สารผสมคืออะไร?

การแบ่งส่วนผสม

1. หากมองด้วยตาเปล่า เราไม่สามารถมองเห็นการแบ่งส่วนประกอบต่างๆ ในส่วนผสมได้ แสดง ว่าส่วนผสมนั้นเป็นเนื้อเดียวกัน ตัวอย่างของสารผสมดังกล่าว ได้แก่ น้ำแร่ น้ำหอม และของเหลวที่มีกลิ่นหอมหรืออากาศ
2. เมื่อส่วนประกอบต่างๆ ของสารผสมสามารถแยกแยะได้ด้วยสายตา แสดงว่าคุณเป็นสารผสมที่ต่างกัน สารผสมดังกล่าวแม้จะเขย่าหรือกวนเป็นเวลานาน แต่ก็ยังมีชั้นที่แตกต่างกันอย่างชัดเจน

ตัวอย่างของสารผสมที่ต่างกัน

อย่างแรกอาจเป็น น้ำกับน้ำมัน ซึ่งในกรณีนี้เป็นส่วนผสมของของเหลวสองชนิดที่ไม่ผสมกันแม้ในระหว่างการเขย่า และสามารถมองเห็นหยดน้ำมันลอยอยู่บนผิวน้ำได้ง่าย ส่วนผสมที่ต่างกันอีกประเภทหนึ่งคือ ชอล์กผงในน้ำ มันเป็นของแข็งที่ถูกใส่เข้าไปในของเหลวที่ไม่ละลายในนั้น การผสมจะทำให้เกิดเป็นสารละลาย ซึ่งหลังจากผ่านไประยะหนึ่ง อนุภาคของชอล์กก็จะจมลงไปที่ด้านล่าง

สารละลาย

เป็นส่วนผสมประเภทเฉพาะที่ประกอบด้วยส่วนประกอบอย่างน้อยสองส่วน โดยชนิดหนึ่งเรียกว่า ตัวทำละลาย และอีกชนิดหนึ่งเรียกว่าสาร ที่ละลายอยู่ในนั้น . เมื่อของเหลวสองชนิดหรือก๊าซสองชนิดผสมกัน ตัวทำละลายหรือที่เรียกว่าเฟสการกระจายตัว มักจะเป็นสารที่มีสารละลายมากกว่า สารในปริมาณที่น้อยกว่าคือสารที่ละลายอยู่ในนั้น สารที่ละลายเรียกอีกอย่างว่าเฟสกระจายตัวและอาจมีมากกว่าหนึ่งในนั้นในสารละลาย ในกรณีเช่นนี้ เราพูดถึง โซลูชันที่มีหลายองค์ประกอบ

โซลูชั่นที่ใช้กันทั่วไป

ในแต่ละวัน เป็นเรื่องปกติที่จะค้นหาสารละลายของสารต่างๆ ในน้ำ ซึ่งอาจอยู่ในตัวทำละลายอินทรีย์ ตัวอย่างเช่น ในครัวเรือน มีการใช้วิธีแก้ปัญหาเพื่อวัตถุประสงค์ต่างๆ ได้แก่:

• น้ำส้มสายชู สารละลาย กรดอะซิติก 10%,
• เราใช้ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ในการฆ่าเชื้อบาดแผล เช่น สารละลายไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ 3%
• วิธีแก้ปัญหาอื่น – นม – มักถูกเติมลงในกาแฟหรือซีเรียลอาหารเช้า

ตัวอย่างของสารละลายในสถานะอื่นๆ ของสสาร ได้แก่ อากาศ ซึ่งเป็นส่วนผสมของไนโตรเจน ออกซิเจน ไอน้ำ และคาร์บอนไดออกไซด์เป็นส่วนใหญ่ และทองแดง ซึ่งเป็นสารละลายโซลิดสเตตที่ประกอบด้วยทองแดงและดีบุก ปริมาณของสารที่ละลายในตัวทำละลายเป็นตัวกำหนดประเภทของสารที่ละลาย ไม่ว่าจะเป็นสารเข้มข้นหรือเจือจาง

ประเภทของโซลูชั่น

โซลูชันมีหลายประเภทขึ้นอยู่กับพารามิเตอร์ที่พิจารณา สิ่งที่สำคัญที่สุดคือการแบ่งออกเป็น:

