Megoldás (kémia)

A kémiában , a megoldás egy homogén keverék (amely egyetlen fázisú ) származó kioldódási egy vagy több oldott anyag (ok) ( oldott kémiai anyagok ), egy oldószerben . Az oldott molekulákat (vagy ionokat) ezután szolvatáljuk és diszpergáljuk az oldószerben.

Folyékony oldat

A folyékony oldat a legismertebb példa. Az oldatot, amelynek oldószerként vize van, vizes oldatnak nevezzük . Megoldást lehet tenni:

egyik folyadék a másikban: a két folyadék keverhetősége korlátozza ;
szilárd anyag folyadékban: korlátozza a szilárd anyag oldhatósága az oldószerben, amelyen túl a szilárd anyag már nem oldódik fel. Ezt akkor telített oldatnak nevezzük;
egy folyadékban lévő gáz.

Szilárd megoldás

A szilárd oldat több tiszta anyag keverékének felel meg .

Oldat gázban

Ritkán beszélünk egy gáz „megoldásáról”. A gázkeverék rövid idő után, homogén keverés következtében, homogén (lásd a Brown-mozgás és diffúzió cikkeket ), de gravitációs tér jelenlétében rétegződés történhet, ha a tartály magassága fontos.

A fázisok együttélése

Megoldás lehet:

telített: adott hőmérsékleten és nyomáson telített oldat olyan oldat, amely már nem képes oldani az oldott anyagot;
telítetlen: a telítetlen oldat olyan oldat, amely rendszeres körülmények között több oldott anyagot képes feloldani;
túltelített : a túltelített oldat olyan oldat, amely nagyobb mennyiségű oldott oldott anyagot tartalmaz, mint amely megfelel a telítési határnak.

A fázisok aránya és a koncentráció

Let i lennie alkatrészeket. A komponens koncentrációja többféleképpen is kifejezhető, beleértve a frakciókat és a koncentrációkat is:

Törtek : a tört két azonos típusú mennyiség aránya, a számlálónak a rendszer alkotóelemeire alkalmazott mennyisége és a nevező aránya a rendszer összes alkotóelemének mennyiségének összegével. Keverékekre alkalmazva a frakciók háromfélék lehetnek:
- A móltörtje x i (anélkül egység vagy mól%), ami az arány a száma n i móljainak i a teljes száma n mólok ;
  ${\ displaystyle x_ {i} = {\ frac {n_ {i}} {n}} = {\ frac {n_ {i}} {\ sum _ {j = 1} ^ {l} n_ {j}}} }$
- A tömeghányada w i (egység nélkül, vagy% m), amelyek az aránya a tömeg m i a i teljes tömege m .
  ${\ displaystyle w_ {i} = {\ frac {m_ {i}} {m}} = {\ frac {m_ {i}} {\ sum _ {j = 1} ^ {l} m_ {j}}} }$
- A térfogat frakció V i (nincs egységek vagy térfogat%), amelyek az aránya térfogata közötti komponens i az összes térfogatához valamennyi komponens használják, hogy ezt a keveréket : . ${\ displaystyle \ sum _ {j = 1} ^ {l} v_ {j}}$ $V_ {i} = {\ frac {v_ {i}} {\ sum _ {{j = 1}} ^ {l} v_ {j}}}$

Koncentrációk : a koncentráció az a mennyiség, amely a keverék összetételét az V térfogatához viszonyítva jellemzi :
- a moláris koncentrációja C i (Moll -1 ), közötti arány mólszáma i és a folyadék térfogata :; ${\ displaystyle c_ {i} = {\ frac {n_ {i}} {V}}}$
- a tömegkoncentráció p i , közötti arány tömege i és a folyadék térfogata :; ${\ displaystyle \ rho _ {i} = {\ frac {m_ {i}} {V}}}$
- a térfogatrész ( ideális megoldások esetén „térfogatkoncentrációnak” nevezzük ) V i ; abban az esetben, folyadékok elegyében, a kötet v i a i osztva az összes térfogat V : . ${\ displaystyle V_ {i} = {\ frac {v_ {i}} {V}} = {\ frac {v_ {i}} {\ sum _ {j = 1} ^ {l} v_ {j}}} }$

Gáz esetében a következőket használjuk:

A parciális nyomás P i , amely a hozzájárulást a fázis i hogy a teljes nyomás P ;
a térfogatrész (egység vagy térfogat% nélkül), amely a beállított nyomás- és hőmérsékleti körülmények között az a v i térfogat, amelyet az i fázis önmagában képviselne a teljes térfogatban; abban az esetben ideális gázok , hogy könnyen látható, hogy a hangerő százalékos egyenlő a parciális nyomás osztva a teljes nyomás P : . ${\ displaystyle V_ {i} = {\ frac {v_ {i}} {V}} = {\ frac {P} {P_ {i}}}}$

Az összetétel vagy a koncentráció kifejezésének számos más módja van:

molalitás ;
besorolás „alkatrészekben” ;
CH vagy DH: C entesimalis vagy D ecimal hígítás, H ahnemanian ( homeopátiára fenntartva ).

