محلول ها

 

فهرست مطالب

محلول ها 1

حلال 4

شیمی محلولها 4

غلظت محلول 5

انواع محلولها 6

محلول سیر نشده 6

محلول فراسیرشده 6

خواص فیزیکی محلولها 7

کاهش فشار بخار 7

افزایش نقطه جوش 8

کاهش نقطه انجماد 8

فشار اسمزی 8

قابلیت انحلال مواد 9

فرایند انحلال 9

اثر دما بر انحلال پذیری 10

اثر فشار بر انحلال پذیری 11

تعادلهای انحلال 12

تعادل مایع - مایع (حل شدن برم در آب) 12

تعادل جامد - مایع (حل شدن نمک طعام در آب) 12

تعادل گاز- مایع (حل شدن گاز CO2 در آب) 13

نحوه انحلال مواد 13

چگونگی انحلال مواد 13

انحلال ید در کربن تتراکلرید 14

انحلال متیل الکل 14

نخستین قاعده انحلال پذیری 14

مایعات قطبی 15

چگونگی انحلال یک بلور یونی در آب 15

محلول اشباع و فوق اشباع 15

محلول 15

ماهیت محلولها 16

غلظت 16

محلول اشباع یا سیر شده 17

تعادل پویا 17

محلول فوق اشباع یا ابر سیرشده 18

محلول کلوئیدی 18

نقش حلال در تشکیل کلوئید 18

ماهیت محلولهای کلوئیدی 19

تهیه محلولهای کلوئیدی 19

طریقه تفرق و پرآکندگی 19

طریقه تراکم 20

خواص کلوئیدها 20

ناهمگنی 20

فشار اسمزی 21

قابلیت صاف شدن 21

پدیده تیندال 21

رنگ 21

حرکت براونی 21

کاتافوریزیس 22

الکترواسموز 22

رسوب شدن و انعقاد 22

حمایت 22

محلول امولسیون 23

تفاوت بین محلول کلوئیدی و محلول امولسیون 23

تفاوت محلول امولسیون با محلول حقیقی 23

نمونه‌ای از یک امولسیون حیاتی 23

تفاوت بین امولسیون ، لخته شدن و ژل 23

محلول سوسپانسیون 24

تعریفی از محلولهای کلوئیدی 24

تفاوت محلولهای کلوئیدی و سوسپانسیون با محلولهای حقیقی 24

تفاوت محلولهای کلوئیدی و محلولهای سوسپانسیون 24

تفاوت محلول امولسیون و محلول کلوئیدی 25

تبدیل کلوئیدی و سوسپانسیون به لخته 25

فشار اسمزی 25

اسمز معکوس 27

تشابه اسمز و نفوذ 27

نقش فرایند اسمز در پدیده‌های طبیعی 27

هیدراتاسیون 28

کیفیت اتصال مولکولهای اضافی آب 28

آبپوشی ترکیبات کووالانسی 29

آنتالپی آبپوشیده یا هیدراتاسیون 29

یونهای آبپوشیده و محلول نمکها 30

 

 

حلال

حلال یکی از اجزاء تقسیم واکنش است که علی رغم حضور دائمی اش در واکنشها ، به ندرت در معادلات شیمیایی وارد می شود. حضور یک حلال می تواند سرعت یک واکنش را با ضریب 1020 تسریع کند و یا آن را آهسته نماید: تغییر یک حلال به حلال دیگر می تواند میلیونها بار سرعت واکنش را تغییر دهد. اثرات حلال به مراتب قوی تر از اثرات سایر عوامل می باشد: بسیار قوی تر از اثرات قطبی، فضایی؛ گاهی اوقات ، حتی قوی تر از اثرات سیمفوری است. حلال ـ انتخاب یک حلال خاص ـ می تواند عامل تعیین کننده اصلی سرعت واکنش و حتی چگونگی انجام و یا عدم انجام واکنش باشد، حلال می تواند از بین چندین مسیر برای واکنش سیری را که در واقع واکنش دنبال می کند، تعیین نماید. واضح است که حلال فقط مکانی ـ یک نوع سالن ورزش است ـ که مولکولهای حل شونده در آن جست و خیز کنند و گاهی هم با هم برخورد نمایند. حلال در هر واکنشی که در آن رخ می دهد ذاتا دخالت دارد و یافتن میزان این دخالت و نحوه آن برای ما اهمیت دارد و مولکولهای حل شونده و یونها به صورت ذراتی لخت در محلول وجود ندارد بلکه حلال پوشیده می باشند. به هر ذره حل شده، یک توده از مولکولهای طی حلال توسط پیوندهای متصل است، تشکیل همین پیوندها است که انرژی لازم برای شکستن پیوندهایی که مولکولهای حل شونده را به یکدیگر نگه می دارد تامین می کند. انرژی یونیزاسیون مقدار انرژی لازم برای جدا کردن یک الکترون از این اتم در حالت گازی و تبدیل آن به پول مثبت (کاتیون) دخالت گازی را انرژی یونش یا یونیزاسیون می گویند. که لولین انرژی یونش است. اگر دومین الکترون را از اتم جدا شود. انرژی یونش گویند. و به همین صورت سومین، چهارمین، و ... انرژی یونش تعریف می شود عوامل موثر به مقدار انرژی یونش عبارتند از: 1ـ n یا عددکوانتومی اصلی 2ـ با موثر هسته (B)

