Řešeníjsou homogenní (jednofázové) chemické systémy různého složení tvořené dvěma nebo více látkami. Složení roztoků lze v určitých mezích měnit bez narušení homogenity.

Roztok není mechanická směs, protože objemové a energetické efekty jsou pozorovány během rozpouštění.

V závislosti na velikosti rozpuštěných částic se rozlišují následující typy roztoků:

1) skutečné roztoky s velikostí částic menší než 1 nm;

2) koloidní roztoky s velikostí částic od 1 do 100 nm;

3) systémy hrubých částic s velikostí částic větší než 100 nm.

Podle jejich stavu agregace jsou řešení:

1) plynné: plyn-plyn, plyn-pevná látka (prach), plyn-kapalina (mlha);

2) kapalina: kapalina–plyn (pěna), kapalina–kapalina (emulze), kapalina–pevná látka (suspenze);

3) pevná látka: pevná látka-plyn (pěna), pevná látka-tuhá látka (slitiny kovů), pevná látka-kapalina.

Aerosolynazývané kouř a mlha. Kapalné roztoky mohou být vodné nebo nevodné. Pevný roztok je krystal, jehož krystalová mřížka se skládá ze dvou nebo více složek.

perfektní je roztok, ve kterém nedochází k chemické reakci mezi složkami a nedochází k tepelným ani objemovým účinkům.

Roztoky se dělí na roztoky elektrolytů a neelektrolytů. Nazýváme roztoky látek, které se zcela nebo částečně rozpadají na ionty a vedou elektrický proud elektrolyty.

1.2 Způsoby vyjadřování složení roztoků

Pro charakterizaci složení roztoku se používají následující způsoby vyjádření koncentrace.

1) Hmotnostní zlomek ()je podíl hmotnosti rozpuštěné látky (mв) z hmotnosti roztoku (mřešení):

kde mв hmotnost látky, kg.

mřešení– hmotnost roztoku, kg.

Hmotnostní zlomek v procentech ( %) je podíl vyjádřený v procentech, což je hmotnost rozpuštěné látky z hmotnosti roztoku:

2) Molární koncentrace (СМ) – charakterizuje množství rozpuštěné látky (nв) v jednom litru roztoku:

kde Vřešení– objem roztoku, l;

МВ– molární hmotnost látky, kg/mol.

Rozměr mol/l je zkrácen jako velké písmeno M.

3) Molární koncentrace látkových ekvivalentů (normální koncentrace) () charakterizuje množství látkových ekvivalentů (nэ), obsažené v jednom litru roztoku:

kde fэ– faktor ekvivalence.

Rozměr (mol/l) se označuje zkratkou n.

Roztoky s koncentrací 0,1 M; 0,1 n; 0,01 M; 0,01 N mají následující názvy: decimolární a decinormální roztoky, centimolární a centinormální roztoky.

READ
Jak se jmenuje držák pro zavěšené stropy?

4) Molární koncentrace (Сm)charakterizuje množství rozpuštěné látky (nB), obsažené v 1000 g rozpouštědla (mr-la):

nebo , (mol/1000 g). (1.8)

5) Název (Т)charakterizuje hmotnost látky obsažené v jednom ml roztoku:

6) Molový zlomek (х)charakterizuje zlomek, který tvoří množství rozpuštěné látky ze součtu látkového množství všech složek roztoku. Molový zlomek je neměřitelná veličina.

kde nB– počet molů rozpuštěné látky;

nr-la– počet molů rozpouštědla.

7) Objemový zlomek charakterizuje zlomek, který je objemem rozpuštěné látky z objemu roztoku:

Roztoky jsou homogenní směsi dvou nebo více látek, jejichž obsah každé složky se může plynule měnit.

Kapalina – rozpuštění dvou kapalin nebo rozpuštění plynu nebo pevné látky v dané kapalině.

Pevný roztok – homogenní systémy sestávající ze dvou nebo více pevných složek.

Plynné (směs plynů) – lze míchat za nepříliš vysokých tlaků v jakémkoli poměru, bez ohledu na jejich chemickou povahu.

Podle velikosti částic se roztoky dělí na pravé a koloidní. Ve skutečných roztocích (často nazývaných jednoduše roztoky) je rozpuštěná látka rozptýlena na atomovou nebo molekulární úroveň, částice rozpuštěné látky nejsou viditelné ani vizuálně, ani pod mikroskopem a volně se pohybují v prostředí rozpouštědla. Skutečná řešení jsou termodynamicky stabilní systémy, které jsou časově neomezeně stabilní.

Roztoky látek s molární hmotností menší než 5000 g/mol se nazývají roztoky sloučenin s nízkou molekulovou hmotností (LMC) a roztoky látek s molární hmotností vyšší než 5000 g/mol se nazývají roztoky sloučenin s vysokou molekulovou hmotností ( HMC).

Na základě přítomnosti nebo nepřítomnosti elektrolytické disociace se roztoky NMS dělí do dvou tříd – roztoky elektrolytů a neelektrolytů.

Roztoky elektrolytů jsou roztoky solí, kyselin, zásad a amfolytů, které se disociují na ionty. Například roztoky KNO3, HCl, KOH, Al(OH)3, glycinu.

Elektrická vodivost roztoků elektrolytů je vyšší než u rozpouštědla.

Neelektrolytové roztoky jsou roztoky látek, které se ve vodě prakticky nedisociují. Například roztoky sacharózy, glukózy, močoviny. Elektrická vodivost neelektrolytových roztoků se jen málo liší od elektrické vodivosti rozpouštědla.