1. สารละลายอิ่มตัว คือสารละลายที่ได้โดยการละลายปริมาณสารในตัวทำละลายให้ได้มากที่สุด ซึ่งหมายความว่าไม่สามารถละลายเฟสที่กระจายตัวได้อีกภายใต้สภาวะความดันและอุณหภูมิที่กำหนด
2. สารละลายไม่อิ่มตัว คือหนึ่งใน 100 กรัม ซึ่งที่อุณหภูมิและความดันที่กำหนด ยังคงสามารถละลายตัวถูกละลายในปริมาณที่มากขึ้นได้ ปริมาณของสารที่มีอยู่ส่งผลต่อความเข้มข้นของสาร

ในบรรดาโซลูชันต่างๆ เรายังแยกแยะระหว่าง:

1. สารละลายเจือจางคือสารละลายที่มีปริมาณตัวทำละลายมากกว่าปริมาณตัวถูกละลายอย่างมาก โดยปกติแล้วจะเป็นสารละลายที่มีความเข้มข้นเพียงไม่กี่เปอร์เซ็นต์
2. สารละลายเข้มข้นคือสารละลายที่มีปริมาณของสารในระยะการกระจายตัวสัมพันธ์กับระยะการกระจายตัวเป็นสิบเปอร์เซ็นต์
3. สารละลายอิ่มตัวยวดยิ่งเป็นระบบเฉพาะซึ่งมีสารเพิ่มเติมที่ไม่สามารถละลายได้ภายใต้สภาวะความดันและอุณหภูมิที่กำหนด สารละลายประเภทนี้สามารถหาได้ง่ายโดยการทำให้สารละลายอิ่มตัวเย็นลงอย่างระมัดระวัง สารละลายดังกล่าวมีลักษณะเฉพาะคือความไม่เสถียรสูง และระบบอาจถูกรบกวนได้แม้จะเขย่าแรงขึ้นหรือใส่ผลึกของสารเพิ่มเติม ส่งผลให้มีการตกผลึกของสารส่วนเกินอย่างสมบูรณ์และการเปลี่ยนสารละลายไปสู่สถานะอิ่มตัว

สามารถใช้หลายวิธีในการเพิ่มความอิ่มตัวของสารละลาย – เพิ่มปริมาณตัวถูกละลาย ระเหยตัวทำละลายบางส่วน และในกรณีของของแข็ง ความอิ่มตัวจะเพิ่มขึ้นด้วย การลดอุณหภูมิ ในสถานการณ์ตรงกันข้าม เพื่อลดความอิ่มตัวของสารละลาย วิธีที่ง่ายที่สุดคือการเติมตัวทำละลายให้กับระบบมากขึ้น หรือในกรณีของของแข็ง จะเพิ่มอุณหภูมิของสารละลาย การควบคุมอุณหภูมิมีประสิทธิผลสำหรับระบบของเหลว-ของแข็ง เนื่องจากส่งผลโดยตรงต่อความสามารถในการละลายของสารในเฟสการกระจายตัว

ความสามารถในการละลาย

เงื่อนไขพื้นฐานสำหรับการก่อตัวของสารละลาย กล่าวคือ ส่วนผสมที่เป็นเนื้อเดียวกันเชิงแสง คือการเกิดขึ้นของกระบวนการที่เรียกว่าการละลาย มันเกี่ยวข้องกับการผ่านของโมเลกุลของสารไปสู่สารละลาย สิ่งที่ตรงกันข้ามของกระบวนการนี้คือการก่อตัวของเฟสผลึกแข็ง กล่าวคือ การตกผลึกของสาร สารแต่ละชนิดมีอัตราการละลายและประสิทธิภาพเฉพาะของตัวเอง เราสามารถพูดได้ว่าสารตัวหนึ่งละลายในน้ำได้ดีมาก และอีกตัวหนึ่งละลายได้ในน้ำได้ต่ำมาก ความสามารถในการละลายคือ จำนวนกรัมของสารที่ต้องละลายเพื่อให้ได้สารละลายอิ่มตัวโดยใช้ตัวทำละลาย 100 กรัม ภายใต้สภาวะความดันและอุณหภูมิที่กำหนด อัตราการละลายของสารไม่เพียงแต่ขึ้นอยู่กับชนิดของตัวทำละลายเท่านั้น แต่ยังขึ้นอยู่กับ:

