Διάλυμα

Ως Διάλυμα στη Χημεία χαρακτηρίζεται οποιοδήποτε ομοιογενές μείγμα δύο ή περισσοτέρων ουσιών. Δηλαδή το μείγμα εκείνο στο οποίο μια χημική ουσία είναι πλήρως διαλυμένη μέσα σε μια άλλη. Το χαρακτηριστικό του διαλύματος σε σχέση με το αιώρημα είναι ότι η σύστασή του είναι ακριβώς η ίδια σε οποιοδήποτε σημείο του. Παρότι συχνά η έννοια του διαλύματος συνδέεται με την υγρή κατάσταση της ύλης, εν τούτοις, υπάρχουν και στερεά ή αέρια διαλύματα, π.χ.: ο ορείχαλκος αποτελεί στερεό διάλυμα χαλκού και ψευδαργύρου, ή ο αέρας που αποτελεί αέριο διάλυμα του οξυγόνου, αζώτου κ.ά. στοιχείων. Κάθε διάλυμα αποτελείται από το μέσο διασποράς, που λέγεται διαλύτης ή διαλυτικό μέσο, και από την ουσία που διαλύεται σε αυτό και λέγεται διαλυμένη ουσία. Η ικανότητα που μπορεί να έχει μια ουσία να διαλύεται μέσα σε άλλη, ανεξαρτήτως κατάστασης (στερεό, υγρό, αέριο), λέγεται διαλυτότητα. Η ικανότητα μιας ουσίας να διαλύει κάποια άλλη εξαρτάται πρώτιστα από τη χημική φύση αυτών, συχνά από τη θερμοκρασία και μερικές φορές και από την πίεση.Η διαλυμένη ουσία διασπάται σε πλήθος μικροσκοπικών σωματιδίων όπως είναι τα ιόντα και τα μόρια που αναμιγνύονται πλήρως με τα σωματίδια του διαλύτη. Τόσο οι διαλυμένες ουσίες όσο και εκείνες των διαλυτών μπορεί να είναι είτε στερεά σώματα είτε υγρά είτε τέλος αέρια. Στα στερεά διαλύματα και οι δύο ουσίες (διαλυμένες και διαλύτες) είναι στερεά. Τέτοια περίπτωση είναι κι εκείνη των κραμάτων. Ένας πολύ απλός τρόπος παρασκευής διαλύματος είναι ν΄ ανακατευθεί ζάχαρη σε ζεστό νερό. Αν και αόρατη η ζάχαρη θα βρίσκεται διαλυμένη στο νερό. Δεν θα πρέπει να συγχέεται το διάλυμα με το κολλοειδές που αποτελεί κάπως διαφορετικό μίγμα δύο ουσιών.

 Τα διαλύματα ανάλογα με το είδος των σωματιδίων της διαλυμένης ουσίας διακρίνονται σε: Ηλεκτρολυτικά διαλύματα ή ιοντικά: Όταν η διαλυμένη ουσία βρίσκεται με μορφή ιόντων. Τέτοια διαλύματα* είναι των ηλεκτρολυτών (οξέων, βάσεων και αλάτων) π.χ. NaCl → Na+ + Cl- (ιόντα). Μη ηλεκτρολυτικά διαλύματα ή μοριακά: Όταν η διαλυμένη ουσία βρίσκεται αποκλειστικά με μορφή μορίων. Δηλαδή η διαλυμένη ουσία δεν διίσταται αλλά και ούτε πολυμερίζεται, π.χ. το διάλυμα ζάχαρης. Επίσης τα διαλύματα ανάλογα με την ανταλλαγή θερμότητας διακρίνονται σε: Ενδοθερμικά διαλύματα: Όπου απορροφάται θερμότητα - ενδόθερμο φαινόμενο, και σε Εξωθερμικά διαλύματα: Όπου εκλύεται (απελευθερώνεται) θερμότητα - εξώθερμο φαινόμενο. Άλλες επιμέρους διακρίσεις των διαλυμάτων είναι τα: Αζεοτροπικά διαλύματα. Διαλύματα τα οποία δεν αλλάζουν σύσταση με βρασμό (π.χ. Οινόπνευμα 95 βαθμών που περιέχει 95% οινόπνευμα και 5% νερό) Δυαδικά διαλύματα Ιδανικά διαλύματα Κορεσμένα διαλύματα: Όταν το διάλυμα περιέχει τη μεγαλύτερη δυνατή ποσότητα διαλυτής ουσίας. Περαιτέρω ανάμιξη διαλυτής ουσίας γίνεται ίζημα. π.χ. η μίξη 100gr αλατιού σε 100gr νερό δημιουργεί διάλυμα περίπου 36gr αλατιού και το υπόλοιπο αλάτι δημιουργεί ίζημα. Ειδικότερα, υδατικό διάλυμα ονομάζεται διάλυμα στο οποίο διαλύτης είναι το νερό. Γενικά η έφραση "...