Liuos (kemia)
In kemia ja farmasia, liuos viittaa homogeeninen seos vähintään kahdesta kemiallisia aineita . Löysääminen on fyysinen prosessi. Liuos koostuu vähintään yhdestä liuenneesta kiinteästä, nestemäisestä tai kaasumaisesta aineesta (solvaatti) ja tavallisesti nestemäisestä tai kiinteästä liuottimesta (liuotin), joka muodostaa suurimman osan liuoksesta ja joka puolestaan voi olla liuos.
Liuoksia ei voida sellaisenaan tunnistaa ulkoisesti, koska ne muodostavat vain homogeenisen faasin : Liuenneet aineet jakautuvat homogeenisesti ja tilastollisesti liuottimeen molekyyleinä, atomeina tai ioneina. Olet z. B. erityisillä suodatusmenetelmillä, kuten nanosuodatus ja käänteisosmoosi , erotettavissa.
ominaisuudet
Liuoksen ominaisuudet ovat yhtä riippuvaisia liuenneista aineista ja liuottimesta. Suurin osa ominaisuuksista muuttuu liuenneen aineen pitoisuuden mukaan. Tämä pätee esim. B. värillisten aineiden liuosten värin voimakkuudelle ( Lambert-Beer-laki ), viskositeetille, ioniliuosten sähkönjohtavuudelle tai taitekertoimelle . Siksi tällaisia ominaisuuksia voidaan käyttää analyyttisesti pitoisuuden mittaamiseen ja sisältötietojen saamiseen . Suolojen vesiliuosten tapauksessa on aina otettava huomioon ionin assosiaation ilmiö . Tämä koskee vielä enemmän liuottimia, joiden dielektriset vakiot ovat pienemmät kuin vettä, koska sähköstaattinen vuorovaikutus on siellä vahvempaa.
Liuosten kolligatiiviset ominaisuudet ovat ominaisuuksia, joiden muutokset riippuvat vain liuenneiden hiukkasten lukumäärästä, ei niiden kemiallisista ominaisuuksista. Näitä ovat höyrynpaineen ja jähmettymislämpötilan alentaminen sekä kiehumislämpötilan nostaminen (lisääntyneellä määrällä liuenneita hiukkasia). Ihanteelliset ja todelliset ratkaisut erotetaan toisistaan. Ihanteelliset ratkaisut tottelevat z. B. Raoult lakeja on alentaa molaarinen sulamispiste tai kasvu molaarinen kiehumispiste . Todelliset ratkaisut noudattavat vain näitä lineaarisia lakeja tarkasti "loputtomalla laimennuksella" ja osoittavat kyllästysvaikutuksen suuremmilla pitoisuuksilla. Se on samanlainen kuin muut edellä mainitut ratkaisujen ominaisuudet.
Liuosten ominaisuudet voidaan luokitella fyysisestä näkökulmasta seuraavasti:
- kolligatiivinen : höyrynpaineen lasku , kiehumispisteen nousu , sulamispisteen lasku , osmoottinen paine
- lisäaine: massa, tilavuus, energia, entalpia
- konstitutiivinen: viskositeetti , taitekerroin
- yhdistettynä: sähköiset ominaisuudet, rajapintojen ominaisuudet, liukoisuus
Komponentit
Liuotin liuosta (liuottimia) ovat yleensä nesteitä, käytettäessä vesiliuosta , liuotin on veden kanssa alkoholiliuoksessa , liuotin on etanoli.
Ratkaisuja kiinteät liuottimet yleensä kutsutaan sekakiteet tai, jos ne ovat metallisia ominaisuuksia, kuten homogeeninen seokset .
