Ar gamtoje yra daug chemiškai grynų medžiagų? Kas yra jūros vanduo, pienas, plieninė viela – atskiros medžiagos, ar jos susideda iš kelių komponentų? Mūsų straipsnyje mes susipažinsime su tirpalų savybėmis - labiausiai paplitusiomis fizikinėmis ir cheminėmis sistemomis, kurių sudėtis yra kintama. Juose gali būti keletas komponentų. Taigi pienas yra organinis tirpalas, kuriame yra vandens, riebalų lašų, b altymų molekulių ir mineralinių druskų. Kas yra sprendimas ir kaip jį gauti? Į šį ir kitus klausimus atsakysime savo straipsnyje.
Sprendimų naudojimas ir jų vaidmuo gamtoje
Metabolizmas biogeocenozėse vyksta vandenyje ištirpusių junginių sąveikos forma. Pavyzdžiui, dirvožemio tirpalo įsisavinimas augalų šaknimis, krakmolo kaupimasis dėl fotosintezės augaluose, gyvūnų ir žmonių virškinimo procesai – visa tai yra reakcijos, vykstančios cheminiuose tirpaluose. Neįmanoma įsivaizduoti šiuolaikinių pramonės šakų: kosmoso ir orlaivių pramonės, karinės pramonės, branduolinės energetikosnenaudojant lydinių – tvirti sprendimai su unikaliomis techninėmis charakteristikomis. Kelios dujos taip pat gali sudaryti mišinius, kuriuos galime vadinti tirpalais. Pavyzdžiui, oras yra fizinė ir cheminė sistema, kurioje yra tokių komponentų kaip azotas, deguonis, anglies dioksidas ir kt.
Kas yra sprendimas?
Sumaišę sulfato rūgštį ir vandenį, gauname jos vandeninį tirpalą. Apsvarstykite, iš ko jis susideda. Rasime tirpiklį – vandenį, tirpiklį – sieros rūgštį ir jų sąveikos produktus. Tai vandenilio katijonai, hidrosulfato ir sulfato jonai. Fizikinės ir cheminės sistemos, kurią sudaro tirpiklis ir komponentai, sudėtis priklausys ne tik nuo to, kuri medžiaga yra tirpiklis.
Paprasčiausias ir svarbiausias tirpiklis yra vanduo. Didelę reikšmę turi ir ištirpusių komponentų pobūdis. Juos galima grubiai suskirstyti į tris grupes. Tai praktiškai netirpūs junginiai, mažai tirpūs ir labai tirpūs. Paskutinė grupė yra pati svarbiausia. Tai apima daugumą druskų, rūgščių, šarmų, alkoholių, monosacharidų. Blogai tirpūs junginiai taip pat gana dažni gamtoje. Tai gipsas, azotas, metanas, deguonis. Vandenyje praktiškai netirpūs metalai, tauriosios dujos: argonas, helis ir kt., žibalas, alyvos.
Kaip kiekybiškai įvertinti junginio tirpumą
Sotaus tirpalo koncentracija yra svarbiausia reikšmė, rodanti medžiagos tirpumą. Jiišreiškiama dydžiu, lygia junginio masei 100 g tirpalo. Pavyzdžiui, dezinfekcinė medicinos priemonė – salicilo alkoholis vaistinėse parduodamas 1% alkoholio tirpalo pavidalu. Tai reiškia, kad 100 g tirpalo yra 1 gramas veikliosios medžiagos. Kokia yra didžiausia natrio chlorido masė, kurią tam tikroje temperatūroje galima ištirpinti 100 g tirpiklio? Atsakymą į šį klausimą galite rasti naudodami specialią kietųjų junginių tirpumo kreivių lentelę. Taigi, esant 10 ⁰С temperatūrai, 100 g vandens galima ištirpinti 38 g valgomosios druskos, 80 ⁰С - 40 g medžiagos. Kaip tirpalą praskiesti? Į jį reikia įpilti tam tikrą kiekį vandens. Fizikinės ir cheminės sistemos koncentraciją galima padidinti išgarinant tirpalą arba į jį įpilant tam tikrą ištirpusio junginio dalį.
Sprendimų tipai
Esant tam tikrai temperatūrai, sistema gali būti pusiausvyroje su ištirpusiu junginiu nuosėdų pavidalu. Šiuo atveju kalbama apie prisotintą tirpalą. Kaip padaryti, kad tirpalas būtų prisotintas? Norėdami tai padaryti, žr. kietųjų medžiagų tirpumo lentelę. Pavyzdžiui, 31 g sverianti valgomoji druska įpilama į 20 ºС temperatūros ir normalaus slėgio vandenį, tada gerai išmaišoma. Papildomai kaitinant ir įvedant papildomą druskos dalį, jos perteklius užtikrina persotinto tirpalo susidarymą. Sistemos aušinimas sukels natrio chlorido kristalų nusodinimo procesą. Praskiesti tirpalai bus vadinami tirpalais, kuriuose junginių koncentracija, palyginti su tirpiklio tūriu, buspakankamai mažas. Pavyzdžiui, fiziologinis tirpalas, kuris yra kraujo plazmos dalis ir naudojamas medicinoje po chirurginių intervencijų, yra 0,9 % natrio chlorido tirpalas.
Medžiagos tirpimo mechanizmas
Apsvarstę klausimą, kas yra sprendimas, išsiaiškinkime, kokie procesai yra jo formavimosi pagrindas. Medžiagų tirpimo reiškinio centre matome tiek fizinių, tiek cheminių virsmų sąveiką. Pagrindinį vaidmenį juose vaidina cheminių ryšių: kovalentinių polinių ar joninių, sunaikinimo reiškinys ištirpusio junginio molekulėse. Fizinis ryšio nutraukimo aspektas išreiškiamas energijos sugėrimu. Taip pat vyksta tirpiklio dalelių sąveika su ištirpusių medžiagų molekulėmis, vadinama solvatacija, vandeninių tirpalų atveju – hidratacija. Ją lydi ne tik naujų ryšių atsiradimas, bet ir energijos išsiskyrimas.
Savo straipsnyje išnagrinėjome klausimą, kas yra sprendimas, taip pat išsiaiškinome sprendimų formavimosi mechanizmą ir jų reikšmę.
