MIESZANINA – z mieszaniną mamy do czynienia wówczas, gdy spełnione są następujące warunki:

  • stosunek składników jest dowolny
  • właściwości są cechami składników
  • możliwe jest rozdzielenie mieszaniny na części składowe przy zastosowaniu metod fizycznych.

MIESZANINA JEDNORODNA - nazywana często homogeniczną, charakteryzuje się jednakowymi właściwościami w całej swojej wielkości, nie jest możliwe odróżnienie jej poszczególnych komponentów wzrokowo. Jednorodne, homogeniczne mieszaniny nazywane są roztworami, na przykład: powietrze, mosiądz, dwutlenek węgla, roztwór cukru z wodą. W mieszaninie jednorodnej rozpuszczalnik to składnik występujący w nadmiarze, a pozostałe składniki to substancje rozpuszczone.

Sposoby rozdzielania niektórych mieszanin jednorodnych:

  1. odparowanie (zatężanie) - proces polega na ogrzewaniu mieszaniny w parownicy lub szkiełku, z której powoli odparowuje woda, a w naczyniu pozostaje część stała. Odparowanie ma zastosowanie do mieszanin jednorodnych, takich jak np. solanka (połączenie wody + soli). Ma zastosowanie do rozdzielania mieszanin, których nie można rozdzielić przepuszczając przez filtr. Sposób odparowania przebiega następująco: naczynie wpierw należy napełnić roztworem do połowy, następnie stale mieszając podgrzewać go na małym ogniu. Po odparowaniu około połowy objętości rozpuszczalnika należy usunąć palnik i pozostałą część rozpuszczalnika odparować w oparciu o ciepło rozgrzanego naczynia.

krystalizacja - oczyszczanie metodą krystalizacji polega na wykorzystaniu różnicy rozpusz­czalności związków i zanieczyszczeń w odpowiednio dobranym rozpuszczalniku lub w mieszaninie rozpuszczalników. Proces krystalizacji składa się z następują­cych etapów:

1.  rozpuszczenie oczyszczanej substancji na gorąco w odpowiednio do­branym rozpuszczalniku,

2.  sączenie gorącego roztworu - oddzielenie od części nierozpuszczonych,

3.  zanieczyszczeń mechanicznych, substancji odbarwiających,

4.  pozostawienie przesączu do krystalizacji,

5.  oddzielenie kryształów od roztworu suszenie kryształów,

5.  zbadanie czystości oczyszczonego związku.

W procesie krystalizacji bardzo ważną rolę odgrywa odpowiedni dobór rozpuszczalnika, który powinien:

a.  mieć dużą zdolność rozpuszczania krystalizowanej substancji na gorą­co, a małą na zimno,

b.  rozpuszczać zanieczyszczenia albo bardzo dobrze, albo w bardzo ma­łym stopniu,

c. sprzyjać powstawaniu czystych kryształów i być łatwy do usunięcia,

d.  łatwo dostępny (tani) oraz w miarę możliwości jak najmniej toksyczny

e.  i niepalny,

f.  rozpuszczalnik nie może reagować z oczyszczanym związkiem.

Przy doborze rozpuszczalnika wykorzystuje się następujące reguły wy­nikające z teorii rozpuszczalności:

a.  związki organiczne rozpuszczają się najlepiej w rozpuszczalnikach

b.  o takich samych lub podobnych właściwościach chemicznych i fi­zycznych,

c.  rozpuszczalność związku, w miarę przesuwania się w szeregu homolo­gicznym, zbliża się coraz bardziej do rozpuszczalności węglowodoru,

d.  z którego można dany związek wyprowadzić,

e.  związki o charakterze polarnym rozpuszczają się lepiej w rozpuszczal­nikach polarnych, a niepolarne w rozpuszczalnikach niepolarnych.

Stosowanie benzenu, który jest bardzo dobrym rozpuszczalnikiem (wcze­śniej był powszechnie stosowany), jest obecnie zakazane umowami między­narodowymi ze względu na jego wysoką szkodliwość.

destylacja - destylacja należy do najważniejszych procesów oczyszczania i rozdzielania substancji organicznych. Podobnie jak w sublimacji, wykorzystuje się w niej przemiany fazowe. Proces destylacji składa się z dwóch przemian fazowych: cieczy w stan pary w wyniku ogrzewania do wrzenia, a następnie ponownego skraplania pary w ciecz po oziębieniu. Równowaga między fazą ciekłą i gazo­wą układu jednoskładnikowego występuje powyżej punktu potrójnego i jest opisana krzywą parowania (BD) (rys. 4.1). Prężność pary nad cieczą gwałtow­nie rośnie wraz ze wzrostem temperatury. Substancja zaczyna wrzeć, gdy ciś­nienie par nad cieczą osiągnie wartość ciśnienia zewnętrznego. Podczas des­tylacji substancji czystej temperatura wrzenia jest stała, a skład fazy ciekłej i gazowej jest taki sam.

