Roztwory

Roztwór właściwy - jest to jeden z rodzajów roztworów. Roztwór właściwy charakteryzuje się tym , że poszczególne składniki znajdują się w stanie bardzo dużego rozproszenia. Cząsteczki w roztworze właściwym mają rozmiar około 10-7. Roztwory właściwe mogą występować we wszystkich trzech stanach skupienia: gazowym, ciekłym i stałym. Roztworem właściwym jest np. powietrze, woda źródlana, i stopy niektórych metali. Roztwory właściwe mogą tworzyć wraz z dymami, pyłami i sadzami układy heterogeniczne. Układy te zatruwają glebę i nasze organizmy.

Koloid - [łac. < gr.], układ koloidalny, układ koloidowy, układ dyspersyjny (rozproszony), tj. składający się z fazy rozpraszającej (zw. fazą ciągłą lub ośr. dyspersyjnym) i fazy rozproszonej (zw. fazą zdyspergowaną); obie fazy mogą występować we wszystkich stanach skupienia (oprócz układu gaz–gaz, tworzącego zwykłą mieszaninę). Zazwyczaj pojęcie koloid definiuje się mając na uwadze wielkość cząstek fazy rozproszonej (najczęściej od 1 do 200 nm); w tym ujęciu koloidy stanowią układy pośrednie między roztworami właściwymi a układami zdyspergowanymi o rozdrobnieniu mechanicznym. Według współcz. poglądów, koloid definiuje się (biorąc pod uwagę wielkość, kształt i powierzchnię właściwą cząstek fazy rozproszonej, jej gęstość, ładunek powierzchniowy i właściwości chem.) jako układ, w którym cząstki fazy rozproszonej są duże w porównaniu z pojedynczymi cząsteczkami związków chem., ale dostatecznie małe, aby siły powierzchniowe na granicy faz przeważały nad siłami bezwładności cząstek - dzieje się tak wtedy, gdy powierzchnia właściwa fazy rozproszonej jest dostatecznie duża. Dominacja sił powierzchniowych nad bezwładnościowymi jest charakterystyczna dla tzw. stanu koloidalnego; jej wystąpienie jest przyczyną pojawienia się typowych dla koloidów właściwości; powierzchnia właściwa (a więc i trwałość układu) jest zależna od kształtu i wielkości (średnicy) cząstek: w przypadku cząstek kulistych występuje ostra granica omawianej przewagi sił dla cząstek o średnicy ok. 200 nm, dla cząstek o kształcie cylindrycznym przejście jest płynne, a o trwałości układu koloidalnego decydują inne czynniki, gł. ładunek powierzchniowy cząstek i różnica gęstości obu faz. W układach koloidowych obserwuje się nieustanny, chaotyczny ruch cząstek fazy rozproszonej, tzw. ruchy Browna; koloidy są niezdolne do przenikania przez błony półprzepuszczalne; wykazują m.in. specyficzne właściwości opt., np. efekt Tyndalla; ich szczególne właściwości elektr. uwidaczniają się w takich procesach jak elektroforeza i elektroosmoza ( elektrokinetyczne zjawisko).

