9.1: keverékek és oldatok

az oldat egy homogén keverék másik neve. Keverék, mint két vagy több anyagból álló anyag. Egy oldatban a kombináció annyira intim, hogy a különböző anyagokat még mikroszkóppal sem lehet megkülönböztetni látás szerint. Hasonlítsa össze például a só és a bors keverékét, valamint egy másik sót és vizet tartalmazó keveréket. Az első keverékben könnyen láthatjuk az egyes sószemcséket és a borsfoltokat. A só és a bors keveréke nem megoldás. A második keverékben azonban, bármennyire is gondosan nézünk ki, nem láthatunk két különböző anyagot. A vízben oldott só oldat.

az oldat fő összetevője, az úgynevezett oldószer, jellemzően ugyanaz a fázis, mint maga az oldat. Az oldat minden kisebb összetevőjét (és több is lehet) oldott anyagnak nevezzük. A legtöbb megoldásban, amelyet ebben a tankönyvben leírunk, nem lesz kétértelműség arról, hogy egy komponens az oldószer vagy az oldott anyag. Például vízben lévő só oldatában az oldott anyag só, az oldószer pedig víz.

az oldatok minden fázisban jönnek, és az oldószernek és az oldott anyagnak nem kell ugyanabban a fázisban lennie ahhoz, hogy oldatot (például sót és vizet) képezzen. Például a levegő körülbelül 80% nitrogén és körülbelül 20% oxigén gáznemű oldat, néhány más gáz sokkal kisebb mennyiségben van jelen. Az ötvözet szilárd oldat, amely fémből (például vasból) áll, más fémekkel vagy nemfémekkel oldva. Az acél, a vas és a szén ötvözete és kis mennyiségű más fém, egy példa a szilárd oldatra. A \(\PageIndex{1}\) táblázat felsorol néhány gyakori megoldástípust, mindegyik példával.

mi okozza a megoldás kialakulását? Az egyszerű válasz az, hogy az oldószernek és az oldott anyagnak hasonló intermolekuláris kölcsönhatásokkal kell rendelkeznie. Ebben az esetben az oldószer és az oldott anyag egyes részecskéi könnyen keveredhetnek olyan bensőségesen, hogy az oldott anyag minden részecskéjét oldott anyag részecskéi veszik körül, így oldatot képeznek. Ha azonban két anyagnak nagyon eltérő intermolekuláris kölcsönhatása van, nagy mennyiségű energiára van szükség ahhoz, hogy az egyes részecskéiket bensőséges keverésre kényszerítsék, így oldat nem képződik. Így két alkán, mint az n-Heptán, a C7H16 és az n-hexán, a C6H14, minden arányban teljesen elegyszik. A c7h16 és a C6H14 molekulák annyira hasonlóak (emlékezzünk a 4.6 szakaszra), hogy csak elhanyagolható különbségek vannak az intermolekuláris erőkben.

hasonló okból a metanol, a CH3OH, teljesen elegyszik vízzel. Ebben az esetben mindkét molekula poláris, és hidrogénkötéseket képezhet egymás között, ezért minden folyadékban erős intermolekuláris vonzerők vannak. A CH3OH dipólusok azonban igazodhatnak a H2O dipólusokhoz, a CH3OH molekulák pedig hidrogénkötést köthetnek a H2O molekulákhoz, így az oldatban lévő molekulák közötti vonzerők hasonlóak az egyes tiszta folyadékokban lévő hasonló molekulák között.

Ez a folyamat egy egyszerű ökölszabályhoz vezet:a hasonló feloldódik. A nagyon poláros oldószerek feloldják a nagyon poláros vagy akár Ionos oldott anyagokat. A nem poláros oldószerek feloldják a nem poláros oldott anyagokat. Így a víz, mivel poláris, jó oldószer az ionos vegyületekhez és poláris oldott anyagokhoz, például az etanolhoz (C2H5OH). A víz azonban nem oldja fel a nem poláros oldott anyagokat, például sok olajat és zsírt (\(\PageIndex{1}\) ábra).

az oldható szót használjuk egy oldott anyag leírására, amely feloldódik egy adott oldószerben, az oldhatatlan szót pedig egy oldott anyagra, amely nem oldódik oldószerben. Így azt mondjuk, hogy a nátrium-klorid vízben oldódik, de hexánban (C6H14) nem oldódik. Ha az oldott anyag és az oldószer egyaránt folyékony és bármilyen arányban oldódik, akkor az elegyedő szót használjuk, és az elegyedő szót, ha nem.

gyakorlat \(\PageIndex{2}\)

az I2 jobban oldódik CCl4-ben vagy H2O-ban?

válasz

I2 nem poláros. A két oldószer közül a CCl4 nem poláros, a H2O pedig poláros, így az I2 várhatóan jobban oldódik a CCl4-ben.