Hígított oldat, aktivitás

A híg oldatot olyan oldatnak nevezzük, amelynek oldott anyag mennyisége sokkal kisebb, mint az oldat teljes mennyisége. Ha az oldószert s indexgel jelöljük , akkor a következő közelítéseket használhatjuk:

n \ simeq n_ {s}

, , ;

{\ displaystyle x_ {i} \ simeq {\ frac {n_ {i}} {n_ {s}}}}

{\ displaystyle x_ {s} \ simeq 1}

m \ simeq m_ {s}

, , .

{\ displaystyle w_ {i} \ simeq {\ frac {m_ {i}} {m_ {s}}}}

{\ displaystyle w_ {s} \ simeq 1}

Folyékony oldatok esetén:

{\ displaystyle c_ {i} \ simeq {\ frac {n_ {i}} {v_ {s}}}}

, c s az oldószer moláris térfogatának fordított értéke ;

{\ displaystyle \ rho _ {i} \ simeq {\ frac {m_ {i}} {v_ {s}}}}

, Ρ s a sűrűsége az oldószer;

v \ simeq v_ {s}

, ,

V_ {i} \ simeq {\ frac {v_ {i}} {v_ {s}}}

V_ {s} \ simeq 1

Híg oldat esetén a kémiai potenciál a moláris frakció logaritmusának affin függvénye, fix hőmérsékleten :

folyékony oldatban ; ${\ displaystyle \ mu _ {i} (P, T) = \ mu _ {i} ^ {0} (T) + RT \ cdot \ ln (x_ {i})}$
gázoldat . ${\ displaystyle \ mu _ {i} (P, T) = \ mu _ {i} ^ {0} (T) + RT \ cdot \ ln (P_ {i})}$

Ha az oldatot nem hígítják (vagy gáz esetében nagy nyomáson, amikor az ideális gáz- közelítés már nem valósítható meg ), akkor az a i kémiai aktivitást kell alkalmazni :

{\ displaystyle \ mu _ {i} (P, T) = \ mu _ {i} ^ {0} (T) + R \ cdot T \ cdot \ ln (a_ {i})}

abban az esetben, folyékony oldat, egy i = y i · x i , ahol γ i az aktivitási koefficiens a i ; a referenciaállapot tiszta i folyadék ;
gáznemű oldat esetén a i = ƒ i / P i, ahol ƒ i a fugabilitás ; a referenciaállapot folyékony i tiszta ideális gáz.

Ez a megközelítés „kémiai” szempontból: abból indulunk ki, amit jól mérünk (térfogat, tömeg stb. ). Termodinamikai szempontból a tevékenység meghatározásával kezdjük, majd megállapítjuk, hogy híg oldatok esetén:

egy folyadék esetében az oldott anyag aktivitása megközelítőleg megegyezik moláris (folyadék) koncentrációjával , az oldószer aktivitása pedig 1;
gáz esetében az oldott anyag aktivitása parciális nyomás a légkörben, egy atmoszféra résznyomású gáz aktivitása 1;
szilárd anyag esetében a tevékenység 1-et ér.

Ideális megoldás

A szempontból termodinamika , oldat fázisban (gáz, folyadék vagy szilárd), a P és T , jelentése ideális , ha minden egyes összetevőjének megfelel a törvény Lewis és Randall (1923) alapján fugacities : $\ phi$

{\ displaystyle f_ {i} ^ {\ phi, id} (P, T, z) = z_ {i} .f_ {i} ^ {\ phi, *} (P, T)}

val vel:

$P$ a keverék teljes nyomása ;
$T$ hőmérséklete a keverék;
$z_ {i}$ az i komponens mol frakciója ;
${\ displaystyle f_ {i} ^ {\ phi, id}}$ az i komponens fugabilitása az ideális megoldásban ;
${\ displaystyle f_ {i} ^ {\ phi, *}}$ a tiszta i komponens fugabilitása, ugyanazzal a P , T és fázissal, mint az ideális megoldás. $\ phi$

Hivatkozások

(in) " frakció " Compendium of Chemical Terminology [ " Gold Book "], IUPAC 1997 javított verzió online (2006-), 2 th ed.
(a) " frakció térfogata " Compendium of Chemical Terminology [ " Gold Book "], IUPAC 1997 helyesbített verzió online (2006-), 2 th ed.
(in) " Koncentráció " Compendium of Chemical Terminology [ " Gold Book "], IUPAC 1997 javított verzió online (2006-), 2 th ed.

Lásd is

Kapcsolódó cikkek