Liuenneet aineet voivat olla:
- kaasumaista (esimerkiksi ilmaa kaasujen, kuten hapen , typen , hiilidioksidin on vesi , maakaasu raakaöljyn, kloorivetyä tai ammoniakki vedessä)
- neste (esim. etanoli vedessä, oktaani vuonna bensiinin )
- kiinteänä aineena (esim. taulukko suola tai kalsiumvetyfosfaatti karbonaatti veteen, naftaleeni in heksaani )
liukoisuus
Onko aine liukoinen liuottimeen ja missä määrin, riippuu aineen liukoisuudesta . Jos mahdollisimman suuri osa aineesta liuotetaan liuokseen, liuos kyllästyy ; jos liuokseen lisätään nyt muuta ainetta, se johtaa sedimentin muodostumiseen .
Kaikilla liuoksilla ei ole rajoitettua liukoisuutta, joten etanoli ja vesi voidaan liuottaa toisiinsa missä tahansa suhteessa.
Nestemäisten kaasujen liuosten tapauksessa liuoksen katsotaan kyllästetyksi, kun liuokseen menevien kaasumolekyylien ja liuoksesta lähtevien kaasumolekyylien välillä syntyy diffuusiotasapaino. Kaasukuplia syntyy kuitenkin ylikyllästyneistä kaasuliuoksista (kuten kivennäisvedessä tai kuohuviinissä) vain, jos kaikkien liuenneiden kaasujen liuoksen osapaineiden summa on suurempi kuin mekaaninen paine kuplan muodostumispaikassa. Nesteen absorptiokapasiteetille ei ole mitään tiettyä rajaa kaasulle. "Liukoisuus" on tässä pikemminkin kerroin, joka suhteuttaa liuenneen määrän käytettyyn kaasun paineeseen.
erottaminen
Aineliuoksen tapauksessa liuennut aine on yleensä helppo uuttaa uudelleen, koska liuoksen tapauksessa ei näytä tapahtuvan kemiallista reaktiota .
Itse asiassa, kun suolat liukenevat, kiteen ionisidokset hajoavat, ja vesimolekyylit muodostavat hydraattikuoret ionien ympärille ( hydraatio ). Monet metalli-ionit muodostavat jopa melko stabiileja kompleksikationeja vesimolekyylien kanssa , esim. B. Hexaqua-rauta (III). Mainittujen sidosten on oltava täysin palautuvia, jos aineseosta pidetään ratkaisuna.
Reaktio tapahtuu myös, kun kaasumainen happo tai emäksen anhydridit liuotetaan. Kloorivety liukenee ja hajoaa välittömästi melkein kokonaan kloridi-ioneiksi ja vetyioneiksi, jotka puolestaan yhdistyvät välittömästi veden kanssa muodostaen oksoniumia . Sitä vastoin suurin osa hiilidioksidista jää liuenneeksi kaasuna. Pieni osa muodostaa kuitenkin hiilihapon veden kanssa , joka puolestaan dissosioituu vetykarbonaatiksi , karbonaatiksi ja oksoniumiksi. Nämä reaktiot ovat myös täysin palautuvia, ts. H. liuokset voidaan erottaa uudelleen ilman lisäreagensseja.
Kiinteiden aineiden erottaminen nesteistä
Nestemäisen liuottimen haihtuminen saa liuoksen asteittain ylikyllästymään ja kiinteä aine kiteytymään, edellyttäen että se on liuos aineesta, jonka liukoisuus on rajoitettu. Kun haihdutus on valmis, kiinteä aine pysyy lopussa sedimenttinä .
On olemassa ratkaisuja "kiinteistä aineista", kuten B. Kalsiumvetykarbonaatti , joka hajoaa, kun liuos sakeutuu, eikä sitä siksi ole edes kuivana aineena. Tässä esimerkissä muodostuu jäännös kalsiumkarbonaatista samalla kun hiilidioksidi haihtuu veden kanssa.
Käänteisosmoosi on tekniikka, jota käytetään yhä enemmän . Liuos puristetaan puoliläpäisevän kalvon läpi, joka estää ionien ja suurempien molekyylien kulkemisen läpi. Tätä tekniikkaa käytetään pääasiassa vedenkäsittelyyn ja erityisesti meriveden suolanpoistoon .
