Що таке суміші?

Поділ сумішей

1. Якщо неозброєним оком не видно поділ компонентів у суміші, то суміш однорідна . Прикладами таких сумішей є мінеральна вода, духи та ароматичні рідини або повітря.
2. Якщо компоненти суміші візуально розрізняються, то це неоднорідна суміш. Такі суміші навіть після тривалого збовтування або перемішування явно мають різні шари.

Приклади неоднорідних сумішей

Перший може бути вода з маслом , в цьому випадку це суміш двох рідин, які не змішуються навіть під час струшування, і крапельки масла можна легко побачити, плаваючи на поверхні води. Інший вид гетерогенної суміші – порошкоподібна крейда у воді . Це тверда речовина, введена в рідину, яка не розчиняється в ній. У результаті перемішування утворюється кашка, яка через деякий час розшаровується, а частинки крейди опускаються на дно.

Рішення

Це особливий тип суміші, що складається принаймні з двох компонентів, один з яких називається розчинником , а інші називають розчиненими в ньому речовинами. Коли змішуються дві рідини або два гази, розчинником, інакше відомим як дисперсійна фаза, зазвичай є речовина, яка міститься більше в розчині. Речовина в меншій кількості розчинена в ньому. Розчинені речовини також називають дисперсною фазою, і в розчині їх може бути більше однієї. У таких випадках говорять про багатокомпонентні розчини .

Часто використовувані розчини

У повсякденному житті найчастіше зустрічаються розчини різних речовин у воді, можливо, в органічних розчинниках. У домогосподарствах, наприклад, розчини використовуються для різних цілей, зокрема:

• оцет, 10%розчин оцтової кислоти ,
• ми використовуємо для дезінфекції ран перекис водню, тобто 3%розчинперекису водню ,
• інше рішення – молоко – часто додають в каву або сухі сніданки.

Приклади розчинів в інших агрегатних станах включають повітря, яке є сумішшю переважно азоту, кисню, водяної пари та вуглекислого газу, і бронзу, твердий розчин, що складається з міді та олова. Кількість речовини, розчиненої в розчиннику, визначає, до якого типу він відноситься – до концентрованого чи розведеного.

Види розчинів

Існує кілька підрозділів розчинів в залежності від розглянутих параметрів. Найважливішим з них є поділ на:

1. Насичений розчин — розчин, отриманий шляхом розчинення максимально можливої ​​кількості речовини в розчиннику. Це означає, що неможливо більше розчинити дисперсну фазу за заданих умов тиску та температури.
2. Ненасичений розчин – це розчин на 100 г, у якому за даної температури та тиску все ще можна розчинити більшу кількість розчиненої речовини. Кількість присутньої речовини впливає на її концентрацію.

Серед рішень ми також виділяємо:

1. Розбавлений розчин — це розчин, у якому кількість розчинника значно перевищує кількість розчиненої речовини. Зазвичай це розчини з кількома відсотками концентрації.
2. Концентрованим називають такий розчин, у якому кількість речовини дисперсної фази по відношенню до дисперсійної фази становить десятки відсотків.
3. Перенасичений розчин — це специфічна система, в якій є додаткова кількість речовини, яка не може розчинитися за заданих умов тиску і температури. Цей тип розчину можна легко отримати шляхом ретельного охолодження насиченого розчину. Такі розчини характеризуються високою нестійкістю, і систему можна порушити навіть більш інтенсивним струшуванням або вкиданням додаткового кристала речовини, що призводить до повної кристалізації надлишку речовини та переходу розчину в насичений стан.

Для збільшення насиченості розчину можна використовувати кілька методів : збільшити кількість розчиненої речовини, випарувати частину розчинника, а у випадку твердих речовин насиченість також збільшити шляхом зниження температури. У протилежній ситуації, щоб зменшити насиченість розчину, найпростіше додати до системи більше розчинника або, у випадку твердих речовин, підвищити температуру розчину. Температурні маневри ефективні для систем рідина-тверде, оскільки безпосередньо впливають на розчинність речовини в дисперсійній фазі.

Розчинність

Основною умовою утворення розчину, тобто оптично однорідної суміші, є протікання процесу, який називається розчиненням . Він передбачає перехід молекул речовини в розчин. Зворотним процесом є утворення твердої кристалічної фази, тобто кристалізація речовини. Кожна речовина має свою специфічну швидкість розчинення та ефективність. Можна сказати, що одна речовина, наприклад, дуже добре розчиняється у воді, а інша – дуже погано. З іншого боку, розчинність — це кількість грамів речовини, які необхідно розчинити, щоб отримати насичений розчин, використовуючи 100 грамів розчинника, за заданих умов тиску та температури. Швидкість розчинення речовини залежить не тільки від типу розчинника, а й від:

1. температура , оскільки чим вища температура, тим більша енергія частинок, що, у свою чергу, спричиняє їх дедалі частіші зіткнення;
2. механічне змішування , що полегшує змішування частинок;
3. тонкість розчиненої речовини , тому що чим більша тонкість, тим легше частинкам розчинника проникнути між розчиненою речовиною.

Знайомство з поняттями розчинності або рівня насиченості розчинів дає змогу розв’язувати прості розрахунки, що полегшує щоденну роботу кожного хіміка. Розчинність багатьох речовин можна прочитати з кривих розчинності, знайдених у книгах, які показують температурну залежність кількості грамів речовини.

Приклади хімічних задач, у яких необхідно використовувати поняття розчинності

Завдання 1.

Розчинність речовини X у воді за даної температури становить 45 г. Обчисліть, скільки грамів розчинника міститься в 600 г насиченого розчину. Ми знаємо, що розчинність становить 45 г, це означає, що 45 г речовини розчиняється в 100 г води, в результаті чого виходить насичений розчин. Маса розчину дорівнює масі речовини та масі наявного розчинника, отже: _розчин = 45 г + 100 г = 145 г. З цими знаннями ми можемо визначити співвідношення: 145 г розчину – 100 г води 600 г розчин – мг води

Завдання 2.

Обчисліть, скільки грамів амоній хлориду необхідно додатково розчинити в 100 г води, якщо нагріти розчин від 50 ^о С до 80 ^о С так, щоб розчин залишався насиченим. На кривій розчинності хлориду амонію у воді можна прочитати наступне:

1. Розчинність при 50 ^o C становить приблизно 48 г.
2. Розчинність при 80 ^o C становить приблизно 64 г.

Оскільки поняття розчинності стосується кількості речовини, розчиненої в 100 г води, легко підрахувати, що для підтримки насиченого розчину потрібно додаткове розчинення: 64 г – 48 г = 16 г NH ₄ Cl

Завдання 3.

Який розчин утвориться, якщо при 60 ^о С приготувати розчин, що складається з 100 г води і 50 г амоній хлориду? Користуючись кривою розчинності, знаємо, що при 60 ^о С розчинність амоній хлориду становить: R = 55 г. Це означає, що при додаванні 50 г хлориду амонію до 100 г води при цій температурі можуть розчинитися додаткові 5 г. Тому отриманий таким чином розчин є ненасиченим.