Soluções, assim como o processo de sua formação, são de grande importância no mundo que nos cerca. A água e o ar são dois de seus representantes, sem os quais a vida na Terra é impossível. A maioria dos fluidos biológicos em plantas e animais também são soluções. O processo de digestão está inextricavelmente ligado à dissolução dos nutrientes.
Qualquer produção está associada à utilização de determinados tipos de soluções. Eles são usados nas indústrias têxtil, alimentícia, farmacêutica, metalúrgica, mineração, plásticos e fibras. Por isso é importante entender o que são, conhecer suas propriedades e características distintivas.
Sinais de soluções verdadeiras
Soluções são entendidas como sistemas homogêneos multicomponentes formados durante a distribuição de um componente em outro. São também chamados de sistemas dispersos, que, dependendo do tamanho das partículas que os formam, são divididos em sistemas coloidais, suspensões e soluções verdadeiras.
Neste último, os componentes estão em estado de separação em moléculas, átomos ou íons. Tais sistemas moleculares dispersos são caracterizados pelas seguintes características:
- afinidade (interação);
- espontaneidade da educação;
- constância de concentração;
- homogeneidade;
- sustentabilidade.
Em outras palavras, eles podem ser formados se houver uma interação entre os componentes, o que leva à separação espontânea da substância em minúsculas partículas sem esforços externos. As soluções resultantes devem ser monofásicas, ou seja, não deve haver interface entre as partes constituintes. O último sinal é o mais importante, pois o processo de dissolução pode ocorrer espontaneamente somente se for energeticamente favorável ao sistema. Neste caso, a energia livre diminui, e o sistema torna-se em equilíbrio. Levando em conta todas essas características, podemos formular a seguinte definição:
Uma solução verdadeira é um sistema de equilíbrio estável de partículas em interação de duas ou mais substâncias, cujo tamanho não exceda 10-7cm, ou seja, são proporcionais com átomos, moléculas e íons.
Uma das substâncias é um solvente (em regra, este é o componente cuja concentração é maior), e o restante são solutos. Se as substâncias originais estavam em diferentes estados de agregação, então o solvente é considerado aquele que não o alterou.
Tipos de soluções verdadeiras
De acordo com o estado de agregação, as soluções são líquidas, gasosas e sólidas. Os sistemas líquidos são os mais comuns e também são divididos em vários tipos dependendo do estado inicial.soluto:
- sólido em líquido, como açúcar ou sal em água;
- líquido em líquido, como ácido sulfúrico ou clorídrico em água;
- gasoso a líquido, como oxigênio ou dióxido de carbono na água.
No entanto, não só a água pode ser um solvente. E pela natureza do solvente, todas as soluções líquidas são divididas em aquosas, se as substâncias estiverem dissolvidas em água, e não aquosas, se as substâncias estiverem dissolvidas em éter, etanol, benzeno, etc.
De acordo com a condutividade elétrica, as soluções são divididas em eletrólitos e não eletrólitos. Os eletrólitos são compostos com uma ligação cristalina predominantemente iônica, que, quando dissociados em solução, formam íons. Quando dissolvidos, os não eletrólitos se decompõem em átomos ou moléculas.
Em soluções verdadeiras, dois processos opostos ocorrem simultaneamente - a dissolução de uma substância e sua cristalização. Dependendo da posição de equilíbrio no sistema "soluto-solução", os seguintes tipos de soluções são distinguidos:
- saturado, quando a taxa de dissolução de uma determinada substância é igual à taxa de sua própria cristalização, ou seja, a solução está em equilíbrio com o solvente;
- insaturados se contiverem menos soluto do que saturado na mesma temperatura;
- supersaturado, que contém um excesso de um soluto em comparação com um saturado, e um cristal dele é suficiente para iniciar a cristalização ativa.
Como um quantitativocaracterísticas, refletindo o conteúdo de um determinado componente em soluções, use a concentração. Soluções com baixo teor de um soluto são chamadas de diluídas e com alto teor - concentradas.
Formas de Expressar Concentração
Fração de massa (ω) - a massa da substância (mv-va), referida à massa da solução (mp-ra). Neste caso, a massa da solução é tomada como a soma das massas da substância e do solvente (mp-la).
Fração molar (N) - o número de mols de um soluto (Nv-va) dividido pelo número total de mols de substâncias que formam uma solução (ΣN).
Molalidade (Cm) - o número de mols de um soluto (Nv-va) dividido pela massa do solvente (m r-la).
Concentração molar (Cm) - a massa do soluto (mv-va) referida ao volume de toda a solução (V).
Normalidade, ou concentração equivalente, (Cn) - o número de equivalentes (E) do soluto, referido ao volume da solução.
Título (T) - a massa de uma substância (m in-va) dissolvida em um determinado volume de solução.
Fração de volume (ϕ) de uma substância gasosa - o volume da substância (Vv-va) dividido pelo volume da solução (V) p-ra).
Propriedades das soluções
Considerando essa questão, na maioria das vezes eles falam sobre soluções diluídas de não eletrólitos. Isso se deve, em primeiro lugar, ao fato de que o grau de interação entre as partículas as aproxima dos gases ideais. E em segundo lugar,suas propriedades são devidas à interconectividade de todas as partículas e são proporcionais ao conteúdo dos componentes. Tais propriedades de soluções verdadeiras são chamadas coligativas. A pressão de vapor do solvente sobre a solução é descrita pela lei de Raoult, que afirma que a diminuição da pressão de vapor saturado do solvente ΔР sobre a solução é diretamente proporcional à fração molar do soluto (Tv- va) e a pressão de vapor sobre o solvente puro (R0r-la):
ΔР=Рor-la∙ Tv-va
O aumento dos pontos de ebulição ΔТк e dos pontos de congelamento ΔТз das soluções é diretamente proporcional às concentrações molares das substâncias dissolvidas nelas Сm:
ΔTk=E ∙ Cm, onde E é a constante ebulioscópica;
ΔTz=K ∙ Cm, onde K é a constante crioscópica.
Pressão osmótica π é calculada pela equação:
π=R∙E∙Xv-va / Vr-la, onde Xv-va é a fração molar do soluto, Vr-la é o volume do solvente.
A importância das soluções na vida cotidiana de qualquer pessoa é difícil de superestimar. A água natural contém gases dissolvidos - CO2 e O2, vários sais - NaCl, CaSO4, MgCO3, KCl, etc. o corpo pode interromper o metabolismo do sal da água e o trabalho do sistema cardiovascular. Outro exemplo de soluções verdadeiras é uma liga de metais. Pode ser latão ou joias de ouro, mas, o mais importante, depois de misturarcomponentes fundidos e resfriamento da solução resultante, forma-se uma fase sólida. As ligas metálicas são usadas em todos os lugares, de talheres a eletrônicos.
