]Значення розчинів

Водні розчини відіграють величезну роль у природі і практичній діяльності людини. Досить сказати, що рослини беруть з ґрунту всі потрібні для їх росту поживні речовини лише у вигляді водних розчинів. Тому своєчасне надходження води до ґрунту має таке велике значення для нормального розвитку рослин і забезпечення високого врожаю сільськогосподарських культур. Процеси травлення і засвоєння їжі людиною і всіма тваринами теж зв'язані з переведенням поживних речовин у розчин.

Розчини відіграють величезну роль у техніці. Більшість хімічних процесів у промисловості проводять у розчинах. Такі галузі техніки, як шкіряне і паперове виробництво, виробництво цукру, мінеральних добрив, лікувальних речовин і багато інших, нерозривно пов'язані з широким застосуванням водних розчинів.

]Насичення розчинів Насичений розчин

У певній кількості води при даній температурі може розчинятися лише певна кількість речовини, а надлишок її залишається нерозчинним. Розчин, у якому взята речовина при даній температурі більше не розчиняється, називається насиченим.

При виготовленні насиченого розчину до розчинника додають звичайно таку кількість розчинюваної речовини, щоб частина її залишалася нерозчинною, скільки б розчин не розмішували і не збовтували. Однак у практиці звичайно користуються ненасиченими розчинами, тобто такими, в яких при даній температурі розчинювана речовина може ще розчинятися (до утворення насиченого розчину).

]Пересичений розчин

Крім насичених і ненасичених, відомі ще так звані пересичені розчини, в яких розчинюваної речовини в розчиненому стані більше, ніж потрібно для одержання насиченого розчину. Але пересичені розчини зустрічаються порівняно рідко, і їх утворюють лише деякі речовини, наприклад декагідрат сульфату натрію — Na₂SO₄•10H₂O, пентагідраттіосульфату натрію — Na₂S₂O₃ • 5H₂O тощо. Пересичені розчини дуже нестійкі і досить легко розкладаються з виділенням надлишку розчиненої речовини і утворенням насиченого розчину.

Концентрований та розбавлений розчини

Не слід плутати поняття насичений і ненасичений розчини з поняттями концентрований і розбавлений. Назви концентрований і розбавлений вказують лише, на ступінь розчиненості речовини, що міститься в даній кількості розчинника, і нічого не вказують на ступінь його насичення.

Концентрований розчин може бути і насиченим і ненасиченим. Наприклад, якщо в 100 г води при 100 °C розчинити 200 г нітрату калію KNO₃, то такий розчин буде досить концентрованим, але ненасиченим, бо для одержання насиченого розчину при цих умовах потрібно розчинити не 200, а 245 г цієї солі. Другий приклад: якщо в 100 г води при звичайній температурі розчинити в одному випадку 0,10 г Ca(OH)₂, а в другому — 0,16 г, то обидва розчини будуть дуже розбавлені і разом з тим перший з них буде ненасиченим, а другий — насиченим.

11 Розчини газів в рідинах Для визначення розчинності газу в рідині можна скористатися коефіцієнт абсорбції. Коефіцієнт абсорбції - це обсяг газу, наведена до стандартних умов, який розчинний в одиниці об'єму рідини при зазначених температурі і тиску. Коефіцієнт абсорбції залежить від наступних чотирьох факторів: 1) вибору розчиненої газу, 2) вибору рідкого розчинника, 3) температури, 4) тиску. У табл. 6.1 наведені значення коефіцієнтів поглинання деяких газів у воді при стандартних умовах. Вони змінюються в широких межах-від дуже низьких для практично нерозчинного гелію до дуже високих для сильнорастворимого аміаку.

Закон Генрі – маса m газу, розчиненого в рідині даного об'єму, при сталій температурі пропорційна парціальному тиску р цього газу над розчином

m = K_Гр,

де К_Г – константа Генрі, залежна від природи газу й температури. р – тиск.

При розгляді закону Генрі видно, що будь-який газ має здатність тією чи іншою мірою розчинятися в рідині. Відповідно до закону Генрі, кількість газу, здатного розчинитися, залежить від природи рідини і газу і від зовнішніх умов (тиску, температури).

12 розчини рідин в рідинах - ?

(?)Крит́ична температ́ура — така температура, при якій густина і тиск насиченої пари стають максимальними, а густина рідини, що перебуває у динамічній рівновазі з парою, стає мінімальною. При температурі, вищій за критичну температуру газу, його неможливо сконденсувати при жодному тиску.

Зазвичай критична температура позначається T_к або T_c.

