Tunakumbana na suluhu za viambata mbalimbali kila siku. Lakini hakuna uwezekano kwamba kila mmoja wetu anatambua jinsi mifumo hii ina jukumu kubwa. Mengi ya tabia zao imekuwa wazi leo kupitia utafiti wa kina zaidi ya maelfu ya miaka. Wakati huu wote, maneno mengi ambayo hayaeleweki kwa mtu wa kawaida yameanzishwa. Mmoja wao ni kawaida ya suluhisho. Ni nini? Hii itajadiliwa katika makala yetu. Wacha tuanze kwa kutafakari yaliyopita.
Historia ya Utafiti
Watu wa kwanza mahiri walioanza kusoma suluhu walikuwa wanakemia mashuhuri kama vile Arrhenius, van't Hoff na Ostwald. Chini ya ushawishi wa kazi yao, vizazi vilivyofuata vya wanakemia vilianza kujishughulisha na utafiti wa suluhisho la maji na dilute. Bila shaka, wamekusanya kiasi kikubwa cha ujuzi, lakini ufumbuzi usio na maji uliachwa bila tahadhari, ambayo, kwa njia, pia ina jukumu kubwa katika sekta na katika maeneo mengine ya maisha ya binadamu.
Kulikuwa na mambo mengi ya kutoeleweka katika nadharia ya miyeyusho isiyo na maji. Kwa mfano, ikiwa katika mifumo ya maji thamani ya conductivity iliongezeka kwa ongezeko la kiwango cha kutengana, basi katika mifumo sawa, lakini kwa kutengenezea tofauti badala ya maji, ilikuwa kinyume chake. Thamani ndogo za umemeconductivities mara nyingi yanahusiana na viwango vya juu vya kujitenga. Matatizo yalichochea wanasayansi kuchunguza eneo hili la kemia. Safu kubwa ya data ilikusanywa, usindikaji ambao ulifanya iwezekane kupata kanuni zinazoongeza nadharia ya kutengana kwa elektroliti. Kwa kuongeza, iliwezekana kupanua ujuzi kuhusu electrolysis na asili ya ayoni changamano ya misombo ya kikaboni na isokaboni.
Ndipo utafiti amilifu zaidi ukaanza katika nyanja ya masuluhisho makini. Mifumo kama hiyo hutofautiana sana katika mali kutoka kwa zile zilizopunguzwa kwa sababu ya ukweli kwamba kwa kuongezeka kwa mkusanyiko wa dutu iliyoyeyushwa, mwingiliano wake na kutengenezea huanza kuchukua jukumu muhimu zaidi. Zaidi kuhusu hili katika sehemu inayofuata.
Nadharia
Kwa sasa, maelezo bora zaidi ya tabia ya ayoni, molekuli na atomi katika suluhu ni nadharia tu ya mtengano wa elektroliti. Tangu kuanzishwa kwake na Svante Arrhenius katika karne ya 19, imepitia mabadiliko fulani. Baadhi ya sheria ziligunduliwa (kama vile sheria ya Ostwald ya dilution) ambayo kwa kiasi fulani haikufaa katika nadharia ya kitamaduni. Lakini, kutokana na kazi iliyofuata ya wanasayansi, marekebisho yalifanywa kwa nadharia hiyo, na katika hali yake ya kisasa bado ipo na inaeleza matokeo yaliyopatikana kwa majaribio kwa usahihi wa hali ya juu.
Kiini kikuu cha nadharia ya elektroliti ya mtengano ni kwamba dutu hii, inapoyeyushwa, hutengana na kuwa ioni zake kuu - chembe ambazo zina chaji. Kulingana na uwezo wa kuoza (kujitenga) katika sehemu, kuna nguvu na dhaifuelektroliti. Yenye nguvu huwa na tabia ya kujitenga kabisa kuwa ayoni katika mmumunyo, huku zile dhaifu kwa kiasi kidogo sana.
