Pagrindinės sprendinių teorijos nuostatos. Fizikinės ir cheminės tirpalų teorijos
Sprendimas yra homogeninis kintamos sudėties mišinys, susidedantis iš tirpios medžiagos, tirpiklio ir jų sąveikos produktų.
Vadinamas tirpalas, kuriame tam tikra medžiaga tam tikroje temperatūroje nebetirpsta turtingas ir tirpalas, kuriame ši medžiaga vis dar gali ištirpti, - nesočiųjų.
Kristaliniai hidratai
Jei tirpiklis yra vanduo, tai vandens molekulių pridėjimo prie tirpios medžiagos dalelių produktai vadinami hidratuoja, o jų susidarymo procesas yra drėkinimas.
Hidratai yra labai nestabilūs junginiai, o iš tirpalo išgaravus vandeniui jie lengvai sunaikinami. Tačiau kai kurie hidratai gali išlaikyti vandenį net ir kietoje kristalinėje būsenoje.
Tokios medžiagos vadinamos kristaliniai hidratai. Dauguma natūralių mineralų yra kristaliniai hidratai. Daugelis medžiagų gaunamos gryna forma kristalinių hidratų pavidalu.
cheminė teorija pasiūlė D. I. Mendelejevas. Pasak D.I. Mendelejevo, tarp tirpios medžiagos ir tirpiklio molekulių vyksta cheminė sąveika, susidarant nestabiliems, paverčiant vienas į kitą tirpios medžiagos junginius su tirpikliu - solvatus.
solvatai yra nestabilūs kintamos sudėties junginiai. Jei tirpiklis yra vanduo, jie vadinami hidratuoja. Solvatai (hidratai) susidaro dėl jonų-dipolio, donoro-akceptoriaus sąveikos, vandenilinių jungčių susidarymo ir kt.
9. Tirpalų koncentracija. Tirpumas, sotieji ir nesotieji tirpalai.
Koncentracija yra santykinis ištirpusios medžiagos kiekis tirpale.
Molinė koncentracija ( NUO ) – ištirpusios medžiagos v kiekio (moliais) ir tirpalo tūrio V santykis litrais.
Molinės koncentracijos vienetas yra mol/L. Žinant medžiagos molių skaičių 1 litre tirpalo, naudojant tinkamą matavimo indą nesunku išmatuoti reakcijai reikalingą molių skaičių.
Tirpintos medžiagos masės dalis yra tirpios medžiagos masės santykis m 1 iki visos tirpalo masės m, išreikštos procentais.
Normalumas tirpalas – tam tikros medžiagos gramų ekvivalentų skaičius viename litre tirpalo arba miligramų ekvivalentų skaičius viename mililitre tirpalo. Gramas – medžiagos ekvivalentas yra medžiagos gramų skaičius, skaitiniu požiūriu lygus jos ekvivalentui.
Tirpumas- medžiagos gebėjimas sudaryti vienarūšes sistemas su kitomis medžiagomis - tirpalais, kuriuose medžiaga yra atskirų atomų, jonų, molekulių ar dalelių pavidalu.
Tirpumas išreiškiamas ištirpusios medžiagos koncentracija jos sočiame tirpale procentais arba masės arba tūrio vienetais, susijusiais su 100 g arba 100 cm³ tirpiklio.
nesočiųjų tirpalų- tirpalas, kuriame ištirpusios medžiagos koncentracija mažesnė nei sočiame tirpale ir kuriame tam tikromis sąlygomis jos gali ištirpti šiek tiek daugiau.
prisotintas tirpalas Tirpalas, kuriame tirpi medžiaga tam tikromis sąlygomis pasiekė didžiausią koncentraciją ir nebetirpsta. Tam tikros medžiagos nuosėdos yra pusiausvyroje su medžiaga tirpale.
