Διαλύματα

Τι είναι τα διαλύματα, η περιεκτικότητα, η διαλυτότητα.

Από τα συστατικά αυτά, εκείνο που έχει την ίδια φυσική κατάσταση μ’ αυτή του διαλύματος και βρίσκεται συνήθως σε περίσσεια, ονομάζεται διαλύτης. Τα υπόλοιπα συστατικά του διαλύματος ονομάζονται διαλυμένες ουσίες. Τα διαλύματα έχουν μεγάλο πρακτικό ενδιαφέρον, καθώς οι περισσότερες χημικές αντιδράσεις στο εργαστήριο, τη βιομηχανία και τα βιολογικά συστήματα γίνονται σε μορφή διαλυμάτων.
Τα διαλύματα διακρίνονται σε αέρια (π.χ. ατμοσφαιρικός αέρας), υγρά (π.χ. θαλασσινό νερό) και στερεά (π.χ. μεταλλικά νομίσματα). Μπορούν επίσης να ταξινομηθούν σε μοριακά διαλύματα, των οποίων η διαλυμένη ουσία είναι σε μορφή μορίων, και σε ιοντικά ή ηλεκτρολυτικά, τα οποία περιέχουν τη διαλυμένη ουσία με τη μορφή ιόντων.
Τα πιο συνηθισμένα διαλύματα είναι τα υδατικά, όπου ο διαλύτης είναι νερό. Σ’ αυτά η διαλυμένη ουσία μπορεί να είναι αέριο, π.χ. διοξείδιο του άνθρακα (CΟ₂) στην coca-cola, ή στερεό, π.χ. χλωριούχο νάτριο (NaCl) στο νερό της θάλασσας, ή υγρό, π.χ. οινόπνευμα (C₂H₅OH) στο κρασί.. Βέβαια ο διαλύτης μπορεί να είναι και οργανική ουσία, όπως η ακετόνη, το βενζόλιο, ο αιθέρας, η βενζίνη, ο τετραχλωράνθρακας.

Περιεκτικότητες Διαλυμάτων

Διαβάζοντας στην ετικέτα ενός εμφιαλωμένου κρασιού την ένδειξη 12° (12 αλκοολικοί βαθμοί), καταλαβαίνουμε σε ποια αναλογία βρίσκεται το οινόπνευμα (C2H5OH) στο κρασί. Έχουμε δηλαδή μία ένδειξη της περιεκτικότητας του διαλύματος. Η περιεκτικότητα δηλαδή εκφράζει την ποσότητα της διαλυμένης ουσίας που περιέχεται σε ορισμένη ποσοστά διαλύματος. Πολλές φορές χρησιμοποιούμε και τους ποιοτικούς όρους πυκνό και αραιό για διαλύματα σχετικά μεγάλης ή σχετικά μικρής περιεκτικότητας, αντίστοιχα. Τέλος, να παρατηρήσουμε ότι, αν το διάλυμα περιέχει περισσότερες από μία διαλυμένες ουσίες, θα έχει τόσες περιεκτικότητες όσες είναι και οι διαλυμένες ουσίες του.

Εκφράσεις περιεκτικότητας

Η περιεκτικότητα ενός διαλύματος εκφράζεται συνήθως με τους εξής τρόπους:
1. Περιεκτικότητα στα εκατό κατά βάρος (% w/w)
Όταν λέμε ότι ένα διάλυμα ζάχαρης (C12H22Ο11) είναι 8% w/w (ή κ.β), εννοούμε ότι περιέχονται 8 g ζάχαρης στα 100 g διαλύματος. Δηλαδή, η % w/w περιεκτικότητα εκφράζει τη μάζα (σε g) της διαλυμένης ουσίας σε 100 g διαλύματος.
2. Περιεκτικότητα στα εκατό βάρους κατ’ όγκον (% w/v)
Όταν λέμε ότι ένα διάλυμα π.χ. χλωριούχου νατρίου (NaCl) είναι 10% w/v (ή κ.ο), εννοούμε ότι περιέχονται 10 g NaCl στα 100 mL διαλύματος. Δηλαδή,

• Η % w/v περιεκτικότητα εκφράζει τη μάζα (σε g) της διαλυμένης ουσίας σε 100 mL του διαλύματος.

