- סוגים
- פתרונות אמפיריים
- פתרונות מוערכים
- על פי מצב הצבירה שלה
- הכנה
- להכין פתרונות סטנדרטיים
- להכין דילול של ריכוז ידוע
- דוגמאות
- הפניות
פתרונות כימיים ידועים כמו תערובות הומוגנית בכימיה. מדובר בתערובות יציבות של שני חומרים או יותר שבהם חומר אחד (נקרא מומס) מתמוסס בחומר אחר (נקרא ממס). התמיסות מאמצות את שלב הממס בתערובת ויכולות להתקיים בשלבים מוצקים, נוזליים וגזים.
בטבע ישנם שני סוגים של תערובות: תערובות הטרוגניות ותערובות הומוגניות. תערובות הטרוגניות הן אלה בהן אין אחידות בהרכבם, ופרופורציות של מרכיביהן משתנות בין דגימות מהן.
לעומת זאת, תערובות הומוגניות (פתרונות כימיים) הן תערובות של מוצקים, נוזלים או גזים - בנוסף לאיחודים אפשריים בין רכיבים שנמצאים בשלבים שונים - שהמרכיבים שלהם מחולקים בפרופורציות שוות דרך תוכנם.
מערכות ערבוב נוטות לחפש הומוגניות, למשל כאשר מוסיפים צבע צבע למים. תערובת זו מתחילה הטרוגנית, אך הזמן יגרום להתפשטות התרכובת הראשונה דרך הנוזל, ותגרום למערכת זו להפוך לתערובת הומוגנית.
הפתרונות ורכיביהם נראים במצבים יומיומיים וברמות הנעים בין תעשייה למעבדה. הם מושאי לימוד בגלל המאפיינים שהם מציגים ובגלל הכוחות והאטרקציות המתרחשים ביניהם.
סוגים
ישנן מספר דרכים לסווג פתרונות, בשל תכונותיהם המרובות ומצבן הגופני האפשרי; זו הסיבה שעליכם לדעת על מה מבוססים ההבדלים בין סוגי הפתרונות לפני שאתם מפרידים אותם לקטגוריות.
אחת הדרכים להפריד בין סוגי התמיסות היא לפי רמת הריכוז שיש לה, המכונה גם רוויה של התמיסה.
לפתרונות יש איכות הנקראת מסיסות, והיא הכמות המרבית של המומסים שניתן להמיס בכמות נתונה של ממיס.
יש סיווג של פתרונות לפי ריכוז, המחלק אותם לפתרונות אמפיריים ופתרונות טיטרטיים.
פתרונות אמפיריים
סיווג זה, שבו הפתרונות נקראים גם פתרונות איכותיים, אינו לוקח בחשבון את הכמות הספציפית של המומסים והממסים שבתוך הפיתרון אלא את חלקם. לשם כך מופרדים הפתרונות לדלל, מרוכז, בלתי רווי, רווי ורב-על.
- תמיסות מדוללות הן אלו בהן כמות המומסים בתערובת היא ברמה מינימלית בהשוואה לנפח הכולל של התערובת.
- תמיסות בלתי רוויות הן כאלו שאינן מגיעות לכמות המומס המרבית האפשרית לטמפרטורה ולחץ בו הם נמצאים.
- לפתרונות מרוכזים יש כמויות ניכרות של מומסים לנפח שנוצר.
- פתרונות רוויים הם אלו שיש להם את כמות המומסים הגדולה ביותר האפשרית לטמפרטורה ולחץ נתון; בתמיסות אלה המומס והממס מציגים מצב שיווי משקל.
- תמיסות רווקות הן פתרונות רוויים שחוממו כדי להגביר את המסיסות ולהמיס יותר מומסים; לאחר מכן נוצר פיתרון "יציב" עם עודף מומסים. יציבות זו מתרחשת רק עד שהטמפרטורה יורדת שוב או שהלחץ משתנה בצורה דרסטית, מצב בו המומס ישקע עודף.
פתרונות מוערכים
הפתרונות המכוסרים הם אלה שבהם נמדדים הכמויות המספריות של המומסים והממסים, תוך התבוננות באחוזים, בתמיסות הטוחנות, הטוחנות והטיטראציות הרגילות, כאשר לכל אחת מהן סדרה של יחידות מדידה.
- הערכים באחוזים מדברים על השיעור באחוז גרם או מיליליטר של מומסים במאה גרם או מיליליטר של תמיסה כוללת.
- ריכוזים טוחנים (או מולאריות) מבטאים את מספר השומות של המומסים לליטר תמיסה.
- המולליות, המעט בשימוש בכימיה המודרנית, היא היחידה המבטאת את מספר השומות של המומס מחולק במסה הכוללת של הממס בקילוגרמים.
- נורמליות היא המדד המבטא את מספר המקבילות המומסות בין נפח התמיסה הכולל בליטר, כאשר המקבילות יכולות לייצג יוני H + לחומצות או OH - לבסיסים.
על פי מצב הצבירה שלה
ניתן לסווג גם פתרונות לפי המצב בו הם נמצאים, וזה בעיקר תלוי בשלב בו נמצא הממס (הרכיב שנמצא בכמות הגדולה ביותר בתערובת).