XIX amžiaus viduryje fizinė sprendimų teorija buvo laikoma visuotinai priimta, kurios vienas iš autorių buvo van't Hoffas (Olandija). Ši teorija laikė tirpalus mechaniniais mišiniais, neatsižvelgdama į tirpiklio molekulių ir tirpių dalelių sąveiką.
Faktai, kurių negalėjo paaiškinti fizikinė sprendimų teorija:
1) Terminis tirpimo poveikis.
Pavyzdys. Tirpimas yra egzoterminis procesas; tirpimas yra endoterminis.
2) Skysčio tūrio pokytis (dažniau - sumažėjimas) ištirpus. Šis reiškinys vadinamas susitraukimu.
Pavyzdys. Sumaišius 50 ml ir 50 ml, susidaro 98 ml tirpalo
3) Kai kurių medžiagų spalvos pasikeitimas ištirpus, o kai kurių tirpalų – išgaruojant.
Pavyzdžiai. Bevandenis vario (II) sulfatas yra balti milteliai, kurie, sugėrus vandenį, tampa mėlyni.
Rožinis kobalto (II) chlorido tirpalas džiovinant nekeičia spalvos, o vėliau išgaruodamas tampa mėlynas.
1),2),3) - cheminių reakcijų požymiai.
D. I. Mendelejevas manė, kad nagrinėjami reiškiniai, žinoma, rodo tam tikrą sąveiką tarp tirpios medžiagos ir tirpiklio. Jis nuosekliai plėtojo idėją apie cheminę sąveiką tarp tirpios medžiagos dalelių ir tirpiklio molekulių. Mendelejevo doktriną sukūrė ir papildė Rusijos mokslininkai I. A. Kablukovas ir V. A. Kistyakovskis. Remiantis šiomis idėjomis, buvo suvienodinti fiziniai ir cheminiai požiūriai į tirpalus.
Pagrindinės šiuolaikinės fizikinės ir cheminės tirpalų teorijos nuostatos yra tokios.
1) Tirpiklis ir ištirpusi medžiaga chemiškai sąveikauja vienas su kitu.
2) Dėl sąveikos susidaro trapūs junginiai, vadinami solvatai, ir procesas vadinamas sprendimas. Konkrečiu atveju, kai tirpiklis yra vanduo, šie junginiai vadinami hidratuoja, ir procesas yra drėkinimas.
Patys tirpalai, taip pat dauguma hidratų (solvatų), susidarančių ištirpus, turi skirtingą sudėtį. Tuo jie skiriasi nuo cheminių junginių.
Fizikinė ir cheminė tirpalų teorija leido paaiškinti daugelį anksčiau nesuprantamų faktų:
1) Kai kurių medžiagų spalvos pasikeitimas ištirpus, o kai kurių tirpalų – išgaruojant.
2) Terminis poveikis tirpimo metu.
Hidracijos reiškinį kartais galima pastebėti nenaudojant specialių instrumentų. Pavyzdžiui, bevandenis vario (II) sulfatas CuSO 4 yra balta medžiaga. Ištirpinus vandenyje, susidaro mėlynas tirpalas. Tirpalo spalvą lemia hidratuoti vario jonai. Hidratuotos dalelės kartais būna tokios stiprios, kad kai tirpalas išsiskiria iš tirpalo į kietą fazę, vandens molekulės tampa kristalų dalimi. Taigi, kai vandeninis vario sulfato tirpalas išgarinamas, druska CuSO 4 ∙ 5H 2 O išsiskiria į kietą fazę.
Kristalinės medžiagos, į kurias įeina vandens molekulės, vadinamos kristaliniais hidratais, o jose esantis vanduo – kristalizacijos vandeniu.
Panašiai paaiškinamas ir kobalto(II) chlorido tirpalo spalvos pasikeitimas garuojant. Hidratuoti kobalto jonai tirpale yra rausvos spalvos, kobalto (II) kristalų hidratas CoCl 2 ∙ 6H 2 O turi tokią pat rausvą spalvą. Tačiau kaitinant ore kobalto kristalų hidratas praranda kristalizacijos vandenį ir virsta bevandeniu mėlynu kobaltu (II) chloridas.
