9.1: Směsi a Roztoky

roztok je jiný název pro homogenní směs. Směs jako materiál složený ze dvou nebo více látek. V roztoku je kombinace tak intimní, že různé látky nelze rozlišit zrakem, a to ani mikroskopem. Porovnejte například směs soli a pepře a další směs sestávající ze soli a vody. V první směsi můžeme snadno vidět jednotlivá zrna soli a skvrny pepře. Směs soli a pepře není řešením. Ve druhé směsi, bez ohledu na to, jak pečlivě se díváme, však nevidíme dvě různé látky. Sůl rozpuštěná ve vodě je roztok.

hlavní složkou roztoku, nazývanou rozpouštědlo, je obvykle stejná fáze jako samotný roztok. Každá menší složka roztoku (a může být více než jedna) se nazývá rozpuštěná látka. Ve většině řešení, která budeme popisovat v této učebnici, nebude nejednoznačnost o tom, zda je složka rozpouštědlem nebo rozpuštěnou látkou. Například v roztoku soli ve vodě je rozpuštěná látka sůl a rozpouštědlo je voda.

Řešení přicházejí ve všech fázích, a rozpouštědlem a rozpouštěnou látkou nemusí být ve stejné fázi tvoří roztok (jako je sůl a voda). Například vzduch je plynný roztok asi 80% dusíku a asi 20% kyslíku, přičemž některé další plyny jsou přítomny v mnohem menších množstvích. Slitina je pevný roztok sestávající z kovu (jako je železo) s některými jinými kovy nebo nekovy rozpuštěnými v něm. Ocel, slitina železa a uhlíku a malé množství jiných kovů, je příkladem pevného roztoku. Tabulka \(\PageIndex{1}\) uvádí některé běžné typy řešení s příklady každého z nich.

Co způsobuje, že řešení formou? Jednoduchá odpověď je, že rozpouštědlo a rozpuštěná látka musí mít podobné intermolekulární interakce. Když toto je případ, jednotlivé částice rozpouštědla a rozpuštěné látky mohou snadno mix tak důvěrně, že každá částice rozpuštěné látky je obklopen částice rozpuštěné látky, čímž se tvoří roztok. Nicméně, pokud se obě látky mají velmi různé mezimolekulární interakce, velké množství energie je zapotřebí, aby síla jejich jednotlivé částice mix důvěrně, takže řešení netvoří. Dva alkany jako n-heptan, C7H16 a n-hexan, C6H14, jsou tedy zcela mísitelné ve všech poměrech. Molekuly C7H16 a C6H14 jsou tak podobné (připomeňme si Oddíl 4.6), že existují jen zanedbatelné rozdíly v intermolekulárních silách.

z podobného důvodu je methanol, CH3OH, zcela mísitelný s vodou. V tomto případě jsou obě molekuly polární a mohou mezi sebou vytvářet vodíkové vazby, a proto jsou v každé kapalině silné intermolekulární atrakce. Nicméně, CH3OH dipóly lze sladit s H2O dipóly, a CH3OH molekuly mohou vodíkové vazby na molekuly H2O, a tak atrakce, mezi rozdíl od molekul v roztoku jsou podobné těm, jako molekuly v každé čisté kapaliny.

tento proces vede k jednoduchému pravidlu: jako rozpouští jako. Rozpouštědla, která jsou velmi polární, rozpustí rozpuštěné látky, které jsou velmi polární nebo dokonce iontové. Rozpouštědla, která jsou nepolární, rozpustí nepolární rozpuštěné látky. Voda, která je polární, je tedy dobrým rozpouštědlem pro iontové sloučeniny a polární rozpuštěné látky, jako je ethanol (C2H5OH). Voda však nerozpouští nepolární rozpuštěné látky, jako je mnoho olejů a tuků (obrázek \(\PageIndex{1}\)).

používáme slovo rozpustné popsat rozpuštěné látky, která se rozpouští v daném rozpouštědle, a slovo nerozpustný pro rozpuštěné látky, které se nerozpustí v rozpouštědle. Říkáme tedy, že chlorid sodný je rozpustný ve vodě, ale nerozpustný v hexanu (C6H14). Pokud jsou rozpuštěná látka i rozpouštědlo jak kapalné, tak rozpustné v jakémkoli poměru, použijeme slovo mísitelné a slovo nemísitelné, pokud nejsou.

cvičení \(\PageIndex{2}\)

byl by I2 rozpustnější v CCl4 nebo H2O?

odpověď

I2 je nepolární. Ze dvou rozpouštědel je CCl4 nepolární a H2O polární, takže I2 by se očekávalo, že bude rozpustnější v CCl4.