, ďalších 5 g sa môže rozpustiť. Takto pripravený roztok je teda nenasýtený.