Kristalinių hidratų susidarymas taip pat paaiškina terminį poveikį tirpimo metu. Terminis tirpimo efektas yra energijos suma, išleista dėl kristalinės gardelės sunaikinimo ir ištirpusios medžiagos dalelių atsiskyrimo viena nuo kitos, taip pat energijos, kurią išsiskiria kai hidratuotas.
Koks energetinis indėlis vyrauja, dėl to gauname tokį šiluminį efektą.
Kitų termodinaminių parametrų pokyčiai ištirpus.
Kadangi apskritai tirpstant sutrikimas sistemoje didėja.
Kadangi tirpimas yra spontaniškas procesas.
SPRENDIMAI
Bendra informacija
Sprendimai - komponentai.
"tirpiklis" ir "tirpusis" poliarinis nepoliarinis
hidrofilinis(pritraukia vandenį) ir hidrofobiškas difiliškas
Sprendimų teorijos
Fizikinė sprendimų teorija.
idealus
Cheminė tirpalų teorija.
Cheminę, arba solvatų, tirpalų teoriją 1887 metais pasiūlė D.I. Mendelejevas, kuris tai rado tikras tirpale yra ne tik atskiri komponentai, bet ir jų sąveikos produktai. Sieros rūgšties ir etilo alkoholio vandeninių tirpalų tyrimai, kuriuos atliko D.I. Mendelejevas sudarė teorijos pagrindą, kurios esmė ta, kad tarp tirpiosios medžiagos dalelių ir tirpiklio molekulių vyksta sąveika, dėl kurios susidaro nestabilūs kintamos sudėties junginiai, vadinami solvatai arba hidratuoja jei tirpiklis yra vanduo. Pagrindinį vaidmenį formuojant solvatus atlieka nestabilios tarpmolekulinės jėgos, ypač vandenilio ryšys.
Šiuo atžvilgiu sąvoka „sprendimas“ turėtų būti aiškinama taip:
Tirpalas yra vienalytė kintamos sudėties sistema, susidedanti iš dviejų ar daugiau komponentų ir jų sąveikos produktų.
Iš šio apibrėžimo matyti, kad tirpalai užima tarpinę vietą tarp cheminių junginių ir mišinių. Viena vertus, tirpalai yra vienarūšiai, todėl galime juos laikyti cheminiais junginiais. Kita vertus, tirpaluose nėra griežto stechiometrinio komponentų santykio. Be to, tirpalus galima suskirstyti į sudedamąsias dalis (pavyzdžiui, išgarinant NaCl tirpalą, druską galima išskirti atskirai).
Bendravimas tarp skirtingų būdų
Rūgštys ir bazės
Nepaisant to, kad cheminiams procesams apibūdinti plačiai vartojamos sąvokos „rūgštis“ ir „bazė“, nėra vieningo požiūrio į medžiagų klasifikavimą pagal jų klasifikavimą kaip rūgštis ar bazes. Dabartinės teorijos ( joninės teorija S. Arrhenius, protolitinė teorija I. Bronstedas ir T. Lowry ir elektroninis teorija G. Lewisas) turi tam tikrų apribojimų, todėl taikomi tik tam tikrais atvejais. Pažvelkime atidžiau į kiekvieną iš šių teorijų.
Arrhenijaus teorija.
Arrhenijaus joninėje teorijoje „rūgšties“ ir „bazės“ sąvokos yra glaudžiai susijusios su elektrolitinės disociacijos procesu:
Rūgštis yra elektrolitas, kuris tirpaluose disocijuoja ir susidaro H + jonai;
Bazė yra elektrolitas, kuris tirpaluose disocijuoja ir susidaro OH - jonai;
Amfolitas (amfoterinis elektrolitas) yra elektrolitas, kuris tirpaluose disocijuoja ir sudaro H + jonus ir OH - jonus.
