Alkol, sıvı veya gaz halinde. Çözümler

Uzun süre çok sıcak duş alırsınız, banyo aynası buharla kaplanır. Pencerede bir tencere su unutuyorsunuz ve sonra suyun kaynayıp tavanın yandığını görüyorsunuz. Suyun gazdan sıvıya, sonra da sıvıdan gaza geçmeyi sevdiğini düşünebilirsiniz. Peki bu ne zaman olur?

Havalandırılan bir alanda su, herhangi bir sıcaklıkta yavaş yavaş buharlaşır. Ancak yalnızca belirli koşullar altında kaynar. Kaynama noktası sıvının üzerindeki basınca bağlıdır. Normal atmosfer basıncında kaynama noktası 100 derece olacaktır. Yükseklik arttıkça basınç ve kaynama noktası da azalacaktır. Mont Blanc'ın zirvesinde sıcaklık 85 derece olacak ve orada lezzetli çay yapamayacaksınız! Ancak düdüklü tencerede düdük çaldığında su sıcaklığı zaten 130 derecedir ve basınç atmosfer basıncından 4 kat daha yüksektir. Bu sıcaklıkta yemek daha hızlı pişer ve vana kapalı olduğundan lezzeti adamla birlikte kaçmaz.

Bir maddenin agregasyon durumundaki sıcaklık değişiklikleriyle meydana gelen değişiklikler.

Herhangi bir sıvı, yeterince ısıtılırsa gaz haline dönüşebilir ve herhangi bir gaz, soğutulursa sıvı hale geçebilir. Bu nedenle gaz sobalarında ve ülkede kullanılan bütan, kapalı silindirlerde depolanır. Düdüklü tencere gibi sıvı ve basınç altındadır. Ve açık havada, 0 derecenin biraz altındaki bir sıcaklıkta metan çok çabuk kaynar ve buharlaşır. Sıvılaştırılmış metan, tank adı verilen dev rezervuarlarda depolanır. Normal atmosfer basıncında metan sıfırın altında 160 derece sıcaklıkta kaynar. Taşıma sırasında gazın kaçmasını önlemek için tanklara termos gibi özenle dokunulur.

Basınçtaki değişikliklerle bir maddenin toplu hallerindeki değişiklikler.

Bir maddenin sıvı ve gaz halleri arasında sıcaklık ve basınca bağımlılık vardır. Bir madde sıvı halde gaz haline göre daha doymuş olduğundan, basıncı arttırırsanız gazın hemen sıvıya dönüşeceğini düşünebilirsiniz. Ama bu doğru değil. Ancak havayı bisiklet pompasıyla sıkıştırmaya başlarsanız ısındığını göreceksiniz. Pistona bastığınızda kendisine aktardığınız enerjiyi biriktirir. Gaz ancak aynı anda soğutulursa sıkıştırılarak sıvı hale getirilebilir. Aksine sıvıların gaza dönüşebilmesi için ısı alması gerekir. Bu nedenle alkol veya eterin buharlaşması vücudumuzdaki ısıyı uzaklaştırarak ciltte soğukluk hissi yaratır. Rüzgarın etkisiyle deniz suyunun buharlaşması su yüzeyini soğutur, terleme ise vücudu serinletir.

Karışımlar birbirinden sadece farklı yönlerde farklılık gösterebilir. kompozisyon, ama aynı zamanda tarafından dış görünüş. Bu karışım neye benzediğine ve sahip olduğu özelliklere göre şu şekilde sınıflandırılabilir: homojen (homojen), veya heterojen (heterojen) karışımlar.

Homojen (homojen) Bunlar, diğer maddelerin parçacıklarının mikroskopla bile tespit edilemediği karışımlardır.

Böyle bir karışımın tüm parçalarının bileşimi ve fiziksel özellikleri aynıdır çünkü bireysel bileşenleri arasında arayüz yoktur.

İLE homojen karışımlar ilgili olmak:

• gaz karışımları;
• çözümler;
• alaşımlar

Gaz karışımları

Böyle homojen bir karışımın bir örneği hava.

Temiz hava çeşitli içerir gaz halindeki maddeler:

• nitrojen (temiz havadaki hacim oranı \(78\)%));
• oksijen (\(21\)%));
• soy gazlar - argon ve diğerleri (\(0,96\)%));
• karbondioksit (\(0,04\)%).

Gaz halindeki karışım doğal gaz Ve ilgili petrol gazı. Bu karışımların ana bileşenleri şunlardır: gaz halindeki hidrokarbonlar: metan, etan, propan ve bütan.

Ayrıca gaz halindeki bir karışım, yenilenebilir bir kaynaktır. biyogaz Bakteriler çöplüklerde, atık su arıtma tanklarında ve özel tesislerde organik kalıntıları işlediğinde oluşur. Biyogazın ana bileşeni metan karbondioksit, hidrojen sülfür ve bir dizi başka gaz halindeki maddenin karışımını içeren.

Gaz karışımları: hava ve biyogaz. Hava meraklı turistlere satılabileceği gibi, yeşil kütleden özel kaplarda elde edilen biyogaz da yakıt olarak kullanılabiliyor.

Çözümler

Bu terimin bilimde daha geniş bir anlamı olmasına rağmen, genellikle maddelerin sıvı karışımlarına verilen addır: bir çözeltiye genellikle denir. herhangi(gaz ve katı dahil) homojen karışım maddeler. Yani, sıvı çözeltiler hakkında.

Doğada bulunan önemli bir çözüm yağ. İşleme sırasında elde edilen sıvı ürünler: benzin, gazyağı, dizel yakıt, akaryakıt, yağlama yağları- aynı zamanda farklı türlerin bir karışımıdır hidrokarbonlar.

Dikkat etmek!

Bir çözelti hazırlamak için gaz, sıvı veya katı bir maddeyi bir çözücüyle (su, alkol, aseton vb.) karıştırmanız gerekir.