Rozróżnia się koloidy fazowe, w których cząstki rozproszone stanowią odrębną fazę (występuje wyraźna granica faz, np. ciało stałe–ciecz), koloidy cząsteczkowe, fizycznie jednorodne, będące roztworami związków wielkocząsteczkowych (cząstki koloidów są cząsteczkami chem.), oraz koloidy asocjacyjne , czyli micelarne, stanowiące asocjaty cząsteczek chemicznych. Koloidy z ciekłym ośr. rozpraszającym można także podzielić na koloidy liofilowe (hydrofilowe gdy ośr. tym jest woda), w których między cząstkami fazy rozproszonej i cząsteczkami fazy rozpraszającej występuje duże powinowactwo, i koloidy liofobowe (hydrofobowe) o małym wzajemnym powinowactwie obu faz. koloidy liofobowe odpowiadają koloidom fazowym, koloidy liofilowe - koloidom cząsteczkowym. Cząstki fazy rozproszonej koloidów liofilowych ulegają solwatacji uzyskując w ten sposób stabilność termodynamiczną; ich tworzenie nie wymaga wydatkowania pracy (tworzące je substancje rozpuszczają się samorzutnie w ośr., w stosunku do których wykazują powinowactwo, np. żelatyna w wodzie); aby otrzymać koloidy liofobowe należy wydatkować pracę, dlatego układy te są termodynamicznie nietrwałe - czynnikiem stabilizującym je jest gł. ładunek elektr. powstający w wyniku adsorpcji jonów elektrolitu na powierzchni cząstek, co prowadzi do uzyskania przez nie jednoimiennego ładunku i powoduje odpychanie się cząstek (do koloidów tego rodzaju należą m.in. zole metali, ich soli i wodorotlenków); miarą stabilności tych koloidów jest tzw. potencjał elektrokinetyczny (elektryczna warstwa podwójna). Ogólnie stabilność koloidów można wyjaśnić na podstawie teorii o działaniu między cząstkami sił przyciągających, gł. sił Van der Waalsa, o dalekim zasięgu, i sił odpychających, mających swe źródło w ładunku elektr. cząstek. Nakładanie się obu rodzajów sił daje krzywą oddziaływań, wyjaśniającą zachowanie się cząstek kolidu podczas ich wzajemnego zbliżania się. Gdy układ 2 zbliżających się cząstek osiągnie minimum energ. (punkt A) łączą się one i koloid ulega koagulacji o charakterze odwracalnym; gdy układ taki przezwycięży barierę potencjału (przewaga sił odpychających, punkt B) i znajdzie się w kolejnym, głębokim minimum energ. (punkt C), następuje koagulacja nieodwracalna. Kolidy fazowe można otrzymać albo metodami dyspersyjnymi przez rozdrabnianie cząstek większych, co powoduje powiększanie powierzchni właściwej i w efekcie pojawienie się typowych dla kolidów właściwości, albo metodami kondensacyjnymi, polegającymi na wytworzeniu zalążków nukleacji i zahamowaniu ich wzrostu w granicach rozmiarów koloidowych. Kolidy cząsteczkowe i asocjacyjne powstają samorzutnie podczas rozpuszczania odpowiednich związków wielkocząsteczkowych. Koloidy występują w przyrodzie, m.in. protoplazma w komórkach, krew, mleko, mgła, i są wytwarzane w przemyśle (farby, lakiery, kleje itp.).

Nazwę koloid [łac. colla ‘guma’] wprowadził 1861 Th. Graham, który przyjmował, że ciała stałe dzielą się na krystaloidy, czyli ciała krystal. tworzące po rozpuszczeniu roztwory jednorodne, dyfundujące przez błony półprzepuszczalne, i kolidy - w stanie stałym ciała bezpostaciowe, po rozpuszczeniu tworzące roztwory, w których substancja rozpuszczona nie dyfunduje przez błony półprzepuszczalne. Obecnie wiadomo, że koloidy można otrzymać także z substancji krystal., a związki wielkocząsteczkowe mogą w stanie stałym tworzyć struktury krystaliczne.

Zawiesina - inaczej zwana suspensją jest to układ rozproszony z ciekłym ośrodkiem dyspersyjnym, w którym fazę rozproszoną stanowią drobne cząstki ciała stałego. Jeżeli cząstki fazy rozproszonej mają wymiary mniejsze od 200 nanometrów, to zawiesina zalicza się do koloidów. Niekiedy mówi się o zawiesinach stałych (ciało stałe rozproszone w innej fazie stałej) i zawiesinach w gazach (np. dym). Cząstki zawiesin widoczne są już w zwykłym mikroskopie i nie wykazują ruchów Browna.

Roztwór przesycony - roztwór w którym stężenie jest większe niż rozpuszczalność danego składnika.

Roztwór nasycony - Jest to roztwór o stężeniu odpowiadającym rozpuszczalności danego składnika, czyli roztwór zawierający maksymalną ilość substancji rozpuszczonej.

Roztwór nienasycony - roztwór o stężeniu mniejszym niż rozpuszczalność danego składnika.

Rozpuszczalność - rozpuszczalnością substancji nazywamy maksymalną liczbę gramów substancji, jaka w danych warunkach temperatury i ciśnienia rozpuszcza się w 100 gramach rozpuszczalnika tworząc roztwór nasycony.