Pavyzdžiui:
ĮJUNGTAS ⇄ H + + A - nH + + MeO n n - ⇄Me (OH) n ⇄Me n + + nOH -Pagal joninę teoriją tiek neutralios molekulės, tiek jonai gali būti rūgštys, pavyzdžiui:
HF⇄H++F-
H 2 PO 4 - ⇄ H + + HPO 4 2 -
NH4 + ⇄H + + NH3
Galima pateikti panašių motyvų pavyzdžių:
KOH K + + OH -
- ⇄Al(OH)3 + OH -
+ ⇄Fe 2+ + OH -
Amfolitams priklauso cinko, aliuminio, chromo ir kai kurių kitų hidroksidai, taip pat aminorūgštys, baltymai, nukleino rūgštys.
Apskritai rūgšties ir bazės sąveika tirpale sumažinama iki neutralizacijos reakcijos:
H + + OH - H 2 O
Tačiau daugybė eksperimentinių duomenų rodo joninės teorijos apribojimus. Taigi, amoniakas, organiniai aminai, metalų oksidai, tokie kaip Na 2 O, CaO, silpnų rūgščių anijonai ir kt. nesant vandens, jie pasižymi tipiškų bazių savybėmis, nors ir neturi hidroksido jonų.
Kita vertus, daugelis oksidų (SO 2 , SO 3 , P 2 O 5 ir kt.), halogenidų, rūgščių halogenidų, kurių sudėtyje nėra vandenilio jonų, net ir nesant vandens, pasižymi rūgštinėmis savybėmis, t.y. bazės neutralizuojamos.
Be to, elektrolito elgesys vandeniniame tirpale ir nevandeninėje terpėje gali būti priešingas.
Taigi CH 3 COOH vandenyje yra silpna rūgštis:
CH 3 COOH⇄ CH 3 COO - + H +,
o skystame vandenilio fluoride jis pasižymi bazės savybėmis:
HF + CH 3 COOH ⇄ CH 3 COOH 2 + + F -
Šių tipų reakcijų ir ypač nevandeniniuose tirpikliuose vykstančių reakcijų tyrimai leido sukurti bendresnes rūgščių ir bazių teorijas.
Bronstedo ir Lowry teorija.
Tolesnė rūgščių ir bazių teorijos plėtra buvo I. Bronstedo ir T. Lowry pasiūlyta protolitinė (protoninė) teorija. Pagal šią teoriją:
Rūgštis yra bet kuri medžiaga, kurios molekulės (arba jonai) gali dovanoti protoną, t.y. būti protonų donoru;
Bazė yra bet kuri medžiaga, kurios molekulės (arba jonai) gali prijungti protoną, t.y. būti protonų priėmėju;
Taigi pagrindo sąvoka žymiai išplėsta, o tai patvirtina šios reakcijos:
OH - + H + H2O
NH3 + H + NH4 +
H 2 N-NH 3 + + H + H 3 N + -NH 3 +
Pagal I. Bronstedo ir T. Lowry teoriją rūgštis ir bazė sudaro konjuguotą porą ir yra sujungtos pusiausvyra:
RŪGŠTIS ⇄ PROTONAS + BAZĖ
Kadangi protonų perdavimo reakcija (protolitinė reakcija) yra grįžtama, o protonas taip pat perduodamas atvirkštiniu būdu, reakcijos produktai yra rūgštys ir bazės vienas kito atžvilgiu. Tai galima parašyti kaip pusiausvyros procesą:
ON + B ⇄ VN + + A -,
kur HA yra rūgštis, B yra bazė, BH + yra rūgštis, konjuguota su baze B, A - yra bazė, konjuguota su rūgštimi HA.
Pavyzdžiai.