Örneğin, amonyak Girişte amonyak gazının çözülmesiyle elde edilir. Buna karşılık, yemek pişirmek için iyot tentürleri Kristalin iyot, etil alkol (etanol) içinde çözülür.

Sıvı homojen karışımlar (çözeltiler): yağ ve amonyak

Alaşım (katı çözelti) şu şekilde elde edilebilir: herhangi bir metal ve bileşimi birçok farklı maddeyi içerebilir.

Şu anda en önemlileri demir alaşımları- dökme demir ve çelik.

Dökme demirler \(2\)%'den fazla karbon içeren demir alaşımlarıdır ve çelikler daha az karbon içeren demir alaşımlarıdır.

Yaygın olarak "demir" olarak adlandırılan şey aslında düşük karbonlu çeliktir. Hariç karbon demir alaşımları içerebilir silikon, fosfor, kükürt.

Bir maddenin topaklanma durumunun tanımının ilkokulda bize nasıl açıklandığını hatırlıyorum. Öğretmen teneke askerle ilgili güzel bir örnek verdi ve sonra her şey herkes için netleşti. Aşağıda anılarımı tazelemeye çalışacağım.

Maddenin durumunu belirleyin

Burada her şey basit: Bir maddeyi alırsanız ona dokunabilirsiniz ve üzerine bastığınızda hacmini ve şeklini korur - bu katı bir durumdur. Sıvı haldeki madde şeklini korumaz ancak hacmini korur. Mesela bir bardağın içinde su vardır; şu anda bardak şeklindedir. Ve eğer onu bir bardağa dökerseniz, bardağın şeklini alacaktır, ancak suyun miktarı değişmeyecektir. Bu, sıvı haldeki bir maddenin şekli değiştirebileceği ancak hacmini değiştiremeyeceği anlamına gelir. Gaz halinde maddenin şekli ve hacmi korunmaz ancak mevcut tüm alanı doldurmaya çalışır.

Tabloyla ilgili olarak, şeker ve tuzun sıvı maddeler gibi görünebileceğini, ancak aslında serbest akışlı maddeler olduğunu, tüm hacimlerinin küçük katı kristallerden oluştuğunu belirtmekte fayda var.

Maddenin halleri: sıvı, katı, gaz

Dünyadaki tüm maddeler belirli bir durumdadır: katı, sıvı veya gaz. Ve herhangi bir madde bir durumdan diğerine değişebilir. Şaşırtıcı bir şekilde, bir teneke asker bile sıvı olabilir. Ancak bunun için belirli koşullar yaratmak, yani onu kalayın eriyip sıvı metale dönüşeceği çok çok ısıtılmış bir odaya yerleştirmek gerekir.

Ancak toplanma durumlarını örnek olarak suyu kullanarak düşünmek en kolay yoldur.

• Sıvı su donarsa buza dönüşür - bu onun katı halidir.
• Sıvı su kuvvetli bir şekilde ısıtılırsa buharlaşmaya başlayacaktır - bu onun gaz halindeki halidir.
• Ve eğer buzu ısıtırsanız erimeye başlayacak ve tekrar suya dönüşecektir - buna sıvı hal denir.

Yoğuşma süreci özellikle vurgulanmaya değerdir: Buharlaşan suyu konsantre edip soğutursanız, gaz halindeki durum katıya dönüşecektir - buna yoğuşma denir ve atmosferde kar bu şekilde oluşur.

Günümüzde 3 milyondan fazla farklı maddenin varlığı bilinmektedir. Sentetik kimyagerler ve diğer bilim adamları bazı yararlı özelliklere sahip yeni bileşikler elde etmek için sürekli deneyler yürüttükçe bu rakam her yıl artıyor.

Bazı maddeler doğal olarak oluşan doğal sakinlerdir. Diğer yarısı yapay ve sentetiktir. Ancak hem birinci hem de ikinci durumda önemli bir kısmı bu makalede örneklerini ve özelliklerini ele alacağımız gaz halindeki maddelerden oluşur.

Maddelerin toplu halleri

17. yüzyıldan bu yana, bilinen tüm bileşiklerin katı, sıvı ve gaz halindeki maddeler olmak üzere üç toplanma durumunda bulunabildiği genel olarak kabul edildi. Ancak son yıllarda astronomi, fizik, kimya, uzay biyolojisi ve diğer bilim alanlarında yapılan dikkatli araştırmalar, başka bir biçimin daha olduğunu kanıtladı. Bu plazma.

O ne? Bu kısmen veya tamamen ve Evrende bu tür maddelerin ezici bir çoğunluğunun olduğu ortaya çıktı. Yani, aşağıdakilerin bulunduğu plazma durumundadır:

• yıldızlararası madde;
• kozmik madde;
• atmosferin üst katmanları;
• bulutsular;
• birçok gezegenin bileşimi;
• yıldızlar.

Bu nedenle günümüzde katıların, sıvıların, gazların ve plazmanın var olduğunu söylüyorlar. Bu arada, her gaz iyonlaşmaya tabi tutulursa, yani iyonlara dönüşmeye zorlanırsa yapay olarak bu duruma aktarılabilir.

Gaz halindeki maddeler: örnekler

Söz konusu maddelere ilişkin pek çok örnek mevcuttur. Sonuçta gazlar, doğa bilimci Van Helmont'un ilk kez karbondioksit elde ettiği ve özelliklerini incelemeye başladığı 17. yüzyıldan beri bilinmektedir. Bu arada, bu bileşik grubuna da adını verdi, çünkü ona göre gazlar düzensiz, kaotik, ruhlarla ilişkili ve görünmez ama somut bir şey. Bu isim Rusya'da kök saldı.

Gaz halindeki tüm maddeleri sınıflandırmak mümkün olduğundan örnek vermek daha kolay olacaktır. Sonuçta tüm çeşitliliği kapsamak zordur.