Na zachowanie się mieszaniny cieczy podczas destylacji podstawowy wpływ ma wzajemna rozpuszczalność składników. Rozpuszczalność cieczy w cieczach wzrasta na ogół wraz ze wzrostem temperatury. W zależności od wzajemnej rozpuszczalności rozróżnia się:

1.  ciecze mieszające się w dowolnym stosunku,

2.  ciecze mieszające się w ograniczonym zakresie, poza którym tworzą

3.  dwie oddzielne fazy,

4.  ciecze które całkowicie się

5.   nie mieszają.

Gdy polarność cząsteczek dwóch cieczy jest do siebie zbliżona, to mie­szają się one ze sobą w dowolnym stosunku, jak np. etanol i woda. W miarę zwiększania się różnic w polarności, wzajemna rozpuszczalność cieczy maleje i dochodzi do wytworzenia dwóch faz: nasyconego roztworu pierwszego skład­nika w drugim i nasyconego roztworu drugiego w pierwszym. Przy bardzo du­żych różnicach w polarności wzajemna rozpuszczalność cieczy staje się coraz bardziej ograniczona aż do praktycznie całkowitej nierozpuszczalności. I tak np. eter dietylowy z wodą w temp. 20°C tworzy dwie warstwy: wodną, zawierającą 6,48% wag. eteru i eterową z 0,22% wag. wody, a w przypadku tetrachlorku węgla i wody w temp. 20°C występują także dwie warstwy: czystej wody i pra­wie bezwodnego tetrachlorku węgla (99,992% wag.).

MIESZANINA NIEJEDNORODNA – znana też pod nazwą mieszaniny heterogenicznej,  składa się z komponentów o odmiennych własnościach, które można rozgraniczyć wzrokowo, stosując lupę lub też mikroskop. Przykładowe mieszaniny niejednorodne: piach w połączeniu z wodą, drobiny żelaza z siarką, żwir z wodą, piasek z makiem.

Sposoby rozdzielania niektórych mieszanin niejednorodnych:

dekantacja – dekantację wykorzystuje się głównie do przemywania trudno sączących się osadów. Polega ona na pozostawieniu mieszaniny do odstania, a następnie ostrożnym zlaniu cieczy znad osadzonego na dnie naczynia osadu, kilkakrotne powtórzenie przemywania czystym rozpuszczalnikiem umożliwia uzyskanie czystego osadu w małej ilości cieczy. Na końcu zdekantowany osad odsącza się.

sączenie (filtracja) - Sączenie pod normalnym ciśnieniem zachodzi pod ciśnieniem słupa sączonej cieczy. W trakcie sączenia należy cały czas uzupełniać ciecz, ponie­waż od ciśnienia hydrostatycznego zależy szybkość sączenia. Jako materiały filtracyjne najczęściej stosowane są sączki gładkie lub karbowane, gotowe lub wykonane własnoręcznie z bibuły filtracyjnej, o odpowiedniej gęstości. Do od­sączania osadów lub zanieczyszczeń stałych w temperaturze pokojowej sto­sowane są głównie sączki gładkie. Sączek nie może wystawać powyżej krawędzi lejka, ponieważ powo­duje to straty rozpuszczalnika podczas sączenia. W razie potrzeby należy go odpowiednio przyciąć.

W temperaturze pokojowej odsączanie osadu wykonuje się głównie na sączku gładkim, umieszczonym w lejku szklanym z długą nóżką, umocowanym w pierścieniu. Aby zapobiec rozpryskiwaniu się sączonej mieszaniny, wskazane jest wprowadzanie jej po szklanej bagietce na sączek zwilżony rozpuszczalni­kiem. Przesącz odbiera się zazwyczaj do zlewki lub erlenmajerki. Na początku zlewa się możliwie jak najwięcej cieczy znad osadu, a następnie resztę miesza­niny. Podczas sączenia należy pamiętać o tym, aby osad był pokryty warstwą cieczy. Pozostałości osadu ze ścianek naczynia wymywa się niewielkimi por­cjami przesączu. Na końcu, w celu usunięcia ługu pokrystalicznego, kryształy przemywa się małymi porcjami tego samego rozpuszczalnika.

sedymentacja – strącanie się cząsteczek pod wpływem siły ciężkości

PIERWIASTEK CHEMICZNY – zbiór atomów o tej samej liczbie atomowej, mogący występować w formie jednej lub kilku substancji prostych. Atomy danego pierwiastka chemicznego mogą się różnić liczbą neutronów, a tym samym i masą jądra -  stanowią one izotopy danego pierwiastka. Niektóre pierwiastki chemiczne tworzą odmiany alotropowe. Pojęcie pierwiastka chemicznego obejmuje również formy ich występowania w związkach chemicznych, mówi się np. że pierwiastek chemiczny krzem stanowi 26% wagowych skorupy ziemskiej, mimo że występuje on w przyrodzie tylko w związkach.