Nesteseosten erottaminen
Nesteet voivat (pääosin) erottaa fraktioivalla tislauksella . Käytetään kyseisten aineiden erilaisia kiehumispisteitä. Mutta koska haihtuvampi aine kiehuu, on myös korkeamman kiehuvan nesteen höyrynpaine alhaisempi, joten pieni osa siitä kulkee aina sen mukana. Alkoholia voidaan saada tislaamalla vain noin 96-prosenttisesti puhtaana. Tällaista seosta kutsutaan atseotroopiksi .
Kaasun ja nesteiden erottaminen
Liuoksen lämmittäminen johtaa kaasun poistumiseen, koska sen liukoisuus vähenee lämpötilan noustessa. Liuennut kaasu voidaan poistaa kokonaan liuoksesta vain keittämällä neste, koska höyrynpaine saavuttaa sitten mekaanisen paineen ja muodostaa kuplia, joiden kanssa kaasu poistuu kokonaan. Näissä kuplissa olevan liuottimen osapaine on tällöin 100% kuplissa olevasta paineesta.
Kaasut voivat myös "syrjäyttää" toisiaan liuoksesta. Tätä varten minkä tahansa kaasun A liuos on saatettava kosketuksiin minkä tahansa kaasun B, esim. B. kuplittamalla. Tällöin kaasun B kuplien ja kaasun A liuoksen välillä tapahtuu diffuusioprosessi, jossa väistämättä enemmän ja enemmän B menee liuokseen ja yhä enemmän A poistuu liuoksesta. ”Siirtymällä” ei ole mitään tekemistä erilaisen liukoisuuden kanssa. Yksi puhuu sopivammin strippauksesta . Kaasun keittäminen liuoksestaan on periaatteessa myös tällainen strippausprosessi.
Seokset
Metallisulat ovat myös enimmäkseen ratkaisuja, ja niitä kutsutaan seoksiksi . Useat metallit tai ei-metallit liukenevat yhteen pääkomponenttiin; Esimerkiksi, jotkut teräs sulaa koostuvat liuosta, jossa oli kromi , vanadiini ja hiili on rauta . Seokset lasketaan myös " homogeenisten seosten " joukkoon.
Lasi
Koska lasit ovat ylijäähdytettyjä nesteiden seoksia, lasit voidaan myös nähdä ratkaisuina.
Rajatapaukset
Metallin liukeneminen happoon ei ole liukenemisprosessi tiukassa mielessä, koska se on kemiallinen reaktio.
Mutta on myös rajatapauksia, joissa palautuva kemiallinen reaktio ja liukenemisprosessi tapahtuvat samanaikaisesti. Esimerkkejä ovat:
- natriumin liukeneminen nestemäiseen ammoniakkiin,
- liuokseen hiilidioksidia veteen, jotta muodostuu tasapainon muodostumista hiilihappo ja sen hajoamistuotteet ( vety - ja karbonaatti - ionit ) muodostaa, B. katoaa, kun hiilidioksidin lehdet liuosta (esim. huuhtomalla muun kaasun. ).
Geologiassa
Geologiassa erotetaan myös keskenään sään prosessien yhdenmukainen ja incongruent liuos. Puhutaan yhtenevästä liuoksesta, kun kallio on tasaisesti ja siten täysin liuennut, esimerkiksi kun haliitti tai kalkkikivi on liuenneessa , ja jälkimmäisen mukana on palautuva hiilihapon dissosiaatiojärjestelmä (katso yllä). Toisaalta puhutaan inkongruentista liuoksesta, jos kyseessä on selektiivinen liuos yksittäisistä kivennäisaineista tai kivestä peräisin olevista ioneista, esimerkiksi silikaattisäässä .
Luokittelu kemiallisten aineiden järjestelmään
| Aineiden kaavallinen luokittelu | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Katso myös
nettilinkit
Yksittäiset todisteet
- ↑ Kemialliset reaktiot - fysikaaliset prosessit. Klo: ChemieNet.info.
- ↑ Herzfeldt, Kreuter: Lääkemuototeorian perusteet 2: Galeenia. Springer Verlag, Berliini, 1999, ISBN 978-3-540-65291-5 .