Kompozisyona göre ayırt edilirler:

• basit,
• karmaşık moleküller.

İlk grup, herhangi bir miktarda aynı atomlardan oluşanları içerir. Örnek: oksijen - O2, ozon - O3, hidrojen - H2, klor - CL 2, flor - F2, nitrojen - N2 ve diğerleri.

• hidrojen sülfür - H2S;
• hidrojen klorür - HCL;
• metan - CH4;
• kükürt dioksit - SO2;
• kahverengi gaz - NO 2;
• freon - CF 2 CL 2;
• amonyak - NH3 ve diğerleri.

Maddelerin doğasına göre sınıflandırılması

Gaz halindeki maddelerin türlerini organik ve inorganik dünyaya ait olmalarına göre de sınıflandırabilirsiniz. Yani onu oluşturan atomların doğası gereği. Organik gazlar:

• ilk beş temsilci (metan, etan, propan, bütan, pentan). Genel formül CnH2n+2;
• etilen - C2H4;
• asetilen veya etilen - C2H2;
• metilamin - CH3NH2 ve diğerleri.

Söz konusu bileşiklere uygulanabilecek bir diğer sınıflandırma ise içerdikleri parçacıklara göre bölünmedir. Gaz halindeki maddelerin tümü atomlardan oluşmaz. İyonların, moleküllerin, fotonların, elektronların, Brown parçacıklarının ve plazmanın mevcut olduğu yapıların örnekleri de bu toplanma durumundaki bileşiklere atıfta bulunur.

Gazların özellikleri

Söz konusu durumdaki maddelerin özellikleri, katı veya sıvı bileşiklerinkinden farklıdır. Mesele şu ki, gaz halindeki maddelerin özellikleri özeldir. Parçacıkları kolay ve hızlı bir şekilde hareketlidir, bir bütün olarak madde izotropiktir, yani özellikler, bileşime dahil edilen yapıların hareket yönüne göre belirlenmez.

Gaz halindeki maddeleri, onları maddenin diğer tüm varoluş biçimlerinden ayıran en önemli fiziksel özelliklerini belirlemek mümkündür.

1. Bunlar sıradan insan araçlarıyla görülemeyen, kontrol edilemeyen veya hissedilemeyen bağlantılardır. Belirli bir gazın özelliklerini anlamak ve tanımlamak için hepsini tanımlayan dört parametreye dayanırlar: basınç, sıcaklık, madde miktarı (mol), hacim.
2. Sıvılardan farklı olarak gazlar, yalnızca kabın veya odanın boyutuyla sınırlı olarak tüm alanı iz bırakmadan kaplayabilir.
3. Tüm gazlar birbirleriyle kolayca karışır ve bu bileşiklerin bir arayüzeyleri yoktur.
4. Daha hafif ve daha ağır temsilciler vardır, bu nedenle yer çekiminin ve zamanın etkisi altında ayrılmalarını görmek mümkündür.
5. Difüzyon bu bileşiklerin en önemli özelliklerinden biridir. Bünyesinde tamamen düzensiz hareketler yaparken, diğer maddelere nüfuz etme ve onları içeriden doyurma yeteneği.
6. Gerçek gazlar elektrik akımını iletemez ancak nadir ve iyonize maddelerden bahsedersek iletkenlik keskin bir şekilde artar.
7. Gazların ısı kapasitesi ve ısı iletkenliği düşüktür ve farklı türler arasında farklılık gösterir.
8. Artan basınç ve sıcaklıkla viskozite artar.
9. Fazlar arası geçiş için iki seçenek vardır: buharlaşma - sıvı buhara dönüşür, süblimleşme - sıvı olanı atlayarak katı madde gaz haline gelir.

Buharların gerçek gazlardan ayırt edici bir özelliği, birincisinin belirli koşullar altında sıvı veya katı faza dönüşebilmesi, ikincisinin ise dönüşmemesidir. Söz konusu bileşiklerin deformasyona karşı direnç gösterebildiği ve akışkan olabildiğine de dikkat edilmelidir.

Gaz halindeki maddelerin bu özellikleri, bilim ve teknolojinin çeşitli alanlarında, sanayide ve ülke ekonomisinde yaygın olarak kullanılmalarına olanak sağlar. Ek olarak, belirli özellikler her temsilci için kesinlikle bireyseldir. Yalnızca tüm gerçek yapılarda ortak olan özellikleri dikkate aldık.

Sıkıştırılabilme

Farklı sıcaklıklarda ve basıncın etkisi altında gazlar sıkıştırılabilir, konsantrasyonları arttırılabilir ve işgal edilen hacimleri azaltılabilir. Yüksek sıcaklıklarda genleşirler, düşük sıcaklıklarda ise büzülürler.

Değişiklikler baskı altında da meydana gelir. Gaz halindeki maddelerin yoğunluğu artar ve her temsilci için farklı olan kritik bir noktaya ulaşıldığında başka bir toplanma durumuna geçiş meydana gelebilir.

Gaz çalışmalarının geliştirilmesine katkıda bulunan başlıca bilim adamları

Böyle pek çok insan var çünkü gazların incelenmesi emek yoğun ve tarihsel olarak uzun bir süreç. En önemli keşifleri yapmayı başaran en ünlü şahsiyetler üzerinde duralım.

1. 1811'de bir keşif yaptı. Ne tür gazlar olduğu önemli değil, asıl mesele aynı koşullar altında bir hacmin molekül sayısı açısından eşit miktarda gaz içermesidir. Bilim adamının adına göre hesaplanmış bir değer vardır. Herhangi bir gazın 1 molü için 6,03 * 10 23 moleküle eşittir.
2. Fermi - ideal kuantum gazı teorisini yarattı.
3. Gay-Lussac, Boyle-Marriott - hesaplamalar için temel kinetik denklemleri oluşturan bilim adamlarının isimleri.
4. Robert Boyle.
5. John Dalton.
6. Jacques Charles ve diğer birçok bilim adamı.