Chembechembe hizi ambamo molekuli hugawanyika zinaweza kuingiliana na kiyeyusho. Jambo hili linaitwa solvation. Lakini si mara zote hutokea, kwa kuwa ni kutokana na kuwepo kwa malipo kwenye ioni na molekuli za kutengenezea. Kwa mfano, molekuli ya maji ni dipole, yaani, chembe iliyoshtakiwa vyema kwa upande mmoja na kushtakiwa vibaya kwa upande mwingine. Na ions ambazo electrolyte hutengana pia zina malipo. Kwa hivyo, chembe hizi huvutiwa na pande zinazopingana. Lakini hii hutokea tu na vimumunyisho vya polar (kama vile maji). Kwa mfano, katika myeyusho wa dutu yoyote katika hexane, myeyusho hautatokea.
Ili kusoma suluhu, mara nyingi ni muhimu kujua kiasi cha kimumunyisho. Wakati mwingine ni vigumu sana kubadilisha kiasi fulani katika fomula. Kwa hiyo, kuna aina kadhaa za viwango, kati ya hizo ni kawaida ya suluhisho. Sasa tutasema kwa undani kuhusu njia zote za kueleza maudhui ya dutu katika suluhu na mbinu za kuihesabu.
Mkusanyiko wa suluhisho
Kuna fomula nyingi katika kemia, na baadhi yake zimeundwa kwa njia ambayo ni rahisi zaidi kuchukua thamani katika umbo moja au nyingine.
Njia ya kwanza, na inayojulikana zaidi kwetu, aina ya usemi wa umakini ni sehemu ya wingi. Imehesabiwa kwa urahisi sana. Tunahitaji tu kugawanya wingi wa dutu katika suluhisho kwa wingi wake wa jumla. Kwa hiyoKwa hivyo, tunapata jibu katika sehemu za moja. Tukizidisha nambari inayotokana na mia moja, tunapata jibu kama asilimia.
Fomu inayojulikana kidogo zaidi ni sehemu ya sauti. Mara nyingi hutumiwa kuelezea mkusanyiko wa pombe katika vileo. Pia imehesabiwa kwa urahisi kabisa: tunagawanya kiasi cha solute kwa kiasi cha suluhisho zima. Kama katika kesi iliyopita, unaweza kupata jibu kama asilimia. Lebo mara nyingi husema: "40% ujazo.", ambayo ina maana: asilimia 40 ya ujazo.
Katika kemia, aina zingine za umakinifu hutumiwa mara nyingi. Lakini kabla ya kuhamia kwao, hebu tuzungumze juu ya mole ya dutu ni nini. Kiasi cha dutu kinaweza kuonyeshwa kwa njia tofauti: wingi, kiasi. Lakini baada ya yote, molekuli za kila dutu zina uzito wao wenyewe, na kwa wingi wa sampuli haiwezekani kuelewa ni molekuli ngapi ndani yake, na hii ni muhimu kuelewa sehemu ya kiasi cha mabadiliko ya kemikali. Kwa hili, kiasi kama mole ya dutu ilianzishwa. Kwa hakika, mole moja ni idadi fulani ya molekuli: 6.021023. Hii inaitwa nambari ya Avogadro. Mara nyingi, kitengo kama mole ya dutu hutumiwa kuhesabu kiasi cha bidhaa za athari. Katika suala hili, kuna aina nyingine ya kueleza mkusanyiko - molarity. Hii ni kiasi cha dutu kwa ujazo wa kitengo. Molarity inaonyeshwa katika mol/L (soma: moles kwa lita).
Kuna aina sawa ya usemi wa maudhui ya dutu katika mfumo: maadili. Inatofautiana na molarity kwa kuwa huamua kiasi cha dutu si katika kitengo cha kiasi, lakini katika kitengo cha molekuli. Na kuonyeshwa katika maombikwa kilo (au kizidishio kingine, kama vile kwa gramu).
Kwa hivyo tunafika kwenye fomu ya mwisho, ambayo sasa tutaijadili kando, kwa kuwa maelezo yake yanahitaji maelezo ya kinadharia.
