Le sostanze pure non si trovano quasi mai in natura. Fondamentalmente si presentano sotto forma di miscele in grado di formare sistemi omogenei o eterogenei.
Caratteristiche di soluzioni reali
Le soluzioni vere sono un tipo di sistemi dispersi che hanno una maggiore resistenza tra il mezzo di dispersione e la fase dispersa.
Cristalli di diverse dimensioni possono essere ottenuti da qualsiasi sostanza chimica. In ogni caso avranno la stessa struttura interna: reticolo cristallino ionico o molecolare.
Dissolvi
Nel processo di dissoluzione dei grani di cloruro di sodio e zucchero in acqua, si forma una soluzione ionica e molecolare. A seconda del grado di frammentazione, la sostanza può essere nella forma:
- particelle macroscopiche visibili più grandi di 0,2 mm;
- Le particelle microscopiche di dimensioni inferiori a 0,2 mm possono essere catturate solo con un microscopio.
Le soluzioni vere e colloidali differiscono per la dimensione delle particelle del soluto. I cristalli invisibili al microscopio sono chiamati particelle colloidali e lo stato risultante è chiamato soluzione colloidale.
Fase di soluzione
In molti casi, le vere soluzioni sono sistemi frantumati (dispersi) di tipo omogeneo. Contengono una fase continua continua - un mezzo di dispersione e particelle frantumate di una certa forma e dimensione (fase dispersa). In che modo le soluzioni colloidali differiscono dai sistemi reali?
La differenza principale è la dimensione delle particelle. I sistemi colloidali dispersi sono considerati eterogenei, poiché è impossibile rilevare il limite di fase al microscopio ottico.
Soluzioni vere: questa è l'opzione quando nell'ambiente una sostanza si presenta sotto forma di ioni o molecole. Si riferiscono a soluzioni omogenee monofase.
La dissoluzione reciproca del mezzo di dispersione e della sostanza dispersa è considerata un prerequisito per la formazione di sistemi dispersi. Ad esempio, cloruro di sodio e saccarosio sono insolubili in benzene e cherosene, quindi soluzioni colloidali non si formano in tale solvente.
Classificazione dei sistemi dispersi
Come sono divisi i sistemi dispersi? Soluzioni vere, i sistemi colloidali differiscono in diversi modi.
Esiste una divisione dei sistemi dispersi in base allo stato di aggregazione del mezzo e della fase dispersa, alla formazione o assenza di interazione tra di loro.
Caratteristiche
Ci sono alcune caratteristiche quantitative della dispersione di una sostanza. Innanzitutto si distingue il grado di dispersione. Questo valore è il reciproco della dimensione delle particelle. Lei ècaratterizza il numero di particelle che possono essere poste in fila a una distanza di un centimetro.
Nel caso in cui tutte le particelle abbiano la stessa dimensione, si forma un sistema monodisperso. Con particelle disuguali della fase dispersa, si forma un sistema polidisperso.
Con l'aumento della dispersione di una sostanza, i processi che si verificano nella superficie interfacciale aumentano in essa. Ad esempio, aumenta la superficie specifica della fase dispersa, aumenta l'effetto fisico-chimico del mezzo all'interfaccia tra due fasi.
Varianti di sistemi dispersi
A seconda della fase in cui si troverà il soluto, si distinguono diverse varianti di sistemi dispersi.
Gli aerosol sono sistemi dispersi in cui il mezzo disperso si presenta in forma gassosa. Le nebbie sono aerosol aventi una fase liquida dispersa. Fumo e polvere sono generati dalla fase solida dispersa.
La schiuma è una dispersione in un liquido di una sostanza gassosa. I liquidi nelle schiume degenerano in film che separano le bolle di gas.
Le emulsioni sono sistemi dispersi, in cui un liquido viene distribuito sul volume di un altro senza dissolversi in esso.
Le sospensioni o sospensioni sono sistemi a bassa dispersione in cui le particelle solide si trovano in un liquido. Le soluzioni colloidali o sol in un sistema di dispersione acquosa sono dette idrosol.
A seconda della presenza (assenza) tra le particelle della fase dispersa, si distinguono sistemi liberamente dispersi o coerentemente dispersi. Al primo gruppocomprendono liosol, aerosol, emulsioni, sospensioni. In tali sistemi non ci sono contatti tra le particelle e la fase dispersa. Si muovono liberamente in soluzione sotto l'influenza della gravità.