Gaz halindeki maddelerin yapısı

Söz konusu maddelerin kristal kafesinin yapısındaki en önemli özellik, düğümlerinin birbirine zayıf kovalent bağlarla bağlanan atomlar veya moleküller içermesidir. İyonlar, elektronlar ve diğer kuantum sistemleri söz konusu olduğunda Van der Waals kuvvetleri de mevcuttur.

Bu nedenle, gaz kafeslerinin ana yapı türleri şunlardır:

• atomik;
• moleküler.

İçerideki bağlantılar kolaylıkla kopabildiğinden bu bağlantılar sabit bir şekle sahip olmayıp tüm mekansal hacmi doldurmaktadır. Bu aynı zamanda elektriksel iletkenlik eksikliğini ve zayıf termal iletkenliği de açıklar. Ancak gazlar iyi bir ısı yalıtımına sahiptir, çünkü difüzyon sayesinde katıların içine nüfuz edebilir ve içlerindeki serbest küme alanlarını işgal edebilirler. Aynı zamanda hava geçmez, ısı korunur. Bu, inşaat amacıyla gazların ve katıların birlikte kullanılmasının temelidir.

Gazlar arasındaki basit maddeler

Yukarıda yapı ve yapı bakımından hangi gazların bu kategoriye ait olduğunu tartışmıştık. Bunlar aynı atomlardan oluşanlardır. Pek çok örnek verilebilir, çünkü normal koşullar altında tüm periyodik tablodaki metal olmayanların önemli bir kısmı tam olarak bu toplanma durumunda bulunur. Örneğin:

• beyaz fosfor - bu elementten biri;
• azot;
• oksijen;
• florin;
• klor;
• helyum;
• neon;
• argon;
• kripton;
• ksenon.

Bu gazların molekülleri tek atomlu (soy gazlar) veya çok atomlu (ozon - O3) olabilir. Bağın türü kovalent apolardır, çoğu durumda oldukça zayıftır, ancak hepsinde değil. Kristal kafes, bu maddelerin bir toplanma durumundan diğerine kolayca geçmesini sağlayan moleküler tiptedir. Örneğin, normal koşullar altında iyot, metalik parlaklığa sahip koyu mor kristallerdir. Ancak ısıtıldıklarında parlak mor gaz bulutlarına (I 2) süblimleşirler.

Bu arada, metaller de dahil olmak üzere herhangi bir madde belirli koşullar altında gaz halinde mevcut olabilir.

Gaz halindeki karmaşık bileşikler

Bu tür gazlar elbette çoğunluktadır. Kovalent bağlarla ve van der Waals etkileşimleriyle birleştirilen moleküllerdeki çeşitli atom kombinasyonları, dikkate alınan toplanma durumunun yüzlerce farklı temsilcisinin oluşmasına izin verir.

Gazlar arasındaki karmaşık maddelere örnek olarak iki veya daha fazla farklı elementten oluşan bileşiklerin tümü verilebilir. Bu şunları içerebilir:

• propan;
• bütan;
• asetilen;
• amonyak;
• silan;
• fosfin;
• metan;
• karbon disülfid;
• kükürt dioksit;
• kahverengi gaz;
• freon;
• etilen ve diğerleri.

Moleküler tipte kristal kafes. Temsilcilerin çoğu suda kolaylıkla çözünerek karşılık gelen asitleri oluşturur. Bu bileşiklerin çoğu endüstride gerçekleştirilen kimyasal sentezlerin önemli bir parçasıdır.

Metan ve homologları

Bazen genel "gaz" kavramı, ağırlıklı olarak organik nitelikteki gazlı ürünlerin bir karışımı olan doğal bir minerali ifade eder. Aşağıdaki gibi maddeler içerir:

• metan;
• etan;
• propan;
• bütan;
• etilen;
• asetilen;
• pentan ve diğerleri.

Endüstride çok önemlidirler çünkü propan-bütan karışımı, insanların yemek pişirdiği, enerji ve ısı kaynağı olarak kullanılan ev gazıdır.

Birçoğu alkollerin, aldehitlerin, asitlerin ve diğer organik maddelerin sentezinde kullanılır. Yıllık doğal gaz tüketimi trilyonlarca metreküpe ulaşıyor ve bu oldukça haklı.

Oksijen ve karbondioksit

Hangi gazlı maddeler en yaygın olarak adlandırılabilir ve birinci sınıf öğrencileri tarafından bile bilinir? Cevap açık: oksijen ve karbondioksit. Sonuçta onlar gezegendeki tüm canlılarda meydana gelen gaz alışverişinin doğrudan katılımcılarıdır.

Oksijen sayesinde yaşamın mümkün olduğu bilinmektedir, çünkü oksijen olmadan yalnızca bazı anaerobik bakteri türleri var olabilir. Ve karbondioksit, fotosentez işlemini gerçekleştirmek için onu emen tüm bitkiler için gerekli bir "gıda" ürünüdür.

Kimyasal açıdan bakıldığında hem oksijen hem de karbondioksit bileşiklerin sentezini gerçekleştirmek için önemli maddelerdir. Birincisi güçlü bir oksitleyici madde, ikincisi ise çoğunlukla indirgeyici bir maddedir.

