Кіріспе
Ерітінді мен еріткіштің біртекті қоспасы. Химияда ерітінді – екі немесе одан көп заттардан тұратын біртекті қоспаның ерекше түрі. Мұндай қоспада еріген зат – еріткіш деп аталатын тағы бір затқа еріген зат. Егер еріткіш пен еріген зат бөлшектері арасындағы тартым күші, еріген зат бөлшектерін бірге ұстап тұратын тартым күшінен артық болса, еріткіш бөлшектері еріген зат бөлшектерін бөліп, оларды қоршап алады. Содан кейін осы қоршалған еріген бөлшектер қатты еріген заттан алшақтап, ерітіндіге таралады. Ерітіндіні араластыру процесі химиялық полярлықтың әсер ететін деңгейде жүзеді, нәтижесінде сольватацияға тән өзара әрекеттесулер пайда болады. Ерітінді көбінесе еріткіштің күйінде болады, егер еріткіш қоспаның басым бөлігін құраса, бұл жиі кездеседі. Ерітіндінің маңызды параметрі – концентрация, ол белгілі бір мөлшер ерітіндіде немесе еріткіште еріген заттың мөлшерін көрсетеді. Егер еріткіштердің бірі су болса, онда "сулы ерітінді" термині қолданылады.
In chemistry, a solution is a special type of homogeneous mixture composed of two or more substances. In such a mixture, a solute is a substance dissolved in another substance, known as a solvent. If the attractive forces between the solvent and solute particles are greater than the attractive forces holding the solute particles together, the solvent particles pull the solute particles apart and surround them. These surrounded solute particles then move away from the solid solute and out into the solution. The mixing process of a solution happens at a scale where the effects of chemical polarity are involved, resulting in interactions that are specific to solvation. The solution usually has the state of the solvent when the solvent is the larger fraction of the mixture, as is commonly the case. One important parameter of a solution is the concentration, which is a measure of the amount of solute in a given amount of solution or solvent. The term "aqueous solution" is used when one of the solvents is water.
Сипаттамалары
Ерітінді – екі немесе одан көп заттың біртекті қоспасы. Ерітіндідегі еріген заттың бөлшектері қалың көзбен көрінбейді. Ал, суспензияда бөлшектер көріне алады. Ерітінді жарық сәулелерін шашыратпайды. Керісінше, суспензиядағы немесе коллоидтағы бөлшектер Тиндалл шашырауын немесе Рэйли шашырауын тудыруы мүмкін. Ерітінді тұрақты болады, және еріген заттар қоспаның ерігіштігінен асып кеткенше тұнба түспейді, осы кезде артық зат қатты күйде қалады. Қалыпты жағдайдан артық еріген заттар бар ерітінділер аса қаныққан деп аталады. Ерітіндідегі еріген заттар мен еріткіштерді сүзгілеу (немесе механикалық түрде) арқылы бөлуге болмайды. Ол бір ғана фазадан тұрады.
Түрлері
Біртекті дегеніміз – қоспаның құрамдас бөліктері бір фазаны құрайды. Гетерогенді дегеніміз – қоспаның құрамдас бөліктері әртүрлі фазаларда болады. Қоспаның қасиеттері (мысалы, концентрация, температура және тығыздық) көлем бойынша біркелкі таралуы мүмкін, бірақ диффузиялық құбылыстардың болмауында немесе олар аяқталғаннан кейін ғана. Әдетте, ең көп мөлшерде кездесетін зат еріткіш деп есептеледі. Еріткіштер газ, сұйық немесе қатты күйде болуы мүмкін. Еріткіштен басқа ерітіндідегі бір немесе бірнеше компоненттер еріген заттар деп аталады. Ерітінді еріткіш сияқты бірдей физикалық күйде болады.
Газды қоспалар
Егер еріткіш газ болса, онда белгілі бір жағдайларда тек газдар (конденсацияланбайтын) немесе булар (конденсацияланатын) ериді. Газды ерітіндіге мысал – ауа (азотта еріген оттегі және басқа газдар). Газ молекулалары арасындағы өзара әрекеттесудің ролі шамалы болғандықтан, конденсацияланбайтын газдар өте қарапайым ерітінділер құрайды. Әдебиетте олар ерітінділер деп жіктелмейді, тек газдардың біртекті қоспалары ретінде қарастырылады. Браун қозғалысы және газ молекулаларының үнемі молекулалық қозғалысы газдық жүйелердің біртектілігін қамтамасыз етеді. Конденсацияланбайтын газ қоспалары (мысалы, ауа/CO2 немесе ауа/ксенон) өздігінен араласпайды, сондай-ақ олардың салыстырмалы тығыздығына байланысты анық қабатталған және бөлек газ қабаттары түрінде тұнбаға түспейді. Жердегі қалыпты жағдайларда диффузиялық күштер гравитациялық күштерге тиімді қарсы тұрады. Конденсацияланатын булардың жағдайы басқаша: белгілі бір температурада қанығу бу қысымына жеткен кезде, артық бу сұйық күйге конденсацияланады.