Roztoky NMS (elektrolytů a neelektrolytů) se nazývají pravé, na rozdíl od koloidních roztoků. Skutečné roztoky se vyznačují homogenitou složení a nepřítomností rozhraní mezi rozpuštěnou látkou a rozpouštědlem. Velikost rozpuštěných částic (iontů a molekul) je menší než 10-9 m.

READ
Jak čistit linoleum, dokud se neleskne?

Většina BMC jsou polymery, jejichž molekuly (makromolekuly) se skládají z velkého počtu opakujících se skupin nebo monomerních jednotek propojených chemickými vazbami. Roztoky IUD se nazývají polyelektrolytové roztoky.

Polyelektrolyty zahrnují polykyseliny (heparin, polyadenylová kyselina, polyasparagová kyselina atd.), polybáze (polylysin), polyamfolyty (proteiny, nukleové kyseliny).

Vlastnosti roztoků IUD se výrazně liší od vlastností roztoků NMS. Proto budou zvažovány v samostatné části. Tato kapitola je věnována roztokům nízkomolekulárních elektrolytů, amfolytů a neelektrolytů.

19. Tlak nasycených par nad roztokem, ebulioskopie, kryoskopie, osmóza a osmotický tlak.

Tlak nasycených par nad roztokem se rovná součinu jeho tlaku nad čistým rozpouštědlem a jeho molární frakce. (Raoultův zákon).

Mezi kapalinou a její nasycenou párou existuje dynamická rovnováha

kapalina ↔ nasycená pára, tzn. počet molekul kapaliny vypařujících se z povrchu se rovná počtu kondenzujících molekul. Tato rovnováha odpovídá tlaku nasycených par rozpouštědla nad čistým rozpouštědlem

Dolní index (1) označuje, že vlastnost souvisí s rozpouštědlem; (2) – na rozpuštěnou látku a horní index (o) označuje, že se jedná o vlastnost látky v jejím čistém stavu; v tomto případě jde o vlastnost čistého rozpouštědla. V roce 1882 francouzský vědec Raoult formuloval zákon pojmenovaný po něm: tlak nasycených par rozpouštědla nad roztokem je úměrný molárnímu zlomku rozpouštědla:

Vyjádření pro molární hmotnost rozpuštěné látky

Proto lze experimentálním měřením tlaku nasycených par rozpouštědla nad roztokem určit molární hmotnost rozpuštěné látky.

Ebulioskopie (z latinského ebulio – vařit) – metoda pro studium roztoků založená na měření nárůstu jejich bodu varu ve srovnání s čistým rozpouštědlem. Používá se ke stanovení molekulové hmotnosti rozpuštěné látky, aktivity rozpouštědla, stupně disociace (nebo izotonického koeficientu).

Bod varu kapaliny – teplota, při které se tlak par nad kapalinou rovná vnějšímu tlaku. Současně je tlak par nad roztokem netěkavé látky téměř zcela určen tlakem par rozpouštědla a v souladu s Raoultovým zákonem může být vyjádřen rovnicí:

kde x1 je molární zlomek rozpouštědla.

Je vidět, že s rostoucí koncentrací rozpuštěné látky se bude tlak par nad roztokem snižovat, a proto se při konstantním vnějším tlaku zvýší bod varu.

READ
Jak utěsnit mezeru mezi základem a srubem?

Vezmeme-li v úvahu Clapeyron-Clausiusovu rovnici, lze ukázat [1], že změnu bodu varu roztoku (ΔTboil) lze vypočítat pomocí vzorce:

kde ΔHboil je entalpie vypařování;

M1 je molární hmotnost rozpouštědla;

n2 je molární koncentrace rozpuštěné látky.

Kryoskopie (z řeckého κρύο – chlad a řeckého σκοπέω dívám se) – metoda pro studium roztoků, která je založena na měření poklesu bodu tuhnutí roztoku oproti bodu tuhnutí čistého rozpouštědla. V roce 1882 to navrhl F. Raoult.

Tlak par nad roztokem netěkavé látky je téměř zcela určen tlakem par rozpouštědla a lze jej vyjádřit rovnicí (podle Raoultova zákona):

kde x1 je molární zlomek rozpouštědla.

Je vidět, že je nižší než tlak par nad čistým rozpouštědlem a klesá s rostoucí koncentrací rozpuštěné látky.

Osmóza (z řeckého ὄσμος – tlak, tlak) – spontánní proces přechodu rozpouštědla přes semipermeabilní přepážku (membránu) z rozpouštědla na roztok nebo z méně koncentrovaného roztoku na koncentrovanější.

Osmotický tlak je hodnota měřená minimálním hydraulickým tlakem, který musí být aplikován na roztok, aby se osmóza zastavila.

Zákony osmotického tlaku.

Van’t Hoff navrhl empirickou rovnici pro výpočet osmotického tlaku zředěných roztoků neelektrolytů:

kde π – osmotický tlak, kPa;

С(Х) – molární koncentrace, mol/l;

R je univerzální plynová konstanta, rovna

8,31 kPa – l/(mol – K);

T – absolutní teplota, K.

Ačkoli byl Van’t Hoffův zákon stanoven na základě experimentálních dat, lze jej odvodit z podmínek termodynamické rovnováhy při ΔG = 0. Proto je třeba tento zákon považovat za důsledek druhého termodynamického zákona.

Výraz ve výše uvedeném tvaru je podobný Clapeyronově-Mendělejevově rovnici pro ideální plyny, ale tyto rovnice popisují různé procesy.