Halojenler

Bu, atomların gaz halindeki bir maddenin parçacıkları olduğu ve çiftler halinde polar olmayan bir bağ yoluyla birbirine bağlandığı bir bileşik grubudur. Ancak halojenlerin tümü gaz değildir. Brom normal koşullar altında sıvıdır ve iyot kolaylıkla süblimleşebilen bir katıdır. Flor ve klor, güçlü oksitleyici ajanlar olan ve sentezlerde çok yaygın olarak kullanılan, canlıların sağlığına zararlı toksik maddelerdir.

iki veya daha fazla bileşenden oluşan tek fazlı sistemler. Topaklanma durumlarına göre çözeltiler katı, sıvı veya gaz halinde olabilir. Dolayısıyla hava, gaz halindeki bir çözeltidir, homojen bir gaz karışımıdır; votka- sıvı çözelti, bir sıvı fazı oluşturan birkaç maddenin karışımı; deniz suyu- sıvı çözelti, bir sıvı faz oluşturan katı (tuz) ve sıvı (su) maddelerin karışımı; pirinç- katı çözelti, bir katı faz oluşturan iki katının (bakır ve çinko) karışımı. Benzin ve su karışımı bir çözüm değildir çünkü bu sıvılar birbirleri içinde çözünmezler ve bir arayüze sahip iki sıvı faz halinde kalırlar. Çözeltilerin bileşenleri benzersiz özelliklerini korur ve birbirleriyle kimyasal reaksiyonlara girerek yeni bileşikler oluşturmazlar. Böylece iki hacim hidrojen bir hacim oksijenle karıştırıldığında gaz halinde bir çözelti elde edilir. Bu gaz karışımı ateşlenirse yeni bir madde oluşur- kendi başına bir çözüm olmayan su. Çözeltide daha büyük miktarlarda bulunan bileşene genellikle çözücü adı verilir, geri kalan bileşenler ise genellikle çözücü olarak adlandırılır.- çözünmüş maddeler.

Ancak bazen maddelerin fiziksel karışımı ile kimyasal etkileşimleri arasındaki çizgiyi çekmek zordur. Örneğin, hidrojen klorür gazı HCl'yi suyla karıştırırken

H2O H iyonları oluşur 3 O+ ve Cl - . Komşu su moleküllerini kendilerine çekerek hidratlar oluştururlar. Böylece başlangıç ​​bileşenleri HCl ve H'dir. 2 O - karıştırıldıktan sonra önemli değişikliklere uğrar. Bununla birlikte iyonlaşma ve hidrasyon (genel durumda çözünme), çözeltilerin oluşumu sırasında meydana gelen fiziksel süreçler olarak kabul edilir.

Homojen bir fazı temsil eden en önemli karışım türlerinden biri koloidal çözeltilerdir: jeller, soller, emülsiyonlar ve aerosoller. Kolloidal çözeltilerde parçacık boyutu 1-1000 nm, gerçek çözeltilerde ise

~ 0,1 nm (molekül boyutuna göre).Temel konseptler. Birbiri içinde herhangi bir oranda çözünerek gerçek çözeltiler oluşturan iki maddeye karşılıklı olarak tamamen çözünür denir. Bu tür maddelerin hepsi gazdır, birçok sıvıdır (örneğin etil alkol)- su, gliserin - su, benzen - benzin), bazı katılar (örneğin gümüş - altın). Katı çözeltiler elde etmek için önce başlangıç ​​maddelerini eritmeniz, ardından karıştırmanız ve katılaşmasını sağlamanız gerekir. Karşılıklı olarak tamamen çözündüklerinde bir katı faz oluşur; çözünürlük kısmi ise, orijinal bileşenlerden birinin küçük kristalleri elde edilen katıda tutulur.

İki bileşen yalnızca belirli oranlarda karıştırıldığında bir faz oluşturuyorsa ve diğer durumlarda iki faz ortaya çıkıyorsa, bunlara karşılıklı olarak kısmen çözünür denir. Bunlar, örneğin su ve benzendir: bunlardan gerçek çözümler, yalnızca büyük hacimli benzene az miktarda su veya büyük hacimli suya az miktarda benzen eklenerek elde edilir. Eşit miktarda su ve benzeni karıştırırsanız iki fazlı bir sıvı sistemi oluşur. Alt katmanı az miktarda benzen içeren su, üst katmanı ise

- az miktarda su ile benzen. Su ve cıva gibi birbiri içinde hiç çözünmeyen bilinen maddeler de vardır. Eğer iki madde karşılıklı olarak yalnızca kısmen çözünürse, belirli bir sıcaklık ve basınçta, denge koşulları altında bir maddenin diğeriyle gerçek bir çözelti oluşturabileceği miktarında bir sınır vardır. Maksimum çözünen konsantrasyonuna sahip bir çözeltiye doymuş denir. Ayrıca, çözünmüş maddenin konsantrasyonunun doymuş olandan daha büyük olduğu, aşırı doymuş bir çözelti de hazırlayabilirsiniz. Bununla birlikte, aşırı doymuş çözeltiler kararsızdır ve koşullardaki en ufak bir değişiklikle, örneğin karıştırma, toz parçacıklarının girişi veya bir çözünen maddenin kristallerinin eklenmesiyle, fazla çözünen madde çöker.

Herhangi bir sıvı, doymuş buhar basıncının dış basınca ulaştığı sıcaklıkta kaynamaya başlar. Örneğin 101,3 kPa basınç altındaki su 100°C'de kaynar.

° C çünkü bu sıcaklıkta su buharı basıncı tam olarak 101,3 kPa'dır. Uçucu olmayan bir maddeyi suda çözerseniz buhar basıncı düşer. Ortaya çıkan çözeltinin buhar basıncını 101,3 kPa'ya getirmek için çözeltiyi 100 ° C'nin üzerine ısıtmanız gerekir.° C. Çözeltinin kaynama noktasının her zaman saf çözücünün kaynama noktasından daha yüksek olduğu sonucu çıkar. Çözeltilerin donma noktasının düşmesi de benzer şekilde açıklanmaktadır.Raoult'un yasası. 1887 yılında, çeşitli uçucu olmayan sıvı ve katıların çözeltilerini inceleyen Fransız fizikçi F. Raoult, elektrolit olmayan seyreltik çözeltiler üzerindeki buhar basıncının konsantrasyonla azalmasıyla ilgili bir yasa oluşturdu: doymuş buhar basıncındaki göreceli azalma Çözeltinin üzerindeki çözücü, çözünmüş maddenin mol fraksiyonuna eşittir. Raoult yasası, saf bir çözücüye kıyasla seyreltik bir çözeltinin kaynama noktasındaki artışın veya donma noktasındaki azalmanın, çözünen maddenin molar konsantrasyonu (veya mol fraksiyonu) ile orantılı olduğunu ve moleküler ağırlığını belirlemek için kullanılabileceğini belirtir.