ικό διάλυμα" δείχνει το διαλύτη στη θέση των "...". Έτσι αλκοολικό διάλυμα (αλλιώς, ειδικά το αλκοολικό, και βάμμα) νοείται αυτό που διαλύτης είναι η αλκοόλη, αιθερικό αυτό που ο διαλύτης είναι ο αιθέρας κοκ Η συγκέντρωση των διαλυμάτων είναι ένας αριθμός και μια έκφραση που μας δείχνει πόση διαλυμένη ουσία υπάρχει σε μια ποσότητα διαλύματος. π.χ. όταν λέμε "διάλυμα ζάχαρης 12 %κ.β", το "12" είναι ο αριθμός και το "%κ.β." είναι η έκφραση. Εκφράσεις συγκέντρωσης διαλυμάτων υπάρχουν πολλές. Οι σημαντικότερες είναι: 1) %κ.β (επί τοις 100 κατά βάρος ή %m/m ή %w/w). Δείχνει τα μέρη βάρους διαλυμένης ουσίας στα 100 μέρη βάρους διαλύματος. Δηλ. στο παραπάνω παράδειγμα 12 γραμμάρια ζάχαρης σε 100 γραμμάρια διαλύματος ή 12 ουγγιές ζάχαρης σε 100 ουγγιές διαλύματος ή 100 τόννοι ζάχαρης σε 100 τόννους διαλύματος κ.ο.κ. Είναι ο ακριβέστερος και σαφέστερος τρόπος έκφρασης. Ακριβέστερος, διότι δεν μεταβάλλεται με την αλλαγή της θερμοκρασίας και σαφέστερος γιατί παρέχει εμμέσως -με μια απλή αφαίρεση- το ποσό του διαλύτη. Στο παράδειγμα μας το 88 % (100-12) είναι νερό. 2) % κ.ο. (επί τοις 100 κατ' όγκο ή %m/v ή %w/v) Δείχνει τα μέρη βάρους της διαλυμένης ουσίας -σε γραμμάρια- ανά 100 ml διαλύματος. Δηλαδή "υδατικό διάλυμα ζάχαρης 10% m/v" σημαίνει 10 γραμμάρια ζάχαρης σε 100 ml διαλύματος. Δεν είναι ούτε πολύ σαφής, ούτε πολύ ακριβής τρόπος έκφρασης. Διότι αφ ενός δεν μπορεί να υπολογιστεί -από την έκφραση και μόνο- η ποσότητα του διαλύτη: Στο παραπάνω παράδειγμα ο διαλύτης είναι περίπου 94 ml (και όχι 90 (100-10) όπως θα μπορούσε να υπολογίσει κάποιος, διότι ο όγκος 10 γραμμαρίων ζάχαρης είναι περίπου 6 ml). Επίσης δεν είναι πολύ ακριβής, διότι το ίδιο διάλυμα "αραιώνει" με την άνοδο της θερμοκρασίας ένεκα διαστολής π.χ. 100 ml διαλύματος 12% m/v στους 4ο C, στους 24ο C έχουν συγκέντρωση ~ 11,9% m/v (διότι πλέον δεν είναι 100,0 ml, αλλά 100,4 ένεκα διαστολής). 3)% κ.ο. (επί τοις 100 κατ' όγκο ή %v/v ή vol) Μόνο για υγρή διαλυμένη ουσία και διαλύτη. Δείχνει τα μέρη όγκου της διαλυμένης ουσίας ανά 100 μέρη όγκου διαλύματος. Δεν είναι ούτε πολύ σαφής, ούτε πολύ ακριβής τρόπος έκφρασης. Για όλους τους παραπάνω λόγους της περιπτώσεως "2)" και επιπροσθέτως ότι πολλές ουσίες διαλυόμενες αλλάζει ο όγκος τους. π.χ. αν αναμίξουμε 50 ml αλκοόλης και 50 ml νερού θα πάρουμε ~96 ml διάλυμα! Παρ όλα αυτά χρησιμοποιείται συνήθως -και μάλιστα επισήμως από την ευρωπαϊκή νομοθεσία- για να εκφράσει περιεκτικότητα αλκοόλης σε ποτά. 4) Μ (μοριακά διαλύματα) Εκφράζουν τον αριθμό των γραμμομορίων (mole) που περιέχονται σε 1 λίτρο διαλύματος. Έτσι ΝαΟΗ 0,1 Μ σημαίνει 4 γραμμάρια ανά λίτρο ΝαΟΗ (0,4% κ.ο) διότι το mole του ΝαΟΗ είναι 40 (40 x 0,1=4). 5) Ν (κανονικά διαλύματα) Εκφράζουν τον αριθμό των γραμμοϊσοδυνάμων (gr-eq) που περιέχονται σε 1 λίτρο διαλύματος. Έτσι ΚΟΗ 2 N σημαίνει 112 γραμμάρια ανά λίτρο ΚΟΗ (11,2% κ.ο) διότι το gr-eq του ΚΟΗ είναι 56 (56 x2=112). Το μεγαλύτερο (γιγαντιαίο) στη Φύση ηλεκτρολυτικό διάλυμα είναι η θάλασσα. Αγωγιμότητα διαλυμάτων Αμφολύτης Κανονικότητα διαλύματος