- פתרונות גזים הם נדירים באופיים, המסווגים בספרות כתערובות גז ולא כפתרונות; הם מתרחשים בתנאים ספציפיים ועם מעט אינטראקציה בין המולקולות שלהם, כמו במקרה של אוויר.
- לנוזלים קשת רחבה בעולם הפתרונות ומייצג את רוב התערובות ההומוגניות הללו. נוזלים יכולים להמיס גזים, מוצקים ונוזלים אחרים בקלות, והם נמצאים בכל מיני מצבים יומיומיים, באופן טבעי וסינתטי.
ישנן גם תערובות נוזליות שלעתים קרובות מתבלבלות עם פתרונות, כמו תחליבים, קולואידים ומתלים, שהם הטרוגניים יותר מהומוגניים.
- גזים בנוזל נצפים בעיקר במצבים כמו חמצן במים ופחמן דו חמצני במשקאות מוגזים.
- ניתן להציג פתרונות נוזליים כרכיבים קוטביים שמתמוססים בחופשיות במים (כמו אתנול, חומצה אצטית ואצטון), או כאשר נוזל לא קוטבי מתמוסס בחומר אחר עם מאפיינים דומים.
- לבסוף, למוצקים יש מגוון רחב של מסיסות בנוזלים, כמו מלחים במים ושעווה בפחמימנים, בין היתר. תמיסות מוצקות נוצרות ממס שלב מוצק, וניתן לראות בהן אמצעי להמסת גזים, נוזלים ומוצקים אחרים.
ניתן לאחסן גזים בתוך מוצקים, כמו מימן במגנזיום הידריד; ניתן למצוא נוזלים במוצקים כמים בסוכר (מוצק רטוב) או כספית בזהב (אמלגם); ופתרונות מוצקים מוצקים מיוצגים כסגסוגות ומוצקים מורכבים, כמו פולימרים עם תוספים.
הכנה
הדבר הראשון שצריך לדעת כשמכינים פיתרון הוא סוג הפיתרון שיש לנסח; כלומר, עליכם לדעת אם אתם מתכוונים לבצע דילול או להכין תמיסה מתערובת של שני חומרים או יותר.
דבר נוסף שכדאי לדעת הוא מהם הערכים הידועים של ריכוז ונפח או מסה, תלוי במצב הצטברות המומס.
להכין פתרונות סטנדרטיים
לפני שמתחילים לבצע הכנה כלשהי, וודאו כי מכשירי המדידה (איזון, צילינדרים, פיפטות, בורטות, בין היתר) מכוילים.
בשלב הבא נמדדת כמות המומסים במסה או בנפח, תוך הקפדה יתרה על לא לשפוך או לבזבז כמות כלשהי, מכיוון שהדבר ישפיע על הריכוז הסופי של התמיסה. יש להכניס זאת לבקבוק המשמש ולהתכונן כעת לשלב הבא.
לאחר מכן, הממס המשמש לשימוש מתווסף למומס זה, תוך הקפדה שתכולת הבקבוק מגיעה לקיבולת זהה.
פקק זה נעצר ומנער ומוודא שהוא הופך אותו כדי להבטיח ערבוב ופירוק יעיל. בדרך זו מתקבל הפיתרון, שניתן להשתמש בו בניסויים עתידיים.
להכין דילול של ריכוז ידוע
לדילול תמיסה ולהורדת ריכוזו, מוסיפים עוד ממס בתהליך שנקרא דילול.
דרך המשוואה M 1 V 1 = M 2 V 2 , כאשר M מסמל את הריכוז הטוחול ו- V את הנפח הכולל (לפני ואחרי הדילול), ניתן לחשב את הריכוז החדש לאחר דילול ריכוז, או הנפח הנדרש להשיג את הריכוז הרצוי.
כשמכינים דילולים, נלקחת תמיד תמיסת המלאי לבקבוק חדש וגדול יותר ומוסיפים אליו ממס, ומקפידה להגיע לקו המודד כדי להבטיח את הנפח הרצוי.
אם התהליך הוא אקזוטרמי ולכן הוא מהווה סיכוני בטיחות, עדיף להפוך את התהליך ולהוסיף את התמיסה המרוכזת לממס כדי למנוע התזות.
דוגמאות
כאמור, הפתרונות מגיעים במצבי צבירה שונים, תלוי במצב בו המומסים והממסים שלהם נמצאים. דוגמאות לתערובות אלה מופיעות להלן:
- הקסאן בשעווה פרפין הוא דוגמא לתמיסה נוזלית-מוצקה.
- מימן בפלדיום הוא תמיסה מוצקה בגז.
- אתנול במים הוא תמיסה נוזלית.
- מלח נפוץ במים הוא תמיסה נוזלית מוצקה.
- פלדה, המורכבת מאטומי פחמן במטריקס גבישי של אטומי ברזל, היא דוגמא לפיתרון מוצק-מוצק.
- מים מוגזים הם תמיסת נוזל גז.
הפניות
- ויקיפדיה. (sf). פִּתָרוֹן. נשלח מ- en.wikipedia.org
- TutorVista. (sf). סוגי פתרונות. נשלח מ- chemistry.tutorvista.com
- cK-12. (sf). תמיסת נוזלים. נשלח מ- ck12.org
- פקולטה, U. (sf). הכנת הפיתרון. נשלח מ- faculte.sites.uci.edu
- LibreTexts. (sf). הכנת פתרונות. נשלח מ- chem.libretexts.org