Davranışı Raoult yasasına uyan bir çözüme ideal denir. Polar olmayan gazların ve sıvıların (molekülleri elektrik alanında yönünü değiştirmeyen) çözümleri ideale en yakın olanlardır. Bu durumda çözeltinin ısısı sıfırdır ve orijinal bileşenlerin özellikleri ve bunların karıştırılma oranları bilinerek çözeltilerin özellikleri doğrudan tahmin edilebilir. Gerçek çözümler için böyle bir tahmin yapılamaz. Gerçek çözümler oluştuğunda genellikle ısı açığa çıkar veya emilir. Isı salınımı olan işlemlere ekzotermik, emilimi olan işlemlere ise endotermik denir.

Bir çözeltinin esas olarak konsantrasyonuna (çözücünün birim hacmi veya kütlesi başına çözünen maddenin molekül sayısı) bağlı olan ve çözünen maddenin doğasına bağlı olmayan özelliklerine denir.

koligatif . Örneğin, normal atmosfer basıncında saf suyun kaynama noktası 100'dür.° C ve 1000 g su içinde 1 mol çözünmüş (ayrışmayan) madde içeren bir çözeltinin kaynama noktası zaten 100,52'dir.° C bu maddenin doğası ne olursa olsun. Madde iyon oluşturarak ayrışırsa, kaynama noktası, çözünen maddenin toplam parçacık sayısındaki artışla orantılı olarak artar; bu, ayrışma nedeniyle çözeltiye eklenen maddenin molekül sayısını aşar. Diğer önemli koligatif nicelikler, bir çözeltinin donma noktası, ozmotik basınç ve çözücü buharının kısmi basıncıdır.Çözüm konsantrasyonu çözünen ve çözücü arasındaki oranları yansıtan bir miktardır. "Seyreltik" ve "konsantre" gibi nitel kavramlar yalnızca bir çözeltinin az veya çok miktarda çözünen madde içerdiğini gösterir. Çözeltilerin konsantrasyonunu ölçmek için sıklıkla yüzdeler (kütle veya hacim) kullanılır ve bilimsel literatürde mol sayısı veya kimyasal eşdeğerleri kullanılır. (santimetre . EŞDEĞER KÜTLE)Çözücü veya çözeltinin birim kütlesi veya hacmi başına çözünen madde. Karışıklığı önlemek için konsantrasyon birimleri her zaman doğru şekilde belirtilmelidir. Aşağıdaki örneği düşünün. 90 g su (suyun yoğunluğu 1 g/ml olduğundan hacmi 90 ml) ve 10 g etil alkolden (alkolün yoğunluğu 0,794 g/ml olduğundan hacmi 12,6 ml) oluşan çözelti. kütlesi 100 g'dır, ancak bu çözeltinin hacmi 101,6 ml'dir (ve su ile alkolü karıştırırken hacimleri basitçe toplanırsa 102,6 ml'ye eşit olacaktır). Bir çözeltinin yüzde konsantrasyonu farklı şekillerde hesaplanabilir: veya

veya

Bilimsel literatürde kullanılan konsantrasyon birimleri mol ve eşdeğer gibi kavramlara dayanmaktadır, çünkü tüm kimyasal hesaplamalar ve kimyasal reaksiyonların denklemleri, maddelerin birbirleriyle belirli oranlarda reaksiyona girdiği gerçeğine dayandırılmalıdır. Örneğin, 1 eşdeğer. 58,5 g'a eşit NaCl, 1 eşd. ile reaksiyona girer. AgNO 3 170 g'a eşit 1 eşdeğer içeren çözeltilerin olduğu açıktır. Bu maddeler tamamen farklı yüzde konsantrasyonlarına sahiptir.Molarite (M veya mol/l) - 1 litre çözeltide bulunan çözünmüş maddelerin mol sayısı.Molalite (m) - 1000 g çözücü içinde bulunan çözünen maddenin mol sayısı.Normallik (n.) - 1 litre çözelti içinde bulunan çözünmüş bir maddenin kimyasal eşdeğerlerinin sayısı.Mol fraksiyonu (boyutsuz değer) - belirli bir bileşenin mol sayısının, çözünen madde ve çözücünün toplam mol sayısına bölünmesiyle elde edilir. (Mol yüzdesi - mol kesri 100 ile çarpılır.)

En yaygın birim molaritedir ancak hesaplanırken dikkate alınması gereken bazı belirsizlikler vardır. Örneğin, belirli bir maddenin 1M'lik bir çözeltisini elde etmek için, bunun mole eşit tam olarak tartılmış bir kısmı, bilinen az miktarda su içinde çözülür. gram cinsinden kütle ve çözeltinin hacmini 1 litreye getirin. Bu çözeltiyi hazırlamak için gereken su miktarı, sıcaklığa ve basınca bağlı olarak biraz değişebilir. Bu nedenle, farklı koşullar altında hazırlanan iki bir molar çözelti aslında tam olarak aynı konsantrasyonlara sahip değildir. Molalite, sıcaklığa ve basınca bağlı olmayan belirli bir çözücü kütlesine (1000 g) göre hesaplanır. Laboratuvar uygulamasında, belirli hacimlerdeki sıvıları ölçmek (bunun için büretler, pipetler ve hacimsel şişeler vardır) tartmaktan çok daha uygundur, bu nedenle bilimsel literatürde konsantrasyonlar genellikle mol cinsinden ifade edilir ve molalite genellikle yalnızca özellikle hassas ölçümler için kullanılır.