1. อุณหภูมิ ยิ่งอุณหภูมิสูงขึ้น พลังงานของอนุภาคก็จะยิ่งมากขึ้น ซึ่งส่งผลให้พวกมันชนกันบ่อยขึ้นเรื่อยๆ
2. การผสมเชิงกล ซึ่งอำนวยความสะดวกในการผสมอนุภาค
3. ความละเอียดของตัวถูกละลาย เพราะยิ่งความละเอียดมากเท่าไร อนุภาคของตัวทำละลายก็จะทะลุผ่านระหว่างตัวถูกละลายได้ง่ายขึ้นเท่านั้น

ความคุ้นเคยกับแนวคิดเรื่องความสามารถในการละลายหรือระดับความอิ่มตัวของสารละลายทำให้สามารถแก้ปัญหาการคำนวณง่ายๆ ที่ช่วยอำนวยความสะดวกในการทำงานประจำวันของนักเคมีทุกคนได้ ความสามารถในการละลายของสารหลายชนิดสามารถอ่านได้จากกราฟความสามารถในการละลายที่พบในหนังสือ ซึ่งแสดงอุณหภูมิที่ขึ้นอยู่กับจำนวนกรัมของสาร

ตัวอย่างงานทางเคมีที่ต้องใช้แนวคิดเรื่องการละลาย

ภารกิจที่ 1

ความสามารถในการละลายของสาร X ในน้ำที่อุณหภูมิที่กำหนดคือ 45 กรัม คำนวณจำนวนตัวทำละลายที่มีอยู่ในสารละลายอิ่มตัว 600 กรัม เรารู้ว่าความสามารถในการละลายคือ 45 กรัม ซึ่งหมายความว่าสาร 45 กรัมละลายในน้ำ 100 กรัม ทำให้เกิดสารละลายอิ่มตัว มวลของสารละลายคือมวลของสารและมวลของตัวทำละลายที่มีอยู่ ดังนั้น: _{สารละลาย} = 45 กรัม + 100 กรัม = 145 กรัม ด้วยความรู้นี้ เราสามารถจัดอัตราส่วนได้: สารละลาย 145 กรัม – น้ำ 100 กรัม 600 กรัม สารละลาย – มก. น้ำ

ภารกิจที่ 2

คำนวณว่าจะต้องละลายแอมโมเนียมคลอไรด์กี่กรัมในน้ำ 100 กรัม หากคุณให้ความร้อนสารละลายจาก 50 ^o C ถึง 80 ^o C เพื่อให้สารละลายยังคงอิ่มตัว ข้อมูลต่อไปนี้สามารถอ่านได้จากกราฟความสามารถในการละลายน้ำของแอมโมเนียมคลอไรด์:

1. ความสามารถในการละลายที่ 50 ^o C อยู่ที่ประมาณ 48 กรัม
2. ความสามารถในการละลายที่ 80 ^o C อยู่ที่ประมาณ 64 กรัม

เนื่องจากแนวคิดเรื่องความสามารถในการละลายหมายถึงปริมาณของสารที่ละลายในน้ำ 100 กรัม จึงเป็นเรื่องง่ายที่จะคำนวณว่าจำเป็นต้องละลายเพิ่มเติมเพื่อรักษาสารละลายอิ่มตัวไว้: 64 ก. – 48 ก. = 16 ก. NH ₄ Cl

ภารกิจที่ 3

สารละลายข้อใดจะเกิดขึ้นหากเตรียมสารละลายที่ประกอบด้วยน้ำ 100 กรัม และแอมโมเนียมคลอไรด์ 50 กรัมที่อุณหภูมิ 60 ^o C เมื่อใช้กราฟความสามารถในการละลาย เรารู้ว่าที่อุณหภูมิ 60 ^o C ความสามารถในการละลายของแอมโมเนียมคลอไรด์คือ: R = 55 กรัม ซึ่งหมายความว่าเมื่อเติมแอมโมเนียมคลอไรด์ 50 กรัมลงในน้ำ 100 กรัมที่อุณหภูมินี้ อาจละลายได้อีก 5 กรัม สารละลายที่เตรียมไว้จึงไม่อิ่มตัว