Μείγματα και Διαλύματα

Μείγμα ονομάζεται το σώμα που αποτελείται από δύο ή περισσότερες χημικές ουσίες, οι οποίες συνυπάρχουν χωρίς να αντιδρούν µεταξύ τους. Η ανάμειξη των χημικών ουσιών γίνεται σε τυχαίες αναλογίες και κάθε ουσία διατηρεί αμετάβλητες τις αρχικές του ιδιότητες.

Στη φύση τα πιο πολλά υλικά είναι µείγµατα διαφόρων ειδών. Για παράδειγμα/ ο ατμοσφαιρικός αέρας είναι µείγµα από µόρια οξυγόνου, αζώτου, διοξειδίου του άνθρακα , υδρατµών κ.ά. Το πόσιµο νερό είναι ένα οµογενές µείγµα που αποτελείται από µόρια νερού, µόρια διαλυµένων αερίων π.χ οξυγόνου, µόρια και ιόντα διαφόρων αλάτων π.χ ανθρακικό και χλωριούχο άλας.

Τα µείγµατα διακρίνονται σε ετερογενή και σε οµογενή. Γενικά τα µείγµατα διακρίνονται σε οµογενή και ετερογενή ανάλογα µε το αν αποτελούν µία ενιαία φάση ή όχι (δηλαδή αν µπορούν να διακριθούν τα συστατικά τους µακροσκοπικά).

Ειδικότερα, ετερογενή ονομάζονται τα µείγµατα που δεν έχουν την ίδια σύσταση σε όλη τη µάζα τους π.χ µείγµα από λάδι και νερό. Στα ετερογενή µείγµατα στερεών (π.χ φακές, άµµος) µπορούµε εύκολα να διακρίνουµε τα συστατικά τους µε τη µέθοδο της διαλογής ( δηλαδή µε το χέρι). Στα ετερογενή µείγµατα στερεών και υγρών (π.χ νερό και άµµος) και σε κατάστασης ηρεµίας, τα βαρύτερα συστατικά ( άµµος) καθιζάνουν ενώ κατά την ανακίνηση το µείγµα θολώνει. Τα συστατικά τους µπορούµε να τα διακρίνουµε µε διήθηση, διαλογή µε µαγνήτη κ.ά.

Οµογενή ονοµάζονται τα µείγµατα που έχουν την ίδια σύσταση, ποιοτική και ποσοτική, και τις ίδιες ιδιότητες σε όλη τη µάζα τους. Τα ομογενή µείγµατα ονοµάζονται και διαλύµατα. Π.χ αλατόνερο , ζαχαρόνερο.

Γενικά ένα διάλυµα αποτελείται από τη διαλυµένη ουσία ( π.χ αλάτι) και το διαλύτη ( π.χ νερό). Το νερό είναι ένας πολύ σηµαντικός διαλύτης, διαλύει πολλές ουσίες, είναι φθηνό, άφθονο και ακίνδυνο. Αν ο διαλύτης είναι το νερό τότε το διάλυµα λέγεται υδατικό. Επίσης αν σε κάποιο διάλυµα δεν αναφέρεται ο διαλύτης τότε εννοείται ότι διαλύτης είναι το νερό. Αλλοι γνωστοί διαλύτες είναι το οινόπνευµα , ο αιθέρας, η βενζίνη κ.ά.

Υπάρχουν πολλών ειδών διαλύµατα:

Στερεά σε υγρά, π.χ ζάχαρη «οι νερό ή ζάχαρη icoi οινόπνευµα

Στερεά σε στερεά, π.χ κράµα ορείχαλκου

Υγρά σε υγρά, οινόπνευµα και νερό

Αέρια σε υγρά, π.χ οξυγόνο και νερό

Αέρια σε αέρια, π.χ οξυγόνο και άζωτο του ατµοσφαιρικού αέρα.

Περιεκτικότητα-είδη διαλυµάτων -διαλυτότητα

Περιεκτικότητα ονοµάζεται το µέγεθος που εκφράζει την ποσότητα της διαλυµένης ουσίας που περιέχεται σε ορισµένη ποσότητα διαλύµατος.