 

شیمی محلولها

محلولها ، مخلوطهایی همگن هستند. محلولها را معمولا بر حسب حالت فیزیکی آنها طبقه بندی می‌کنند: محلولهای گازی ، محلولهای مایع و محلولهای جامد. بعضی از آلیاژها محلولهای جامدند؛ سکه‌های نقره‌ای محلولهایی از مس و نقره‌اند و برنج محلولی جامد از روی در مس است. هر آلیاژی محلول جامد نیست، بعضی از آلیاژها مخلوطهایی ناهمگن اند. محلولهای مایع متداولترین محلولها هستند و بیشترین کاربرد را در بررسیهای شیمیایی دارند. هوا هم مثالی برای محلولهای گازی می‌باشد.

 

ماهیت محلولها 

در یک محلول ، معمولا جزئی که از لحاظ کمیت بیشترین مقدار را دارد، حلال و سایر اجزا را مواد حل شده (حل شونده) می‌گوییم. اما گاهی آسانتر آن است که جزئی از محلول را با آنکه مقدارش کم است، حلال بنامیم و گاهی اصولا اطلاق نام حلال و حل شونده به اجزای یک محلول (مثلا محلولهای گازی) چندان اهمیتی ندارد. بعضی از مواد به هر نسبت در یکدیگر حل می‌شوند.

 

امتزاج پذیری کامل از ویژگیهای اجزای تمام محلولهای گازی و بعضی از اجزای محلولهای مایع و جامد است. ولی غالبا، مقدار ماده ای که در حلال معینی حل می شود، محدود است. انحلال پذیری یک ماده در یک حلال مخصوص و در دمای معین، بیشترین مقداری از آن ماده است که در مقدار معینی از آن حلال حل می شود و یک سیستم پایدار به وجود می آورد. 

 

غلظت محلول 

برای یک محلول معین ، مقدار ماده حل شده در واحد حجم حلال یا در واحد حجم محلول را غلظت ماده حل شده می‌گوییم. مهمترین نوع غلظتها که در آزمایشگاه بکار می‌رود مولاریته و نرمالیته است. مولاریته عبارت است از تعداد مولهای یک ماده که در یک لیتر محلول وجود دارد. به همین دلیل آن را مول بر لیتر یا M/L می‌گیرند. نرمالیته یک محلول عبارتست از تعداد هم ارز گرمهای (اکی والان گرم های) ماده موجود در یک لیتر محلول. نرمالیته را با N نشان می‌دهند. 

 

 

انواع محلولها 

محلولهای رقیق 

محلولهایی که غلظت ماده حل شده آنها نسبتا کم است. 

محلولهای غلیظ 

محلولهایی که غلظت نسبتا زیاد دارند. 

محلول سیر شده 

 

اگر مقدار ماده حل شده در یک محلول برابر با انحلال پذیری آن در حلال باشد، آن محلول را محلول سیر شده می‌نامیم. اگر به مقداری از یک حلال مایع ، مقدار زیادی ماده حل شونده (بیشتر از مقدار انحلال پذیری آن) بیفزاییم، بین ماده حل شده و حل شونده باقیمانده تعادل برقرار می‌شود. ماده حل شونده باقیمانده ممکن است جامد ، مایع یا گاز باشد. در تعادل چنین سیستمی ، سرعت انحلال ماده حل شونده برابر با سرعت خارج شدن ماده حل شده از محلول است. بنابراین در حالت تعادل ، غلظت ماده حل شده مقداری ثابت است. 

 

محلول سیر نشده 

غلظت ماده حل شده در یک محلول سیر نشده کمتر از غلظت آن در یک محلول سیر شده است. 

 

محلول فراسیرشده

می‌توان از یک ماده حل شونده جامد ، محلول فراسیر شده تهیه کرد که در آن، غلظت ماده حل شده بیشتر از غلظت آن در محلول سیر شده است. این محلول ، حالتی نیم پایدار دارد و اگر مقدار بسیار کمی از ماده حل شونده خالص بدان افزوده شود، مقداری از ماده حل شده که بیش از مقدار لازم برای سیرشدن محلول در آن وجود دارد، رسوب می‌کند. 

 

خواص فیزیکی محلولها 

بعضی از خواص محلولها به دو عامل ، نوع ماده حل شده و غلظت آن در محلول بستگی دارند. این مطلب برای بسیاری خواص فیزیکی محلولها از جمله ، محلولهای آبی درست به نظر می‌رسد. برای مثال، محلول نمک طعام در آب بی رنگ پرمنگنات پتاسیم در آب، بنفش صورتی است (در اینجا نوع ماده حل شده مطرح است). افزون بر این ، می‌دانیم که هر چه بر محلول پرمنگنات آب بریزیم و آن را رقیقتر کنیم، از شدت رنگ آن کاسته می‌شود (اینجا غلظت محلول مطرح است).

--