KEMIJSKE OTOPINE: VRSTE, PRIPRAVAK I PRIMJERI - KEMIJA - 2025

A kemijske otopine su poznati kao homogene smjese u kemiji. Oni su stabilne smjese dviju ili više tvari u kojima se jedna tvar (koja se naziva otapalo) otapa u drugoj (koja se naziva otapalo). Otopine prihvaćaju fazu otapala u smjesi i mogu postojati u krutoj, tekućoj i plinovitoj fazi.

U prirodi postoje dvije vrste smjesa: heterogene smjese i homogene smjese. Heterogene mješavine su one u kojima ne postoji jednoličnost u njihovom sastavu, a proporcije njihovih sastojaka variraju u različitim uzorcima.

S druge strane, homogene smjese (kemijske otopine) su smjese krutih tvari, tekućina ili plinova - pored mogućih sjedinjenja komponenata koje se nalaze u različitim fazama - koje svojim sastojcima dijele jednake dijelove.

Sustavi za miješanje imaju tendenciju da traže homogenost, primjerice kad se bojilo doda u vodu. Ova smjesa počinje kao heterogena, ali vrijeme će uzrokovati da se prvi spoj difundira kroz tekućinu, uzrokujući da ovaj sustav postane homogena smjesa.

Rješenja i njihove komponente vide se u svakodnevnim situacijama i na razinama, od industrijskih do laboratorijskih. Oni su predmet proučavanja zbog karakteristika koje prezentiraju i zbog sila i atrakcija koje se događaju među njima.

vrste

Postoji nekoliko načina klasificiranja rješenja, zbog njihovih višestrukih karakteristika i mogućih fizičkih stanja; Zato morate znati na čemu se temelje razlike između tipova rješenja prije nego što ih podijelite u kategorije.

Jedan od načina za odvajanje vrsta otopine je razina koncentracije koju ima, koja se naziva i zasićenost otopine.

Otopine imaju kvalitetu koja se naziva topljivost, a to je najveća količina rastvora koji se može otopiti u određenoj količini otapala.

Postoji klasifikacija otopina prema koncentraciji koja ih dijeli na empirijske i titrirane otopine.

Empirijska rješenja

Ova klasifikacija, u kojoj se otopine nazivaju i kvalitativna rješenja, ne uzima u obzir specifičnu količinu otapala i otapala unutar otopine, već njihov udio. Da bi se postiglo, otopine su razdvojene na razrijeđene, koncentrirane, nezasićene, zasićene i preasićene.

- Razrijeđene otopine su one u kojima je količina rastvora u smjesi na minimalnoj razini u odnosu na ukupni volumen smjese.

- Nezasićene otopine su one koje ne dostižu najveću moguću količinu rastvora za temperaturu i tlak u kojem se nalaze.

- Koncentrirane otopine sadrže znatne količine rastvora za volumen koji je nastao.

- zasićene otopine su one koje imaju najveću moguću količinu rastvora za određenu temperaturu i pritisak; u ovim otopinama otapalo i otapalo predstavljaju ravnotežno stanje.

- Prezasićene otopine su zasićene otopine koje su zagrijane radi povećanja topljivosti i otapanja više rastvora; Tada se stvara "stabilna" otopina s viškom rastvora. Ova stabilnost se javlja samo dok temperatura ponovo ne padne ili se tlak drastično promijeni, situacija u kojoj će se rastvoreni talog višak istaložiti.

Vrijedna rješenja

Titrirane otopine su one u kojima se mjere brojčane količine rastvora i otapala, promatrajući postotak, molarne, molarne i normalno titrirane otopine, svaka sa svojim nizom mjernih jedinica.

- Vrijednosti postotka govore o udjelu u postocima grama ili mililitara rastvora u sto grama ili mililitara ukupne otopine.

- Molarne koncentracije (ili molarnost) izražavaju broj mola rastvora po litri otopine.

- Molalitet, koji se malo koristi u suvremenoj kemiji, je jedinica koja izražava broj molova rastvorenog podjeljenja s ukupnom masom otapala u kilogramima.

- Normalnost je mjera koja izražava broj ekvivalenta rastvora između ukupnog volumena otopine u litrama, gdje ekvivalenti mogu predstavljati ione H ⁺ za kiseline ili OH ^- za baze.

Prema stanju agregacije

Otopine se mogu klasificirati i prema stanju u kojem se nalaze, a to će uglavnom ovisiti o fazi u kojoj se otapalo nalazi (komponenta prisutna u najvećoj količini unutar smjese).

- plinovite otopine su rijetke prirode, u literaturi se klasificiraju kao plinske smjese, a ne kao otopine; nastaju u specifičnim uvjetima i s malo interakcije između njihovih molekula, kao u slučaju zraka.