На критичній ізотермі область, в якій тиск в газі при конденсації не змінюється зі зменшеннями об'єму (модуль всебічного стиску дорівнює нулю), зводиться до однієї точки. Ця точка називається критичною точкою.

Критичній точці відповідає крім критичної термператури також критичний тиск P_к та критичний об'єм V_к, який, проте, залежать від маси газу. Зазвичай критичні ізотерми проводяться для моля газу.

ПРОЦЕС ЕКСТРАКЦІЇ Призначення процесу екстракції. В широкому сенсі екстракція є витяганням одного або декількох компонентів з розчинів або твердих тіл за допомогою вибраних розчинників, званих экстрагентами. При екстракції з твердого тіла є дві фази: рідка і тверда. При екстракції з рідини обидві фази рідкі. Абсолютно очевидно, що екстракція можлива тільки за умови тісного контакту фаз між собою. Екстракція з твердих тіл має дуже велике значення у виробництві цукру, рослинних масел, у вітамінному виробництві і т.д. Екстракція з рідин знаходить застосування при виробництві молочної кислоти і інших харчових кислот з ферментованих розчинів. Процеси екстракції широко використовуються в громадському харчуванні. Вариво і жаріння продуктів, як правило, завжди супроводяться екстрагуванням тих або інших речовин з продукту у воду або жир. Процеси екстракції відбуваються при приготуванні багатьох напоїв. Так, приготування чаю і кава - це типовий процес екстрагування з твердих речовин (водою) компонентів, що обумовлюють смак і запах цих напоїв. Екстракція має місце при приготуванні бульйонів і відварів. Екстракція в громадському харчуванні. В громадському харчуванні процеси екстракції використовуються для отримання концентрованих розчинів речовин, що екстрагуються. Крім того, вона супроводить процесам варки і жаріння і деяким іншим. Якщо при приготуванні їжі використовується направлений процес екстракції, то його треба здійснювати при відповідних режимах. До таких процесів відносяться приготування бульйонів на м'ясній або рибній основі, чаю, кави. М'ясні бульйони готують з м'яса, м’ясокісткової сировини і кістки. При вариві цієї сировини з нього екстрагується багато речовин, які називаються екстрактними. В бульйони переходять також мінеральні речовини, білки і жири. До екстрактних речовин відносяться багато азотних і безазотисні аромо- і смакоутворюючі речовини. В цілях більш повного екстрагування речовин вариво необхідно проводити з урахуванням тих чинників, які обумовлюють ефективну екстракцію. Це перш за все тривалість, яка повинна бути такою, щоб забезпечити повний перехід екстрактних речовин. При приготуванні бульйонів з м’ясокісткової сировини воно повинне бути заздалегідь подрібнене на шматки розміром 5-6 див. Процеси екстрагування є основними при приготуванні чаю і кави. Цінність цих напоїв полягає саме в екстрактних речовинах, які переходять у воду. Для отримання високоякісного чаю необхідно ретельно стежити за якістю води, вона не повинна бути жорсткою і не містити багато заліза. Заварюють чай крутим кип'ятком. Кип'ятіння завареного чаю неприпустимо, оскільки разом з парами випаровуються цінні компоненти. При приготуванні кави для ефективного екстрагування з нього цінних компонентів він повинен бути заздалегідь подрібнений. Встановлено, що кількість екстрактних речовин, перехідних у воду, збільшується майже в 1,5 разу при використовуванні кави, подрібненої до 200 мкм (розмір частинки), в порівнянні з кавою, частинки якої мають розмір 800 мкм. Процес екстрагування має велике значення при використовуванні різних пряних речовин, що додаються при вариві і жарінні м'ясних, рибних, овочевих продуктів, при приготуванні соусів і приправ. Смакові і ароматичні речовини з пряностей екстрагуються в бульйон або відвар. За останній час все більш широке розповсюдження одержує застосування готових екстрактів, отриманих з пряностей. В результаті процесу екстрагування відбувається фарбування води при вариві різних овочів, фруктів і ягід. Ця властивість використовується при виробництві харчових фарбників з рослинної сировини. Як вже вказувалося, при приготуванні їжі шляхом її варки або жаріння відбувається мимовільне екстрагування цінних компонентів. Щоб звести його до мінімуму, необхідно правильно підібрати технологічні режими кулінарної обробки продуктів. Перш за все не можна залишати продукт, що досяг кулінарної готовності, в бульйоні або жирі при підвищеній температурі. Це відноситься перш за все до приготування відварних м'яса і риби, а також деяких видів овочів і плодів.