Η περιεκτικότητα εκφράζεται συνήθως µε τους ακόλουθους τρόπους:

Περιεκτικότητα στα εκατό κατά βάρος ( % W/W ): εκφράζει τον αριθµό των γραµµαρίων της διαλυµένης ουσίας που περιέχονται σε 100 γραµµάρια διαλύµατος.

Περιεκτικότητα στα εκατό κατά βάρος προς όγκο (% W/V): εκφράζει τον αριθµό των γραµµαρίων της διαλυµένης ουσίας που περιέχονται σε 100 ml διαλύµατος.

Περιεκτικότητα στα εκατό κατά όγκο (% V/V): εκφράζει τον αριθµό των ml της διαλυµένης ουσίας που περιέχονται σε 100 ml διαλύµατος.

Αραιό ονοµάζεται το διάλυµα που περιέχει µικρή ποσότητα διαλυµένης ουσίας σε σχέση µε την ποσότητα του διαλύτη. Αντίθετα, πυκνό ονοµάζεται το διάλυµα που περιέχει µεγάλη ποσότητα διαλυµένης ουσίας σε σχέση µε το διαλύτη.

Ακόρεστο ονοµάζεται το διάλυµα στο οποίο µπορεί να διαλυθεί και άλλη ποσότητα ουσίας ενώ κορεσµένο ονοµάζεται το διάλυµα που περιέχει τη µέγιστη ποσότητα διαλυµένης ουσίας για ορισµένη ποσότητα διαλύτη και σε ορισµένες συνθήκες.

Για να κάνουµε ένα κορεσµένο διάλυµα ακόρεστο, µπορούµε είτε να αυξήσουµε την ποσότητα του διαλύτη είτε να αυξήσουµε την θερµοκρασία του διαλύµατος.

Ευδιάλυτη ονοµάζεται η ουσία που µεγάλη ποσότητα αυτής µπορεί να διαλυθεί σε ορισµένη ποσότητα διαλύτη π.χ αλάτι στο νερό.

∆υσδιάλυτη ονοµάζεται η ουσία που διαλύεται ελάχιστα στο διαλύτη π.χ κιµωλία ή άργιλος σε νερό.

Το πόσο πολύ ή λίγο διαλύεται µία ουσία στο διαλύτη, σε ορισµένες συνθήκες µας το δείχνει η διαλυτότητα της σε αυτόν. Έτσι η διαλυτότητα µιας ουσίας σε κάποιο διαλύτη είναι το µέγεθος που εκφράζει τη µέγιστη ποσότητα µιας ουσίας που µπορεί να διαλυθεί σε ορισµένη ποσότητα του διαλύτη, κάτω από* ορισµένες συνθήκες.

Οι παράγοντες που επηρεάζουν τη διαλυτότητα µίας ουσίας είναι η

θερµοκρασία και η πίεση.

* Η διαλυτότητα των στερεών στο νερό συνήθως αυξάνει µε την αύξηση της θερµοκρασίας. Αυτό δεν ισχύει σε όλες τις περιπτώσεις. Για παράδειγµα, η διαλυτότητα του αλατιού µεταβάλλεται ελάχιστα µε την αύξηση της θερµοκρασίας ή ο γύψος και ο κοινός ασβέστης διαλύονται πιο εύκολα στο ψυχρό νερό. Η διαλυτότητα των αερίων στο νερό ελαττώνεται µε την αύξηση της θερµοκρασίας. Είναι γνωστό ότι στην αρχή της θέρµανσης του νερού παρατηρούνται φυσαλίδες στα τοιχώµατα του δοχείου. Αυτές οι φυσαλίδες περιέχουν αέρα ο οποίος είναι διαλυµένος στο νερό και αρχίζει να βγαίνει µε µορφή φυσαλίδων λόγω

µείωσης της διαλυτότητας του µε την αύξηση της θερµοκρασίας.