- Tekućine imaju širok spektar u svijetu otopina i predstavljaju većinu ovih homogenih smjesa. Tekućine mogu s lakoćom otapati plinove, krute tvari i druge tekućine, a nalaze se u svim svakodnevnim situacijama, prirodno i sintetički.

Postoje i tekuće smjese koje se često miješaju s otopinama, poput emulzija, koloida i suspenzija, koje su više heterogene od homogenih.

- Plinovi u tekućini uglavnom se primjećuju u situacijama kao što su kisik u vodi i ugljični dioksid u gaziranim pićima.

- Tečne tekuće otopine mogu se predstaviti kao polarne komponente koje se slobodno rastvaraju u vodi (poput etanola, octene kiseline i acetona) ili kada se nepolarna tekućina otopi u drugoj sa sličnim karakteristikama.

- Napokon, krute tvari imaju širok raspon topljivosti u tekućinama, poput soli u vodi i voskova u ugljikovodicima. Čvrste otopine nastaju iz čvrstog faznog otapala i mogu se promatrati kao sredstvo za otapanje plinova, tekućina i drugih krutih tvari.

Plinovi se mogu skladištiti unutar krutih tvari, poput vodika u magnezijevom hidridu; tečnost u krutih tvari može se naći kao voda u šećeru (vlažna kruta tvar) ili kao živa u zlatu (amalgam); a krute i krute otopine predstavljene su u obliku legura i kompozitnih krutih tvari, poput polimera s aditivima.

priprema

Prvo što se mora znati prilikom pripreme rješenja je vrsta otopine koja se mora formulirati; to jest, morate znati želite li napraviti razrjeđivanje ili pripremiti otopinu iz smjese dvije ili više tvari.

Još jedna stvar koju treba znati je koje su poznate vrijednosti koncentracije i volumena ili mase, ovisno o stanju nakupljanja rastvora.

Za pripremu standardnih rješenja

Prije početka bilo kakve pripreme, provjerite kalibriranje mjernih instrumenata (vaga, cilindara, pipeta, bireta).

Zatim se mjeri količina otopljenog u mase ili u količini, pazeći da ne prosipaju i ne troše bilo kakvu količinu jer bi to utjecalo na konačnu koncentraciju otopine. To se mora unijeti u tikvicu koja će se koristiti, pripremajući se za sljedeću fazu.

Nakon toga, ovom otapalo se dodaje otapalo koje se koristi, osiguravajući da sadržaj tikvice dosegne kapacitet istog.

Ova se tikvica začepi i protrese, pazeći da je osigurate učinkovito miješanje i otapanje. Na taj se način dobiva rješenje koje se može koristiti u budućim eksperimentima.

Za pripremu razrjeđenja poznate koncentracije

Za razrjeđivanje otopine i smanjenje njene koncentracije, dodaje se više otapala u procesu zvanom razrjeđivanje.

Kroz jednadžbu M ₁ V ₁ = M ₂ V ₂, gdje M simbolizira molarnu koncentraciju, a V ukupni volumen (prije i nakon razrjeđivanja), nova koncentracija se može izračunati nakon razrjeđivanja koncentracije ili potrebnog volumena postići željenu koncentraciju.

Prilikom pripremanja razrjeđenja, osnovna otopina se uvijek dovodi u novu, veću tikvicu i dodaje se otapalo, pazeći da dosegne mjernu liniju kako bi se zajamčio željeni volumen.

Ako je postupak egzotermičan i stoga predstavlja sigurnosne rizike, najbolje je obrnuti postupak i u otapalo dodati koncentriranu otopinu kako ne bi došlo do prskanja.

Primjeri

Kao što je gore spomenuto, rješenja dolaze u različitim agregacijskim stanjima, ovisno o stanju u kojem se nalaze njihov topljeni i otapalo. Primjeri ovih smjesa su navedeni u nastavku:

- Heksan u parafinskom vosku je primjer tekuće-čvrste otopine.

- Vodik u paladiju je krutina plina.

- Etanol u vodi je tekućina-tekućina.

- Obična sol u vodi je čvrsta i tekuća otopina.

- Čelik, sastavljen od atoma ugljika u kristalnoj matrici željezovih atoma, primjer je čvrste i čvrste otopine.

- Gazirana voda je plinovita tekućina.

Reference

1. Wikipedia. (SF). Riješenje. Preuzeto sa en.wikipedia.org
2. TutorVista. (SF). Vrste rješenja. Preuzeto s chemistry.tutorvista.com
3. CK-12. (SF). Tečno-tekuća otopina. Preuzeto s ck12.org
4. Fakultet, U. (sf). Priprema otopine. Preuzeto s fakultet.sites.uci.edu
5. LibreTexts. (SF). Priprema rješenja. Preuzeto s chem.libretexts.org