3. Περιεκτικότητα στα εκατό όγκου σε όγκο (% ν/ν)
Χρησιμοποιείται σε ειδικότερες περιπτώσεις:
α. Για να εκφράσει την περιεκτικότητα υγρού σε υγρό. Δηλαδή, η ένδειξη στη μπίρα 3% ν/ν ή 3° (αλκοολικοί βαθμοί) υποδηλώνει ότι περιέχονται 3 mL οινοπνεύματος στα 100 mL της μπίρας.
β. Για να εκφράσει την περιεκτικότητα ενός αερίου σε αέριο μίγμα. Δη- λαδή η έκφραση ότι ο αέρας έχει περιεκτικότητα 20% ν/ν σε οξυγόνο, υποδηλώνει ότι περιέχονται 20 cm3 οξυγόνου στα 100 cm3 αέρα.

• Η % ν/ν περιεκτικότητα εκφράζει τον όγκο (σε mL) της διαλυμένης ουσίας σε 100 mL του διαλύματος.

4. ppm το οποίο εκφράζει τα μέρη της διαλυμένης ουσίας που περιέχονται σε 1 εκατομμύριο (106 ) μέρη διαλύματος.
5. ppb το οποίο εκφράζει τα μέρη της διαλυμένης ουσίας που περιέχονται σε 1 δισεκατομμύριο (109) μέρη διαλύματος.

Διαλυτότητα

Σε 100 g Η2Ο στους 20 °C μπορούμε να διαλύσουμε το πολύ 35,5 g στερεού χλωριούχου νατρίου (NaCl), ενώ μπορούμε να διαλύσουμε το πολύ 0,00016 g στερεού χλωριούχου αργύρου (AgCl). Έτσι, λέμε ότι το NaCl είναι μια ευδιάλυτη ουσία με μεγάλη διαλυτότητα, ενώ ο AgCl είναι μια δυσδιάλυτη ουσία με πολύ μικρή διαλυτότητα.

• Διαλυτότητα ορίζεται η μέγιστη ποσότητα μιας ουσίας που μπορεί να διαλυθεί σε ορισμένη ποσότητα διαλύτη, κάτω από ορισμένες συνθήκες (π.χ. θερμοκρασία).

Τα διαλύματα που περιέχουν τη μέγιστη ποσότητα διαλυμένης ουσίας ονομάζονται κορεσμένα διαλύματαΑντίθετα τα διαλύματα που περιέχουν μικρότερη ποσότητα διαλυμένης ουσίας από τη μέγιστη δυνατή ονομάζονται ακόρεστα. Η διαλυτότητα μιας ουσίας επηρεάζεται από τους εξής παράγοντες:
Η διαλυτότητα μιας ουσίας επηρεάζεται από τους εξής παράγοντες:
α. τη φύση του διαλύτη
Εδώ ισχύει ο γενικός κανόνας «τα όμοια διαλύουν όμοια». Αυτό σημαίνει ότι διαλύτης και διαλυμένη ουσία θα πρέπει να έχουν παραπλήσια χημική δομή (π.χ. μοριακή ή ιοντική σύσταση).
β. τη θερμοκρασία
Συνήθως η διαλυτότητα των στερεών στο νερό αυξάνεται με την αύξηση της θερμοκρασίας, ενώ η διαλυτότητα των αερίων στο νερό μειώνεται με την αύξηση της θερμοκρασίας.
γ. την πίεση
Γενικά, η διαλυτότητα των αερίων στο νερό αυξάνεται με την αύξηση της πίεσης. Γι’ αυτό, μόλις ανοίξουμε μία φιάλη με αεριούχο ποτό (η πίεση ελαττώνεται και γίνεται ίση με την ατμοσφαιρική), η διαλυτότητα του CΟ2 στο νερό ελαττώνεται και το ποτό αφρίζει.