1) reaguodama:
HCl + OH - ⇄Cl - + H 2 O,
HCl ir H 2 O yra rūgštys, Cl - ir OH - yra atitinkamos konjuguotos bazės;
2) reaguodama:
HSO 4 - + H 2 O⇄SO 4 2 - + H 3 O +,
HSO 4 - ir H 3 O + - rūgštys, SO 4 2 - ir H 2 O - bazės;
3) reaguodama:
NH4 + + NH2 - ⇄ 2NH3,
NH 4 + yra rūgštis, NH 2 - yra bazė, o NH 3 veikia ir kaip rūgštis (viena molekulė), ir kaip bazė (kita molekulė), t.y. rodo amfoteriškumo požymius – gebėjimą parodyti rūgšties ir bazės savybes.
Vanduo taip pat turi šią savybę:
2H 2 O ⇄ H 3 O + + OH -
Čia viena H 2 O molekulė prijungia protoną (bazę), sudarydama konjuguotą rūgštį - hidronio joną H 3 O +, kita - protoną (rūgštį), sudarydama konjuguotą bazę OH -. Šis procesas vadinamas autoprotolizė.
Iš aukščiau pateiktų pavyzdžių matyti, kad, priešingai nei Arrhenius idėjoms, Brönstedo ir Lowry teorijoje rūgščių reakcijos su bazėmis nesukelia abipusės neutralizacijos, o lydi naujų rūgščių ir bazių susidarymo. .
Pažymėtina ir tai, kad protolitinė teorija „rūgšties“ ir „bazės“ sąvokas laiko ne savybe, o funkcija, kurią atitinkamas junginys atlieka protolitinės reakcijos metu. Tas pats junginys tam tikromis sąlygomis gali reaguoti kaip rūgštis, o kitomis – kaip bazė. Taigi vandeniniame CH 3 COOH tirpale jis pasižymi rūgšties savybėmis, o 100% H 2 SO 4 - bazės.
Tačiau, nepaisant savo privalumų, protolitinė teorija, kaip ir Arrhenius teorija, netaikoma medžiagoms, kuriose nėra vandenilio atomų, bet tuo pat metu atlieka rūgšties funkciją: borui, aliuminiui, siliciui ir alavo halogenidams. .
Lewiso teorija.
Kitoks požiūris į medžiagų klasifikavimą, klasifikuojant jas kaip rūgštis ir bazes, buvo Lewiso elektroninė teorija. Elektroninėje teorijoje:
rūgštis – tai dalelė (molekulė arba jonas), galinti prijungti elektronų porą (elektronų akceptorius);
Bazė – tai dalelė (molekulė arba jonas), galinti paaukoti elektronų porą (elektronų donoras).
Pasak Lewiso, rūgštis ir bazė sąveikauja viena su kita, sudarydamos donoro-akceptoriaus ryšį. Dėl elektronų poros pridėjimo atomas, kuriam trūksta elektronų, turi pilną elektroninę konfigūraciją - elektronų oktetą. Pavyzdžiui:
Reakciją tarp neutralių molekulių galima pavaizduoti panašiai:
Neutralizacijos reakcija pagal Lewiso teoriją laikoma hidroksido jono elektronų poros pridėjimu prie vandenilio jono, kuris suteikia laisvą orbitą šiai porai pritaikyti:
Taigi pats protonas, kuris lengvai prijungia elektronų porą, Lewiso teorijos požiūriu, atlieka rūgšties funkciją. Šiuo atžvilgiu Bronstedo rūgštys gali būti laikomos reakcijos tarp Lewis rūgščių ir bazių produktais. Taigi, HCl yra rūgšties H + neutralizavimo su baze Cl - produktas, o H 3 O + jonas susidaro neutralizuojant rūgštį H + su baze H 2 O.
Reakcijos tarp Lewis rūgščių ir bazių taip pat iliustruojamos šiais pavyzdžiais:
Lewis bazės taip pat apima halogenidų jonus, amoniaką, alifatinius ir aromatinius aminus, deguonies turinčius organinius R2CO tipo junginius (kur R yra organinis radikalas).