Normallik hesaplamaları basitleştirmek için kullanılır. Daha önce de söylediğimiz gibi maddeler birbirleriyle eşdeğer miktarlara göre etkileşime girerler. Aynı normallikteki ve eşit hacimlerdeki farklı maddelerin çözeltilerini hazırlayarak bunların aynı sayıda eşdeğer içerdiğinden emin olabiliriz.

Çözücü ve çözünen maddeyi ayırt etmenin zor (veya gereksiz) olduğu durumlarda konsantrasyon, mol kesirleri cinsinden ölçülür. Molalite gibi mol kesirleri sıcaklık ve basınca bağlı değildir.

Çözünen maddenin ve çözeltinin yoğunlukları bilindiğinde, bir konsantrasyon diğerine dönüştürülebilir: molariteden molaliteye, mol fraksiyonuna ve bunun tersi. Belirli bir çözünen madde ve çözücünün seyreltik çözeltileri için bu üç miktar birbiriyle orantılıdır.

çözünürlük Belirli bir maddenin diğer maddelerle çözelti oluşturabilme yeteneğidir. Kantitatif olarak, bir gazın, sıvının veya katının çözünürlüğü, belirli bir sıcaklıkta doymuş çözeltisinin konsantrasyonuyla ölçülür. Bu, bir maddenin önemli bir özelliğidir; onun doğasını anlamaya yardımcı olmanın yanı sıra, bu maddenin dahil olduğu reaksiyonların gidişatını da etkiler.Gazlar. Kimyasal etkileşimin olmadığı durumlarda gazlar birbirleriyle istenilen oranda karışır ve bu durumda doygunluktan bahsetmenin bir anlamı yoktur. Bununla birlikte, bir gaz bir sıvı içinde çözündüğünde, basınç ve sıcaklığa bağlı olarak belirli bir sınırlayıcı konsantrasyon vardır. Gazların bazı sıvılardaki çözünürlüğü sıvılaşma yetenekleriyle ilişkilidir. NH gibi en kolay sıvılaştırılabilen gazlar 3, HC1, SO2 O gibi sıvılaştırılması zor gazlardan daha fazla çözünür 2, H2 ve o. Çözücü ile gaz arasında (örneğin su ile NH arasında) kimyasal bir etkileşim varsa 3 veya HCl) çözünürlüğü artar. Belirli bir gazın çözünürlüğü çözücünün doğasına göre değişir, ancak gazların artan çözünürlüğe göre düzenlenme sırası farklı çözücüler için yaklaşık olarak aynı kalır.

Çözünme süreci Le Chatelier ilkesine (1884) uyar: Dengedeki bir sistem herhangi bir etkiye maruz kalırsa, içinde meydana gelen süreçlerin bir sonucu olarak denge, etkinin azalacağı yönde kayacaktır. Gazların sıvılarda çözünmesine genellikle ısı salınımı eşlik eder. Aynı zamanda Le Chatelier prensibine göre gazların çözünürlüğü azalır. Bu azalma, gazların çözünürlüğü ne kadar yüksek olursa o kadar belirgindir: bu tür gazlar ayrıca

daha yüksek çözelti ısısı. Kaynatılmış veya damıtılmış suyun "yumuşak" tadı, yüksek sıcaklıklarda çözünürlüğü çok düşük olduğundan içinde hava bulunmamasıyla açıklanır.

Basınç arttıkça gazların çözünürlüğü artar. Henry yasasına (1803) göre, sabit sıcaklıkta belirli bir sıvı hacminde çözünebilen bir gazın kütlesi, basıncıyla orantılıdır. Bu özellik gazlı içeceklerin yapımında kullanılır. Karbondioksit sıvı içinde 3-4 atm basınçta çözülür; bu koşullar altında, belirli bir hacimde 1 atm'ye göre 3-4 kat daha fazla gaz (kütle olarak) çözülebilir. Böyle bir sıvının bulunduğu kap açıldığında, içindeki basınç düşer ve çözünmüş gazın bir kısmı kabarcıklar halinde salınır. Benzer bir etki, bir şişe şampanya açıldığında veya büyük derinliklerde karbondioksitle doyurulmuş yeraltı suyunun yüzeyine ulaşıldığında da gözlenir.

Bir gaz karışımı bir sıvı içinde çözüldüğünde, her birinin çözünürlüğü, karışım durumunda olduğu gibi (Dalton yasası) aynı basınçta diğer bileşenlerin yokluğunda olduğu gibi aynı kalır.

Sıvılar. İki sıvının karşılıklı çözünürlüğü, moleküllerinin yapısının ne kadar benzer olduğuna göre belirlenir (“benzer benzer içinde çözülür”). Hidrokarbonlar gibi polar olmayan sıvılar zayıf moleküller arası etkileşimlerle karakterize edilir, bu nedenle bir sıvının molekülleri diğerinin molekülleri arasına kolayca nüfuz eder; sıvılar iyice karışır. Bunun tersine, su ve hidrokarbonlar gibi polar ve polar olmayan sıvılar birbirleriyle iyi karışmazlar. Her su molekülünün öncelikle kendisini güçlü bir şekilde kendine çeken diğer benzer moleküllerin bulunduğu ortamdan kaçması ve onu zayıf bir şekilde çeken hidrokarbon moleküllerinin arasına nüfuz etmesi gerekir. Tersine, hidrokarbon moleküllerinin suda çözünebilmesi için su molekülleri arasında sıkışması, güçlü karşılıklı çekimin üstesinden gelmesi gerekir ve bu da enerji gerektirir. Sıcaklık arttıkça moleküllerin kinetik enerjisi artar, moleküller arası etkileşimler zayıflar, su ve hidrokarbonların çözünürlüğü artar. Sıcaklıkta önemli bir artışla, karşılıklı tam çözünürlükleri elde edilebilir. Bu sıcaklığa üst kritik çözelti sıcaklığı (UCST) adı verilir.