Ерігіштігі
Бір қосылыстың басқа қосылыста еріу қабілеті ерігіштік деп аталады. Егер бір сұйықтық екінші сұйықтыққа толық ерісе, онда екі сұйықтық араласады. Ешқашан араласып, ерітінді құрамайтын екі зат араласпайтын деп аталады. Барлық ерітінділердің араласу энтропиясы оң болады. Әртүрлі молекулалар мен иондар арасындағы өзара әрекеттесулер энергетикалық тұрғыдан тиімді немесе тиімсіз болуы мүмкін. Егер өзара әрекеттесулер тиімсіз болса, онда еріген заттың концентрациясы артуымен еркін энергия төмендейді. Бір кезде энергияның жоғалуы энтропияның артуынан асып түседі, сондықтан еріген бөлшектер енді ерітілмейді; ерітінді қаныққан деп аталады. Дегенмен, ерітіндінің қанығуына қол жеткізілетін нүкте температура, қысым және ластану сияқты әртүрлі сыртқы факторларға байланысты айтарлықтай өзгеруі мүмкін. Кейбір еріткіш-еріген зат комбинациялары үшін ерігіштікті арттыру арқылы (мысалы, температураны жоғарылату арқылы) еріген затты көп мөлшерде ерітуге және содан кейін оны төмендету арқылы (мысалы, салқындату арқылы) аса қаныққан ерітінді дайындауға болады. Әдетте, еріткіштің температурасы жоғары болған сайын, берілген қатты еріген зат соғұрлым көп мөлшерде ерітеді. Алайда, көптеген газдар мен кейбір қосылыстар температураның жоғарылауымен ерігіштігі төмендейді. Мұндай мінез-құлық ерітіністің экзотермиялық энтальпиясының салдары болып табылады. Кейбір беттік белсенді заттар осы мінез-құлықты көрсетеді. Сұйықтықтардың сұйықтықтардағы ерігіштігі, қатты заттар мен газдарға қарағанда температураға аз сезімтал болады.
Қасиеттері
Басқа қосылыстар қосылғанда, еру және қайнау нүктелері сияқты қосылыстардың физикалық қасиеттері өзгереді. Бұл қасиеттердің жиынтығы колигативтік қасиеттер деп аталады. Бір қосылыстың екінші қосылыста еріген мөлшерін анықтаудың бірнеше тәсілі бар, олардың барлығы жиынтық концентрация деп аталады. Мысалдарға молярлық, көлемдік үлес және мольдік үлес жатады. Идеалды ерітінділердің қасиеттерін оның құрауыштарының қасиеттерінің сызықтық комбинациясы арқылы есептеуге болады. Егер еріген зат пен еріткіш тең мөлшерде болса (мысалы, 50% этанол, 50% су ерітіндісінде), "еріген зат" және "еріткіш" түсініктерінің маңызы азаяды, бірақ еріткіш ретінде көбірек қолданылатын зат әдетте еріткіш деп белгіленеді (осы мысалда, су).
Сұйық ерітінділердің сипаттамасы
Принцип бойынша, барлық түрдегі сұйықтықтар еріткіштер ретінде танылуы мүмкін: сұйық инертті газдар, балқыған металдар, балқыған тұздар, балқыған коваленттік торлар және молекулалық сұйықтықтар. Химия және биохимия саласында қолданылатын көптеген еріткіштер молекулалық сұйықтықтар болып табылады. Олар молекулаларының тұрақты электрлік дипольдық моментіне ие болуына қарай полярлы және полярлы емес болып жіктеледі. Тағы бір ерекшелік – олардың молекулалары сутекті байланыстар құру қабілетіне ие болуы (протонды және протонсыз еріткіштер). Су, ең көп қолданылатын еріткіш, полярлы болып табылады және сутекті байланыстарды сақтай алады. Тұздар полярлы еріткіштерде еріп, оң және теріс иондарды түзетіп, еріткіш молекуласының сәйкесінше теріс және оң бөліктеріне тартылады. Егер еріткіш су болса, зарядталған еріген иондар су молекулаларымен қоршалғанда гидратация процесі жүзеге асады. Типикалық мысал – тұзды су. Мұндай ерітінділер электролиттер деп аталады. Тұз суға еріген кезде иондық ассоциацияны ескеру қажет. Полярлы еріген заттар полярлы еріткіштерде еріп, полярлық байланыстар немесе сутекті байланыстар құрайды. Мысалы, барлық алкогольді сусындар этанолдың сулы ерітінділері болып табылады. Ал, полярлы емес еріген заттар полярлы емес еріткіштерде жақсырақ ериді. Мысалы, мұнай және май сияқты көмірсутектер сумен араласпаса да, бір-бірімен оңай араласады. Мұнай мен судың араласпауына мысал – зақымдалған танкерден мұнайдың төгілуі, ол мұхит суында ерімей, су бетінде қалады.