Lewis rūgštys apima boro, aliuminio, silicio, alavo ir kitų elementų halogenidus.
Akivaizdu, kad Lewiso teorijoje „rūgšties“ sąvoka apima platesnį cheminių junginių spektrą. Tai paaiškinama tuo, kad, pasak Lewiso, medžiaga priskiriama rūgščių klasei vien dėl jos molekulės struktūros, kuri lemia elektronų akceptoriaus savybes, ir nebūtinai siejama su vandenilio buvimu. atomai. Lewiso rūgštys, kuriose nėra vandenilio atomų, vadinamos aprotiškas.
SPRENDIMAI
Bendra informacija
Sprendimai - Tai vienarūšės kintamos sudėties sistemos, susidedančios iš dviejų ar daugiau medžiagų, vadinamos komponentai. Pagal agregacijos būklę tirpalai gali būti dujiniai (oras), skysti (kraujas, limfa) ir kieti (lydiniai). Medicinoje didžiausią reikšmę turi skysti tirpalai, kurie atlieka išskirtinį vaidmenį gyvų organizmų gyvenime. Maisto asimiliacijos ir atliekų pašalinimo iš organizmo procesai yra susiję su tirpalų susidarymu. Daugelis vaistų yra skiriami tirpalų pavidalu.
Kokybiniam ir kiekybiniam skystų tirpalų aprašymui terminai "tirpiklis" ir "tirpusis", nors kai kuriais atvejais toks skirstymas yra gana sąlyginis. Taigi medicininį alkoholį (96 % etanolio tirpalą vandenyje) reikėtų vertinti kaip vandens tirpalą alkoholyje. Visi tirpikliai skirstomi į neorganinius ir organinius. Svarbiausias neorganinis tirpiklis (o biologinių sistemų atveju – vienintelis) yra vanduo. Taip yra dėl tokių vandens savybių kaip poliškumas, mažas klampumas, molekulių polinkis jungtis, santykinai aukšta virimo ir lydymosi temperatūra. Organiniai tirpikliai skirstomi į poliarinis(alkoholiai, aldehidai, ketonai, rūgštys) ir nepoliarinis(heksanas, benzenas, anglies tetrachloridas).
Tirpimo procesas vienodai priklauso nuo tirpiklio pobūdžio ir nuo tirpios medžiagos savybių. Akivaizdu, kad gebėjimas formuoti tirpalus skirtingose medžiagose išreiškiamas skirtingai. Vienos medžiagos gali būti maišomos viena su kita bet kokiais kiekiais (vanduo ir etanolis), kitos – ribotais kiekiais (vanduo ir fenolis). Tačiau reikia atsiminti: absoliučiai netirpios medžiagos neegzistuoja!
Medžiagos polinkį ištirpti tam tikrame tirpiklyje galima nustatyti naudojant paprastą nykščio taisyklę: panašus ištirpsta į panašų. Iš tiesų, medžiagos, turinčios joninį (druskos, šarmų) arba polinį (alkoholiai, aldehidai) ryšį, gerai tirpsta poliniuose tirpikliuose, pavyzdžiui, vandenyje. Ir atvirkščiai, deguonies tirpumas benzene yra eilės tvarka didesnis nei vandenyje, nes O 2 ir C 6 H 6 molekulės yra nepolinės.
Junginio afiniteto tam tikro tipo tirpikliui laipsnį galima įvertinti analizuojant jo sudedamųjų funkcinių grupių pobūdį ir kiekybinį santykį, tarp kurių yra: hidrofilinis(pritraukia vandenį) ir hidrofobiškas(atstumia vandenį). Hidrofilinės apima polines grupes, tokias kaip hidroksilas (-OH), karboksilas (-COOH), tiolis (-SH), amino (-NH2). Hidrofobinėmis laikomos nepolinės grupės: alifatinės (-CH 3, -C 2 H 5) ir aromatinės (-C 6 H 5) serijos angliavandenilių radikalai. Vadinami junginiai, turintys ir hidrofilines, ir hidrofobines grupes difiliškas. Tokie junginiai apima aminorūgštis, baltymus, nukleorūgštis.