Bazı durumlarda kısmen karışabilen iki sıvının karşılıklı çözünürlüğü sıcaklık azaldıkça artar. Bu etki, genellikle kimyasal reaksiyonun bir sonucu olarak karıştırma sırasında ısı oluştuğunda ortaya çıkar. Sıcaklıkta önemli bir düşüş olduğunda, ancak donma noktasının altına düşmediğinde, daha düşük kritik çözelti sıcaklığına (LCST) ulaşılabilir. LCTE'ye sahip tüm sistemlerin aynı zamanda HCTE'ye de sahip olduğu varsayılabilir (tersi gerekli değildir). Ancak çoğu durumda, karıştırma sıvılarından biri HTST'nin altındaki bir sıcaklıkta kaynar. Nikotin-su sisteminin LCTR'si 61'dir

° C ve VCTR 208'dir° C. 61-208 aralığında° C, bu sıvıların çözünürlüğü sınırlıdır ve bu aralığın dışında karşılıklı tam çözünürlüğe sahiptirler.Katılar. Tüm katılar sıvılarda sınırlı çözünürlük gösterir. Belirli bir sıcaklıkta doymuş çözeltileri, çözünen maddenin ve çözücünün doğasına bağlı olan belirli bir bileşime sahiptir. Dolayısıyla sodyum klorürün sudaki çözünürlüğü, naftalinin sudaki çözünürlüğünden birkaç milyon kat daha fazladır ve benzende çözündüklerinde tam tersi tablo gözlenir. Bu örnek, bir katının benzer kimyasal ve fiziksel özelliklere sahip bir sıvı içinde kolayca çözüneceği, ancak zıt özelliklere sahip bir sıvı içinde çözülmeyeceği yönündeki genel kuralı göstermektedir.

Tuzlar genellikle suda kolayca çözünür ve alkol ve sıvı amonyak gibi diğer polar çözücülerde daha az çözünür. Ancak tuzların çözünürlüğü de önemli ölçüde değişiklik gösterir: örneğin amonyum nitrat suda gümüş klorürden milyonlarca kat daha fazla çözünür.

Katıların sıvılarda çözünmesine genellikle ısının emilmesi eşlik eder ve Le Chatelier ilkesine göre bunların çözünürlüğünün ısınmayla artması gerekir. Bu etki, yeniden kristalleştirme yoluyla maddeleri saflaştırmak için kullanılabilir. Bunu yapmak için doymuş bir çözelti elde edilene kadar yüksek sıcaklıkta çözülür, ardından çözelti soğutulur ve çözünen madde çökeldikten sonra süzülür. Sıcaklık arttıkça sudaki çözünürlüğü azalan maddeler (örneğin kalsiyum hidroksit, sülfat ve asetat) vardır.

Sıvılar gibi katılar da birbirleri içinde tamamen çözünerek homojen bir karışım oluşturabilirler - sıvı çözeltiye benzer gerçek bir katı çözelti. Birbiri içinde kısmen çözünebilen maddeler, bileşimleri sıcaklıkla değişen iki denge eşlenik katı çözeltisi oluşturur.

Dağıtım katsayısı. Birbiriyle karışmayan veya kısmen karışabilen iki sıvıdan oluşan bir denge sistemine bir maddenin çözeltisi eklenirse, sistemde kimyasal etkileşimler olmadığında, maddenin toplam miktarından bağımsız olarak belirli bir oranda sıvılar arasında dağıtılır. . Bu kurala dağıtım yasası denir ve çözünmüş bir maddenin sıvılardaki konsantrasyonlarının oranına dağıtım katsayısı denir. Dağılım katsayısı, belirli bir maddenin iki sıvıdaki çözünürlüklerinin oranına yaklaşık olarak eşittir; madde çözünürlüğüne göre sıvılar arasında dağıtılır. Bu özellik, belirli bir maddeyi bir çözücü içindeki çözeltisinden başka bir çözücü kullanarak çıkarmak için kullanılır. Uygulamasının bir başka örneği, genellikle kurşunla birlikte dahil edildiği cevherlerden gümüş çıkarma işlemidir. Bunu yapmak için erimiş cevhere kurşunla karışmayan çinko eklenir. Gümüş, erimiş kurşun ve çinko arasında, esas olarak ikincisinin üst katmanında dağıtılır. Bu katman toplanır ve gümüş, çinko distilasyonuyla ayrılır.Çözünürlük ürünü (VESAİRE ). Aşırı (çökelmiş) katı madde arasında M X B sen ve doymuş çözümü, denklemle tanımlanan dinamik bir denge oluştururBu reaksiyonun denge sabitive çözünürlük çarpımı olarak adlandırılır. Belirli bir sıcaklık ve basınçta sabittir ve çökeltinin çözünürlüğünün hesaplandığı ve değiştirildiği değerdir. Çözeltiye, hafif çözünür bir tuzun iyonları ile aynı adı taşıyan iyonlara ayrışan bir bileşik eklenirse, PR ifadesine uygun olarak tuzun çözünürlüğü azalır. İyonlardan biriyle reaksiyona giren bir bileşik eklendiğinde tam tersine artacaktır.İyonik bileşiklerin çözeltilerinin bazı özellikleri hakkında Ayrıca bakınız ELEKTROLİTLER. EDEBİYAT Shakhparonov M.I. Moleküler Çözüm Teorisine Giriş . M., 1956
Remi I. İnorganik kimya kursu , cilt. 1-2. M., 1963, 1966