WŁAŚCIWOŚCI ROZTWORÓW

Roztwory

Roztwór stanowi mieszanina jednorodna substancji rozpuszczanej oraz rozpuszczalnika (np. atrament z wodą). Rozpuszczalnikiem może być woda. Rozpuszczają się w niej związki polarne, ponieważ jej cząsteczka ma budowę dipolową (rozdział ładunków na końcach cząsteczki). Cząsteczki wody mogą połączyć się w agregaty i wówczas mamy do czynienia ze zjawiskiem asocjacji.

Cechą charakterystyczną danej substancji jest rozpuszczalność w określonym rozpuszczalniku, którą definiuje się jako ilość gramów substancji w 100 gramach rozpuszczalnika w określonych watunkach (temperatura, ciśnienie).

Czynniki wpływające na rozpuszczalność to:

• Temperatura
• Ciśnienie
• Rodzaj rozpuszczanej substancji
• Rozdrabnianie substancji
• Mieszanie

Rozpuszczanie jest procesem fizycznym polegającym na otaczaniu cząsteczek substancji rozpuszczonej przez cząsteczki rozpuszczalnika.

Każdy roztwór posiada określone stężenie. Jednym z nich jest stężenie procentowe, wyrażone wzorem:

gdzie C_p - stężenie procentowe [%]

m_s - masa substancji [g]

m_r - masa roztworu [g]

m_r = m_s + m_w

gdzie m_w - masa rozpuszczalnika [g]

Podział roztworów ze względu na wielkość cząsteczek:

• Właściwe, w których cząstki substancji rozpuszczanej są mniejsze niż 10^-9m

Przykłady roztworów:

• Wodny roztwór cukru
• Wodny roztwór soli (NaCl)
• Wodny roztwór siarczanu (VI) miedzi (II)

• Koloidalne, kiedy substancja rozpuszczana posiada cząsteczki o wielkości 10^-9 do 10^-7 m

Przykłady:

• Kisiel
• Białko jaja w wodzie

• Zawiesiny, w których cząsteczki substancji rozpuszczanej osiągają wielkości 10^-6 - 10^-5 m

Przykłady:

• • Kreda w wodzie
  • Mąka w wodzie

Koloidy oraz zawiesiny należą do roztworów niewłaściwych, zdolnych do rozpraszania światła (efekt Tyndala)

Sposoby otrzymywania roztworów: nasyconego oraz nienasyconego (Tabela 1.)

Czynnik	Roztwór nasycony z nienasyconego	Roztwór nienasycony z nasyconego
Temperatura	Zmniejszenie	Zwiększenie
Rozpuszczalnik	Odparować	Dodać
Substancja rozpuszczona	Dodać	-

Tabela 1. 

Zjawiska fizyczne charakterystyczne dla roztworów (Tabela 2)

Zjawisko	Krótki opis
Kondensacja (skraplanie)	Przejście ze stanu gazowego w ciekły
Sublimacja	Przejście ze stanu stałego w stan gazowy
Parowanie	Przejście ze stanu ciekłego w gazowy, zachodzi na powierzchni cieczy
Topnienie	Przejście ze stanu stałego w ciekły
Resublimacja	Przejście ze stanu gazowego w stały
Krzepnięcie	Przejście ze stanu ciekłego w stały
Wrzenie	Gwałtowny proces parowania zachodzący na powierzchni cieczy

Tabela 2.

Czynniki wpływające na parowanie:

• Temperatura
• Ciśnienie atmosferyczne
• Powierzchnia parowania

Funkcje pary wodnej, występującej w atmosferze:

• Regulacja temperatury
• Nawilżanie powietrza
• Ochrona przed zbytnim promieniowaniem słonecznym

Temperatura wrzenia silnie zależy od ciśnienia. Zwęszenie temperatury powoduje wzrost szybkości poruszania się cząsteczek, czyli wzrasta energia kinetyczna. Przy zwiększonym ciśnieniu cząsteczki roztworu pokonanie bariery ciecz - gaz staje się trudniejsze i wymaga dostarczenia wyższej energii (wzrost temperatury wrzenia). Obniżenie ciśnienia wywołuje odwrotny efekt, tak więc wówczas temperatura wrzenia spada.

Przejście ze stanu ciekłego w stały może nastąpić przez krystalizację. Proces ten polega na tworzeniu się kryształów (najpierw powstają zarodki krystaliczne, potem one wzrastają) w wyniku odparowania albo oziębienia roztworu.