Sprendimų teorijos
Šiuo metu žinomos dvi pagrindinės sprendimų teorijos: fizikinė ir cheminė.
Fizikinė sprendimų teorija.
Fizikinę sprendinių teoriją pasiūlė S. Arrhenius (1883) ir J. G. van't Hoffas (1885). Šioje teorijoje tirpiklis laikomas chemiškai inertiška terpe, kurioje tolygiai pasiskirsto ištirpusios medžiagos dalelės (molekulės, jonai). Šiuo atveju daroma prielaida, kad nėra tarpmolekulinės sąveikos tiek tarp ištirpusios medžiagos dalelių, tiek tarp tirpiklio molekulių ir tirpios medžiagos dalelių. Tačiau vėliau paaiškėjo, kad šio modelio sąlygas tenkina tik nedidelė sprendinių grupė, kuri buvo pavadinta. idealus. Visų pirma idealiais sprendimais gali būti laikomi dujų mišiniai ir labai atskiesti neelektrolitų tirpalai.
1 paskaita
„SPRENDIMO SAMPRATA“. CHEMINĖ TIRPALŲ TEORIJA »
Sprendimai svarbūs žmogaus gyvenime ir praktinėje veikloje. Tirpalai – tai visi svarbiausi fiziologiniai skysčiai (kraujas, limfa ir kt.). Kūnas yra sudėtinga cheminė sistema, o didžioji dauguma cheminių reakcijų organizme vyksta vandeniniuose tirpaluose. Būtent dėl šios priežasties žmogaus organizmą sudaro 70% vandens, o stipri dehidratacija atsiranda greitai ir yra labai pavojinga būklė.
Daugelis technologinių procesų, tokių kaip sodos arba azoto rūgšties gamyba, retųjų metalų išskyrimas ir valymas, audinių balinimas ir dažymas, vyksta tirpaluose.
Norint suprasti daugelio cheminių reakcijų mechanizmą, būtina ištirti tirpaluose vykstančius procesus.
„Sprendimo“ sąvoka. Sprendimų tipai
Sprendimas- kietas, skystas arba dujinis vienalytė sistema susidedantis iš dviejų ar daugiau komponentų.
vienalytė sistema susideda iš vienos fazės.
Fazė- nuo kitų jos dalių sąsaja atskirta sistemos dalis, per kurią praeinant staigiai pasikeičia savybės (tankis, šilumos laidumas, elektros laidumas, kietumas ir kt.). Fazė gali būti kieta, skysta, dujinė.
Svarbiausias tirpalų tipas yra skystieji tirpalai, tačiau plačiąja prasme tirpalai taip pat yra kieti (žalvario lydinys: varis, cinkas; plienas: geležis, anglis) ir dujiniai (oras: azoto, deguonies, anglies dioksido ir įvairių priemaišos).
Tirpalą sudaro bent du komponentai, iš kurių vienas yra tirpiklis, o kiti yra tirpių medžiagų.
Tirpiklis yra tirpalo komponentas, kurio agregacija yra tokia pati kaip ir tirpalas. Tirpiklio masė pagal masę visada yra didesnė nei likusių komponentų. Tirpoje esanti medžiaga yra atomų, molekulių arba jonų pavidalu.
Skiriasi nuo sprendimų:
Sustabdymas yra sistema, susidedanti iš smulkių kietų dalelių, suspenduotų skystyje (talkas vandenyje)
Emulsija- tai sistema, kai vienas skystis suskaidomas kitame skystyje, kuris jo netirpsta (t. y. maži skysčio lašeliai, esantys kitame skystyje: pavyzdžiui, benzinas vandenyje).