Suluhisho la kawaida
Hii ni nini? Na ni tofauti gani na maadili ya awali? Kwanza unahitaji kuelewa tofauti kati ya dhana kama kawaida na molarity ya suluhisho. Kwa kweli, hutofautiana tu kwa thamani moja - nambari ya usawa. Sasa unaweza hata kufikiria ni nini kawaida ya suluhisho ni. Ni molarity iliyorekebishwa tu. Nambari ya usawa inaonyesha idadi ya chembe zinazoweza kuingiliana na mole moja ya ioni za hidrojeni au ioni za hidroksidi.
Tulifahamisha ni nini kawaida ya suluhisho. Lakini baada ya yote, inafaa kuchimba zaidi, na tutaona jinsi hii, kwa mtazamo wa kwanza, aina ngumu ya kuelezea mkusanyiko ni rahisi. Kwa hivyo, hebu tuchunguze kwa undani zaidi ni nini kawaida ya suluhisho.
Mfumo
Ni rahisi sana kufikiria fomula kutoka kwa maelezo ya mdomo. Itakuwa hivi: Cn=zn/N. Hapa z ni sababu ya usawa, n ni kiasi cha dutu, V ni kiasi cha suluhisho. Thamani ya kwanza ni ya kuvutia zaidi. Inaonyesha tu sawa na dutu, yaani, idadi ya chembe halisi au ya kufikirika inayoweza kuguswa na chembe moja ndogo ya dutu nyingine. Kwa hili, kwa kweli, kawaida ya suluhisho, fomula ambayo iliwasilishwa hapo juu, inatofautiana kwa ubora.kutoka kwa molarity.
Na sasa hebu tuendelee hadi sehemu nyingine muhimu: jinsi ya kubaini ukawaida wa suluhisho. Bila shaka hili ni swali muhimu, kwa hivyo inafaa kukaribia utafiti wake kwa kuelewa kila thamani iliyoonyeshwa katika mlinganyo uliowasilishwa hapo juu.
Jinsi ya kupata hali ya kawaida ya suluhu?
Mfumo tuliyojadili hapo juu inatumika tu. Maadili yote yaliyotolewa ndani yake yanahesabiwa kwa urahisi katika mazoezi. Kwa kweli, ni rahisi sana kuhesabu kawaida ya suluhisho, kujua baadhi ya kiasi: wingi wa solute, formula yake na kiasi cha suluhisho. Kwa kuwa tunajua fomula ya molekuli za dutu, tunaweza kupata uzito wake wa molekuli. Uwiano wa wingi wa sampuli ya solute kwa molekuli yake ya molar itakuwa sawa na idadi ya moles ya dutu hii. Na kwa kujua ujazo wa suluhu nzima, tunaweza kusema kwa uhakika ukolezi wetu wa molar ni nini.
Operesheni inayofuata tunayohitaji kutekeleza ili kukokotoa ukawaida wa suluhu ni hatua ya kutafuta kipengele cha usawa. Ili kufanya hivyo, tunahitaji kuelewa ni chembe ngapi zinaundwa kama matokeo ya kutengana ambayo inaweza kushikamana na protoni au ioni za hidroksili. Kwa mfano, katika asidi ya sulfuriki, kipengele cha usawa ni 2, na kwa hiyo kawaida ya suluhisho katika kesi hii inahesabiwa kwa kuzidisha molarity yake kwa 2.
Maombi
Katika uchanganuzi wa kemikali, mara nyingi mtu hulazimika kukokotoa ukawaida na uwiano wa suluhu. Hii ni rahisi sana kwakuhesabu fomula za molekuli za dutu.
Nini tena ya kusoma?
Ili kuelewa vyema hali ya kawaida ya suluhu ni nini, ni vyema kufungua kitabu cha kiada kuhusu kemia ya jumla. Na ikiwa tayari unajua maelezo haya yote, unapaswa kurejelea kitabu cha kiada cha kemia ya uchanganuzi kwa wanafunzi wa taaluma za kemikali.
Hitimisho
Shukrani kwa makala, tunadhani ulielewa kuwa ukawaida wa suluhu ni namna ya kueleza mkusanyiko wa dutu, ambayo hutumiwa hasa katika uchanganuzi wa kemikali. Na sasa sio siri kwa mtu yeyote jinsi inavyohesabiwa.
