Les solutions, ainsi que le processus de leur formation, sont d'une grande importance dans le monde qui nous entoure. L'eau et l'air sont deux de leurs représentants, sans lesquels la vie sur Terre est impossible. La plupart des fluides biologiques des plantes et des animaux sont également des solutions. Le processus de digestion est inextricablement lié à la dissolution des nutriments.
Toute production est associée à l'utilisation de certains types de solutions. Ils sont utilisés dans les industries du textile, de l'alimentation, de la pharmacie, de la métallurgie, des mines, des plastiques et des fibres. C'est pourquoi il est important de comprendre ce qu'ils sont, de connaître leurs propriétés et leurs caractéristiques distinctives.
Signes de vraies solutions
Les solutions sont comprises comme des systèmes homogènes multicomposants formés lors de la distribution d'un composant dans un autre. Ils sont également appelés systèmes dispersés, qui, selon la taille des particules qui les composent, se divisent en systèmes colloïdaux, en suspensions et en vraies solutions.
Dans ce dernier, les composants sont dans un état de séparation en molécules, atomes ou ions. Ces systèmes à dispersion moléculaire se caractérisent par les caractéristiques suivantes:
- affinité (interaction);
- spontanéité de l'éducation;
- constance de la concentration;
- homogénéité;
- durabilité.
En d'autres termes, ils peuvent se former s'il y a une interaction entre les composants, ce qui conduit à la séparation spontanée de la substance en minuscules particules sans efforts externes. Les solutions résultantes doivent être monophasées, c'est-à-dire qu'il ne doit pas y avoir d'interface entre les éléments constitutifs. Le dernier signe est le plus important, puisque le processus de dissolution ne peut se dérouler spontanément que s'il est énergétiquement favorable au système. Dans ce cas, l'énergie libre diminue et le système devient à l'équilibre. En tenant compte de toutes ces caractéristiques, nous pouvons formuler la définition suivante:
Une vraie solution est un système d'équilibre stable de particules en interaction de deux substances ou plus, dont la taille ne dépasse pas 10-7cm, c'est-à-dire qu'elles sont proportionnées avec des atomes, des molécules et des ions.
L'une des substances est un solvant (en règle générale, il s'agit du composant dont la concentration est la plus élevée) et les autres sont des solutés. Si les substances d'origine étaient dans différents états d'agrégation, le solvant est considéré comme celui qui ne l'a pas modifié.
Types de vraies solutions
Selon l'état d'agrégation, les solutions sont liquides, gazeuses et solides. Les systèmes liquides sont les plus courants, et ils sont également divisés en plusieurs types en fonction de l'état initial.soluté:
- solide dans un liquide, comme du sucre ou du sel dans de l'eau;
- liquide dans liquide, comme l'acide sulfurique ou chlorhydrique dans l'eau;
- gazeux à liquide, comme l'oxygène ou le dioxyde de carbone dans l'eau.
Cependant, il n'y a pas que l'eau qui peut être un solvant. Et par la nature du solvant, toutes les solutions liquides sont divisées en aqueuses, si les substances sont dissoutes dans l'eau, et non aqueuses, si les substances sont dissoutes dans l'éther, l'éthanol, le benzène, etc.
Selon la conductivité électrique, les solutions sont divisées en électrolytes et non-électrolytes. Les électrolytes sont des composés à liaison cristalline à prédominance ionique qui, lorsqu'ils sont dissociés en solution, forment des ions. Une fois dissous, les non-électrolytes se décomposent en atomes ou en molécules.
Dans les vraies solutions, deux processus opposés se produisent simultanément: la dissolution d'une substance et sa cristallisation. Selon la position d'équilibre dans le système "soluté-solution", on distingue les types de solutions suivants:
- saturé, lorsque le taux de dissolution d'une certaine substance est égal au taux de sa propre cristallisation, c'est-à-dire que la solution est en équilibre avec le solvant;
- non saturés s'ils contiennent moins de soluté que saturés à la même température;
- supersaturés, qui contiennent un excès de soluté par rapport à un saturé, et un cristal suffit pour démarrer la cristallisation active.
Comme quantitatifcaractéristiques, reflétant le contenu d'un composant particulier dans les solutions, utilisez la concentration. Les solutions à faible teneur en soluté sont appelées diluées et à forte teneur - concentrées.
Manières d'exprimer la concentration
Fraction massique (ω) - la masse de la substance (mv-va), rapportée à la masse de la solution (mp-ra). Dans ce cas, la masse de la solution est considérée comme la somme des masses de la substance et du solvant (mp-la).
Fraction molaire (N) - le nombre de moles d'un soluté (Nv-va) divisé par le nombre total de moles de substances qui forment une solution (ΣN).
Molalité (Cm) - le nombre de moles d'un soluté (Nv-va) divisé par la masse du solvant (m r-la).
Concentration molaire (Cm) - la masse du soluté (mv-va) par rapport au volume de la solution entière (V).
Normalité, ou concentration équivalente, (Cn) - le nombre d'équivalents (E) du soluté, rapporté au volume de la solution.
Titre (T) - la masse d'une substance (m in-va) dissoute dans un volume donné de solution.
Fraction volumique (ϕ) d'une substance gazeuse - le volume de la substance (Vv-va) divisé par le volume de la solution (V p-ra).
Propriétés des solutions
Compte tenu de ce problème, ils parlent le plus souvent de solutions diluées de non-électrolytes. Cela est dû, premièrement, au fait que le degré d'interaction entre les particules les rapproche des gaz parfaits. Et deuxièmement,leurs propriétés sont dues à l'interconnexion de toutes les particules et sont proportionnelles au contenu des composants. De telles propriétés des vraies solutions sont appelées colligatives. La pression de vapeur du solvant sur la solution est décrite par la loi de Raoult, qui stipule que la diminution de la pression de vapeur saturante du solvant ΔР sur la solution est directement proportionnelle à la fraction molaire du soluté (Tv- va) et la pression de vapeur sur le solvant pur (R0r-la):
ΔР=Рor-la∙ Tv-va
L'augmentation des points d'ébullition ΔТк et des points de congélation ΔТз des solutions est directement proportionnelle aux concentrations molaires des substances qui y sont dissoutes Сm:
ΔTk=E ∙ Cm, où E est la constante ébullioscopique;
ΔTz=K ∙ Cm, où K est la constante cryoscopique.
La pression osmotique π est calculée par l'équation:
π=R∙E∙Xv-va / Vr-la, où Xv-va est la fraction molaire du soluté, Vr-la est le volume du solvant.
L'importance des solutions dans la vie quotidienne de toute personne est difficile à surestimer. L'eau naturelle contient des gaz dissous - CO2 et O2, divers sels - NaCl, CaSO4, MgCO3, KCl, etc. Mais sans ces impuretés dans le corps pourrait perturber le métabolisme eau-sel et le travail du système cardiovasculaire. Un autre exemple de vraies solutions est un alliage de métaux. Il peut s'agir de laiton ou d'or de joaillerie, mais, surtout, après mélangecomposants fondus et refroidissement de la solution résultante, une phase solide se forme. Les alliages métalliques sont utilisés partout, de la coutellerie à l'électronique.