I sistemi coesivi-dispersi sorgono in caso di contatto di particelle con una fase dispersa, a seguito della quale si formano strutture a forma di griglia o intelaiatura. Tali sistemi colloidali sono chiamati gel.
Il processo di gelificazione (gelatinizzazione) è la trasformazione di un sol in un gel, basato su una diminuzione della stabilità del sol originale. Esempi di sistemi dispersi legati sono sospensioni, emulsioni, polveri, schiume. Includono anche il suolo formatosi nel processo di interazione di sostanze organiche (humus) e minerali del suolo.
I sistemi a dispersione capillare sono caratterizzati da una massa continua di materia che penetra nei capillari e nei pori. Sono considerati tessuti, diverse membrane, legno, cartone, carta.
Le soluzioni vere sono sistemi omogenei composti da due componenti. Possono esistere in solventi di diverso stato di aggregazione. Un solvente è una sostanza assunta in eccesso. Un componente preso in quantità insufficiente è considerato un soluto.
Caratteristiche delle soluzioni
Le leghe dure sono anche soluzioni in cui vari metalli agiscono come mezzo e componente disperso. Da un punto di vista pratico, di particolare interesse sono tali miscele liquide in cui il liquido agisce come solvente.
Da numerosi inorganicisolvente di particolare interesse è l'acqua. Quasi sempre, una vera soluzione si forma quando le particelle di un soluto vengono mescolate con acqua.
Tra i composti organici, le seguenti sostanze sono ottimi solventi: etanolo, metanolo, benzene, tetracloruro di carbonio, acetone. A causa del movimento caotico delle molecole o degli ioni del componente disciolto, passano parzialmente nella soluzione, formando un nuovo sistema omogeneo.
Le sostanze differiscono nella loro capacità di formare soluzioni. Alcuni possono essere mescolati tra loro in quantità illimitate. Un esempio è la dissoluzione dei cristalli di sale in acqua.
L'essenza del processo di dissoluzione dal punto di vista della teoria cinetica molecolare è che dopo l'introduzione di cristalli di cloruro di sodio nel solvente, si dissocia in cationi di sodio e anioni di cloro. Le particelle cariche oscillano, le collisioni con le particelle del solvente stesso portano alla transizione degli ioni nel solvente (legame). A poco a poco, altre particelle vengono collegate al processo, lo strato superficiale viene distrutto, il cristallo di sale si dissolve in acqua. La diffusione consente la distribuzione delle particelle di una sostanza in tutto il volume del solvente.
Tipi di soluzioni reali
La vera soluzione è un sistema diviso in diversi tipi. Esiste una classificazione di tali sistemi in acquosi e non acquosi in base al tipo di solvente. Sono anche classificati secondo la variante del soluto in alcali, acidi, sali.
Mangiadiversi tipi di soluzioni reali in relazione alla corrente elettrica: non elettroliti, elettroliti. A seconda della concentrazione del soluto, possono essere diluiti o concentrati.
Le vere soluzioni di sostanze a basso peso molecolare dal punto di vista termodinamico si dividono in reali e ideali.
Tali soluzioni possono essere a dispersione ionica, così come sistemi a dispersione molecolare.
Saturazione delle soluzioni
A seconda di quante particelle entrano in soluzione, ci sono soluzioni supersature, insature e sature. Una soluzione è un sistema omogeneo liquido o solido, costituito da più componenti. In qualsiasi sistema del genere è necessariamente presente un solvente, oltre a un soluto. Quando alcune sostanze vengono disciolte, viene rilasciato calore.
Un tale processo conferma la teoria delle soluzioni, secondo la quale la dissoluzione è considerata un processo fisico e chimico. C'è una divisione del processo di solubilità in tre gruppi. Le prime sono quelle sostanze che sono in grado di dissolversi in una quantità di 10 g in 100 g di solvente, sono dette altamente solubili.
Le sostanze sono considerate scarsamente solubili se meno di 10 g si dissolvono in 100 g del componente, le altre sono dette insolubili.
Conclusione
I sistemi costituiti da particelle di diverso stato di aggregazione, dimensioni delle particelle, sono necessari per la normale vita umana. Vengono utilizzate soluzioni colloidali vere, discusse sopraproduzione di farmaci, produzione alimentare. Conoscendo la concentrazione di un soluto, puoi preparare autonomamente la soluzione necessaria, ad esempio alcol etilico o acido acetico, per vari scopi nella vita di tutti i giorni. A seconda dello stato di aggregazione del soluto e del solvente, i sistemi risultanti hanno determinate caratteristiche fisiche e chimiche.