* Η διαλυτότητα των αερίων στα υγρά αυξάνει µε την αύξηση της

•πίεσης. Είναι γνωστό ότι µε αυτό τον τρόπο διοχετεύεται και διαλύεται το αέριο διοξείδιο του άνθρακα στα διάφορα αεριούχα ποτά π.χ πορτοκαλάδα µε ανθρακικό.

Μέθοδοι διαχωρισµού των συστατικών ενός ετερογενούς µείγµατος

1 ) Ετερογενές µείγµα δύο στερεών:

* Με διαλογή µε το χέρι π.χ µείγµα από φακές και φασόλια

* Με διαλογή µε µαγνήτη π.χ µείγµα από ρινίσµατα σιδήρου και κιµωλία.

* Με κοσκίνισµα ή πλύσιµο, όταν το ένα συστατικό έχει µεγαλύτερους και βαρύτερους κόκκους π.χ µείγµα από χαλίκια και άµµο. Έτσι άλλωστε διαχώριζαν παλιά τα ψήγµατα χρυσού από την άµµο.

* Με έκπλυση και επίπλευση στην οποία χρησιµοποιείται κάποιο αφρώδες σαπωνοειδές υγρό. Το ελαφρύτερο υλικό σχηµατίζει µε το υγρό έναν αφρό που επίπλεε» ενώ το βαρύτερο υλικό κατακάθεται.

2)Ετερογενές µείγµα στερεού σε υγρά

* Με διήθηση (φιλτράρισµα ) στην οποία ειδικά φίλτρα (διηθητικό χαρτί) συγκρατούν το σώµα που βρίσκεται σε στερεή κατάσταση και επιτρέπουν να διέλθει το υγρό π.χ γαλλικός καφές, τσάι.

* Με φυγοκέντριση στην οποία µε ειδικές φυγοκεντρικές µηχανές το


στερεό συσπειρώνεται και σχηµατίζει µεγαλύτερους κόκκους και στρωµατοποιείται ανάλογα µε το µέγεθος και το βάρος των κόκκων. Αυτή η

µέθοδος χρησιµοποιείται για παράδειγµα στο διαχωρισµό των συστατικών του αίµατος.

3) Οµογενή µείγµα (ή διαφορετικά διάλυµα στερεού σε υγρό)

* Με εξάτµιση στην οποία το υγρό αποµακρύνεται µε τη µορφή ατµού και παραµένει το στερεό ως κατάλοιπο. Το στερεό εµφανίζεται µε κρυσταλλική µορφή όταν η εξάτµιση είναι βραδεία. Η εξάτµιση έχει βρει εφαρµογή τόσο στην παραλαβή αλατιού από το θαλασσινό νερό (αλυκές) όσο και για τη µετατροπή του θαλάσσιου νερού σε πόσιµο αφαλάτωση).

* Με απλή απόσταξη στην οποία µε συνδυασµό βρασµού και στη συνέχεια υγροποίησης, το νερό αποµακρύνεται. Το στερεό παραµένει στον πυθµένα του δοχείου ( βραστήρα). Η απλή απόσταξη γίνεται µε τη βοήθεια ειδικής αποστακτικής συσκευής ή µε αυτοσχέδιο συσκευή όπως περιγράφεται στο βιβλίο του µαθητή.

4) Οµογενές µείγµα ( ή διαφορετικά διάλυµα υγρού σε υγρό)

* Με κλασµατική απόσταξη, µία ειδική µορφή απόσταξης που στηρίζεται στην απόσταξη σε διαφορετικές θερµοκρασίες. Αν για παράδειγµα έχουµε ένα διάλυµα οινοπνεύµατος και νερού, τότε το οινόπνευµα αποστάζει στους 78 °C (σηµείο βρασµού του οινοπνεύµατος)

ενώ το νερό παραµένει ως υγρό µέχρι περίπου στους 100 C ( σηµείο βρασµού του νερού) και κατόπιν αποστάζει και αυτό. Η κλασµατική απόσταξη χρησιµοποιείται συνήθως για το διαχωρισµό των συστατικών του αργού πετρελαίου και για την παρασκευή οινοπνευµατωδών ποτών π.χ ούζο