W przypadku pierwiastków promieniotwórczych zachodzą samorzutne przemiany pierwiastków w inne, co nosi nazwę promieniotwórczości naturalnej. W przypadku innych pierwiastków przemiany zachodzą tylko w wyniku bombardowania jąder atomowych wysokoenergetycznymi cząstkami, w tym protonami, deuteronami, cząstkami α lub powolnymi neutronami. Pierwiastki chemiczne o liczbach atomowych większych od 92 otrzymywane są w wyniku sztucznych reakcji jądrowych. Pierwiastki chemiczne dzielimy na metale, półmetale i niemetale, choć nazwa półmetale nie jest zbyt popularna. Obecnie znanych jest 115 pierwiastków odpowiadających liczbom atomowym od 1 do 118, tworzących układ okresowy pierwiastków chemicznych.

ZWIĄZEK CHEMICZNY – ze związkiem chemicznym mamy do czynienia wówczas, gdy spełnia on następujące warunki:

  • stosunek składników  jest stały
  • właściwości są odmienne niż cechy składników
  • rozdzielenie na pierwiastki składowe możliwe jest jedynie przy zastosowaniu metod chemicznych.

SUBSTANCJA CHEMICZNA –  w chemii, jednorodny rodzaj materii, mający określony, niezmienny skład chemiczny.

WŁAŚCIWOŚCI SUBSTANCJI – zbiór charakterystycznych cech danej substancji, który  pozwala na rozpoznanie danej substancji. Właściwości substancji obejmują:

  • właściwości fizyczne - stan skupienia, gęstość, barwa, temperatura wrzenia i topnienia, połysk,  przewodnictwo elektryczne i cieplne.
  • właściwości chemiczne - zapach, smak, palność, trujące działania wobec organizmów żywych.

ZJAWISKO FIZYCZNE - Zmiany właściwości fizycznych, podczas których nie obserwujemy powstawania żadnych nowych substancji chemicznych nazywamy zjawiskami fizycznymi. Przemiana, na skutek której właściwości chemiczne pozostają bez zmian, zmieniają się natomiast tylko właściwości fizyczne ciała.

REAKCJA/ PRZEMIANA CHEMICZNA – Przemiana chemiczna substratów w produkty następuje najczęściej w wyniku wielu procesów zwanych pojedynczymi aktami elementarnymi, które odnoszą się  do cząsteczek,  lub na drodze etapów reakcji, które to odnoszą się makroskopowo do reagentów. Etapy te następują po sobie w określonym porządku. Natomiast podczas aktu elementarnego następuje chemiczne przekształcenie cząsteczek zachodzące podczas  ich zderzeń ze sobą.

Przemiana substratów w produkty może zachodzić w wyniku wielu,  nie tylko jednego etapu. Podczas etapu chemicznego następuje przekształcenie substratu lub produktu pośredniego na drodze wielu identycznych aktów elementarnych.

Pojęcie akt elementarny - dotyczy pojedynczych zderzeń cząsteczek – drobin, w odniesieniu mikroskopowym. Odpowiednikiem mikroskopowego aktu elementarnego jest makroskopowy etap reakcji, który polega na makroskopowym przekształceniu reagenta na drodze już określonej przez akt elementarny. Mówiąc o cząsteczkowości mamy na myśli  liczbę cząsteczek biorących udział w jednym akcie elementarnym. A mechanizm reakcji to po prostu sekwencja aktów elementarnych,  proces ten wyjaśnia sposób tworzenia się produktów pośrednich  i losy, które nie pojawiają się w równaniach stechiometrycznych. Jako produkty pośrednie tworzą się są nietrwałe połączenia charakteryzujące się krótkim czasie życia (rzędu ułamków sekundy). Wyjaśnienia mechanizmu dokonuje się na drodze eksperymentalnej. Zdarza się nierzadko, że w przypadku formalnego podobieństwa równań stechiometrycznych, mechanizmy reakcji są zgoła różne.

Niektóre reakcje przebiegają jednoetapowo jak np. synteza jodowodoru HI.

Stechiometryczne przedstawienie reakcji jednoetapowych przedstawia zarówno bilans ogólny reakcji, jak również mechanizm reakcji. Reakcje przebiegające jednoetapowo nazywają się reakcjami prostymi lub po prostu elementarnymi.

Bardzo często spotykamy się z reakcjami złożonymi, które składają się z kilku lub nawet większej ilości pojedynczych aktów elementarnych.

Mechanizmy reakcji, w czasie których powstaje co najmniej jeden produkt pośredni (czyli składające się z przynajmniej dwóch pojedynczych aktów elementarnych) noszą nazwę reakcji wieloetapowych czy też złożonych. O tym czy dana reakcja jest prosta czy złożona dowiadujmy się jedynie na drodze badań eksperymentalnych.

Reakcje analizy

  • Reakcje syntezy
  • Reakcje wymiany

W zależności od rodzaju reagujących cząstek  i mechanizmu reakcji chemicznej:

  • Reakcje chemiczne jonowe
  • Cząsteczkowe
  • Wolnorodnikowe

W zależności od liczby faz, w których występują reagenty rozróżnia się:

  • reakcje homogeniczne (r. jednofazowe)
  • reakcje heterogeniczne (r. wielofazowe)

W zależności od doprowadzonej energii dzieli się reakcje chemiczne na:

  • reakcje termiczne
  • reakcje fotochemiczne
  • reakcje radiacyjno – chemiczne.