Purškimo skardinė- dujos, kuriose yra suspenduotų kietų arba skystų dalelių (rūkas: oro ir skysčio lašeliai)
Suspensijos, emulsijos ir aerozoliai susideda iš kelių fazių, jos nėra vienalytės ir yra išsklaidytos sistemos . Suspensijos, emulsijos ir aerozoliai nėra tirpalai!
Cheminė tirpalų teorija.
Tirpiklis chemiškai sąveikauja su ištirpusia medžiaga.
Cheminę tirpalų teoriją sukūrė D.I. Mendelejevas XIX amžiaus pabaigoje. remiantis šiais eksperimentiniais faktais:
1) Bet kuriai medžiagai ištirpus šiluma sugeria arba išsiskiria. Tai yra, tirpimas yra egzoterminė arba endoterminė reakcija.
egzoterminis procesas yra procesas, lydimas šilumos išsiskyrimo į aplinką (Q>0).
Endoterminis procesas yra procesas, lydimas šilumos absorbcijos iš išorinės aplinkos (Q<0).
(pavyzdys: CuSO 4 tirpimas - egzoterminis procesas, NH 4 Cl - endoterminis). Paaiškinimas: tam, kad tirpiklio molekulės atplėštų viena nuo kitos ištirpusios medžiagos daleles, reikia eikvoti energiją (tai yra tirpimo proceso endoterminis komponentas), kai tirpios medžiagos dalelės sąveikauja su tirpiklio molekulėmis, energija išsiskiria (egzoterminis procesas). Dėl to tirpimo terminį poveikį lemia stipresnis komponentas. ( Pavyzdys: ištirpinant vandenyje 1 mol medžiagos, jos molekulėms suskaidyti prireikė 250 kJ, o susidariusiems jonams sąveikaujant su tirpiklio molekulėmis išsiskyrė 450 kJ. Koks yra bendras terminis tirpimo efektas? Atsakymas: 450-250=200 kJ, egzoterminis efektas, nes egzoterminis komponentas yra didesnis nei endoterminis ).
2) Sumaišius tam tikro tūrio tirpalo komponentus, tūrių suma negaunama ( pavyzdys: 50 ml etilo alkoholio + 50 ml vandens sumaišius gaunama 95 ml tirpalo)
Paaiškinimas: dėl ištirpusios medžiagos ir tirpiklio molekulių sąveikos (traukos, cheminio ryšio ir kt.) tūris „saugomas“.
Dėmesio! Svoris tirpalas yra griežtai lygus tirpiklio ir tirpių medžiagų masių sumai.
3) Tirpinant kai kurias bespalves medžiagas susidaro spalvoti tirpalai. ( pavyzdys: CuSO 4 - bespalvis, suteikia mėlyną tirpalą ).
Paaiškinimas: tirpinant kai kurias bespalves druskas, susidaro spalvoti kristaliniai hidratai.
Išvada: Tirpimas yra sudėtingas fizinis ir cheminis procesas, kurio metu vyksta sąveika (elektrostatinė, donoro-akceptoriaus, vandenilio jungtis) tarp tirpiklio dalelių ir tirpių medžiagų.
Tirpiklio sąveikos su ištirpusia medžiaga procesas vadinamas sprendimas. Šios sąveikos produktai yra solvatai. Vandeniniams tirpalams terminai drėkinimas ir hidratuoja.
Kartais, kai vanduo išgarinamas, ištirpusios medžiagos kristalai palieka dalį vandens molekulių savo kristalinėje gardelėje. Tokie kristalai vadinami kristaliniai hidratai. Jie parašyti taip: CuSO 4 * 5H 2 O. Tai yra, kiekviena vario sulfato CuSO 4 molekulė aplink save laiko 5 vandens molekules, įterpdama jas į savo kristalinę gardelę.