13

Як відомо, при температурі вище абсолютного нуля всі молекули перебувають у постійному безладний рух. Це показує, що вони володіють певною кінетичною енергією. Завдяки постійному руху при змішуванні двох рідин або двох газів їх молекули рівномірно розподіляються по всьому наявного обсягу. Дифузія - це процес, що веде до рівномірному розподілу молекул розчиненої речовини й розчинника. Як будь-який рух, дифузія вимагає енергії. Дифузія завжди спрямована від більшої концентрації даної речовини до меншої, від системи, що володіє більшою вільної енергією, до системи з меншою вільної енергією. Вільної енергією називається частина внутрішньої енергії системи, яка може бути перетворена в роботу. Вільна енергія, віднесена до 1 молю речовини, носить назву хімічного потенціалу. Таким чином, хімічний потенціал - це міра енергії, яку дана речовина використовує на реакції або рух. Хімічний потенціал - функція концентрації. Швидкість дифузії залежить від температури, природи речовини і різниці концентрацій. Чим вище концентрація даної речовини, тим вище його активність і його хімічний потенціал. Дифузійне пересування речовини завжди йде від більшого до меншого хімічному потенціалу. Найбільший хімічний потенціал у чистої води. Додавання до воді молекул розчиненої речовини призводить до виникнення зв'язку між молекулами води і розчиненої речовини, що зменшує її активність, вільну енергію, її хімічний потенціал. В тому випадку, якщо дифундуючі речовини зустрічають на своєму шляху мембрану, рух сповільнюється, а в деяких випадках припиняється. Дифузія води по напрямку від свого більшого до меншого хімічному потенціалу через мембрану носить назву осмосу. Інакше кажучи, осмос - це дифузія води або іншого розчинника через напівпроникну перетинку, викликана різницею концентрацій або різницею хімічних потенціалів. Осмос - результат нерівності хімічних потенціалів води по різні сторони мембрани. Ідеальна напівпроникна мембрана пропускає молекули води і не пропускає молекули розчиненої речовини. В 1877 р. німецький фізіолог В. Пфеффер приготував штучну напівпроникну мембрану. Для цього в пористий фарфоровий посуд наливали розчин мідного купоросу і поміщали в іншу посудину, заповнений розчином фероціаніду калію. В порах першого фарфорового посуду розчини стикалися і реагували один з одним. В результаті в порах утворилася плівка з фероціаніду міді Cu2 [Fe (CN) 6], яка володіла полупроницаемостью. Таким чином, була створена як би модель клітини: напівпроникна плівка імітувала мембрану, а стінки посудини - пектоцеллюлозную оболонку. Посудину, в порах якої утворилася напівпроникна мембрана, заповнений розчином сахарози, поміщали в воду. Такий прилад отримав назву осмометра. Хімічний потенціал води у внутрішньому посудині буде тим менше, чим вище концентрація сахарози. Таким чином, надходження води в розчин через напівпроникну перегородку обумовлюється різницею між вільної енергією чистої води і розчину, відбувається мимоволі за градієнтом вільної енергії води. Таким чином, осмотичний потенціал дорівнює різниці між хімічним потенціалом розчину і хімічним потенціалом чистої води і завжди від'ємний. Осмотичний потенціал показує недолік енергії в розчині порівняно з чистою водою, викликаний взаємодією вода - розчинена речовина. Інакше кажучи, осмотичний потенціал показує, наскільки додавання розчиненої речовини знижує активність води. Осмотичний потенціал відноситься до так званих коллигативным властивостей розчину, таким, як зниження точки замерзання або підвищення точки кипіння. Всі ці показники залежать від молярної концентрації. 1 моль розчину будь-якого недиссоциированного речовини має осмотичний потенціал -22,7 бару (-22,4 атм). Оскільки зменшення хімічного потенціалу, або активності води, пропорційно кількості частинок, то при розчиненні диссоциированных речовин абсолютне значення осмотичного потенціалу буде більше, для чого вводиться відповідний (ізотонічний) коефіцієнт. Треба врахувати, що осмотичний потенціал будь-якого розчину проявляється тільки в умовах осмотичний системи: розчин - напівпроникна мембрана - розчинник. Сказане дає можливість виміряти осмотичний потенціал розчину (Ψ). Приєднавши манометр, можна виміряти тиск, яке треба докласти до системи, щоб запобігти надходження води в розчин. Воно буде за абсолютною величиною одно, але протилежні за знаком осмотическому потенціалу розчину.

Плазмоліз - ?

+конспект!!!