Was sind empirische Lösungen?

Eins empirische Lösung ist diese Lösung, die keine bestimmte Konzentration hat, die sich von den bewerteten Lösungen unterscheidet, zu denen, wenn Sie die genaue Konzentration in Bezug auf Molarität, Normalität, Molalität, Osmolarität und prozentuale Konzentrationen kennen.

Eine Lösung in der Chemie ist eine homogene Mischung aus zwei oder mehreren Substanzen in relativen Mengen, die kontinuierlich bis zur so genannten Löslichkeitsgrenze variiert werden kann.

Der Ausdruck Lösung wird üblicherweise auf den flüssigen Zustand der Materie angewendet, aber Lösungen von Gasen und Feststoffen sind möglich.

Luft ist zum Beispiel eine Lösung, die hauptsächlich aus Sauerstoff und Stickstoff mit Spuren von mehreren anderen Gasen besteht, und Messing ist eine Lösung, die aus Kupfer und Zink besteht (Encyclopædia Britannica, 2016).

Lebensprozesse hängen zu einem großen Teil von Lösungen ab. Der Sauerstoff in der Lunge, der im Blutplasma in Lösung geht, bindet chemisch an das Hämoglobin in den roten Blutkörperchen und wird in das Körpergewebe freigesetzt.

Die Verdauungsprodukte werden auch in Lösung zu verschiedenen Teilen des Körpers transportiert. Die Fähigkeit von Flüssigkeiten, andere Flüssigkeiten oder Feststoffe aufzulösen, hat viele praktische Anwendungen.

Chemiker nutzen die Löslichkeitsunterschiede, um Materialien zu trennen und zu reinigen und chemische Analysen durchzuführen. Die meisten chemischen Reaktionen finden in Lösung statt und werden durch die Löslichkeiten der Reagenzien beeinflusst.

Materialien für die Herstellung von chemischen Produkten werden so ausgewählt, dass sie der Auflösungswirkung ihres Inhalts widerstehen.

Konzepte zum Verständnis empirischer Lösungen

Die Lösungen sind homogene Mischungen, was bedeutet, dass es nur eine Phase gibt. Die Teilchen in den Lösungen sind mit dem bloßen Auge nicht zu sehen, obwohl es Fälle wie Milch gibt, wo sich eine Phase entwickelt und die Teilchen nicht beobachtet werden können. Milch ist jedoch keine Lösung, sondern eine kolloidale Mischung (Solution, 2016).

Die Flüssigkeit in einer Lösung wird üblicherweise als Lösungsmittel oder Lösungsmittel bezeichnet, und die hinzugefügte Substanz wird als gelöster Stoff bezeichnet.

Sind beide Komponenten flüssig, verliert die Unterscheidung an Bedeutung. Derjenige, der in niedrigerer Konzentration vorliegt, wird wahrscheinlich als gelöster Stoff bezeichnet.

Eine Lösung streut keinen Lichtstrahl, hat aber die Fähigkeit, abhängig von der Art des gelösten Stoffes bestimmte Wellenlängen zu absorbieren.

Die Komponenten einer Lösung können nicht durch mechanische Prozesse getrennt werden. Sie müssen durch chemische Prozesse, durch Verdampfen des Lösungsmittels oder durch Chromatographie getrennt werden (Anne Marie Helmenstine, 2017).

Arten von empirischen Lösungen

Die empirischen Lösungen werden nach der größeren oder kleineren Menge des vorhandenen gelösten Stoffes klassifiziert, ohne dass jedoch die genaue Menge ausgedrückt werden muss. In diesem Begriff gibt es verdünnte oder ungesättigte Lösungen und konzentrierte Lösungen.

Ungesättigte Lösungen sind solche, bei denen der gelöste Stoff in einer geringeren Menge als das Lösungsmittel vorliegt. Eine einzelne Phase wird beobachtet und wenn mehr gelöster Stoff hinzugefügt wird, löst sie sich auf.

Wenn mehr gelöster Stoff hinzugefügt wird, wird die Lösung konzentrierter. Dies kann empirisch durch Beobachtung der Änderung der Farbintensität in der Lösung oder durch Testen (Márquez) festgestellt werden.

Wenn sich der gelöste Stoff nicht mehr auflösen kann, wird gesagt, dass der Punkt der Sättigung erreicht ist, so dass Sie eine gesättigte Lösung haben. In diesem Fall werden zwei Phasen beobachtet, da das Lösungsmittel nicht mehr in der Lage ist, mehr gelöste Stoffe aufzulösen.

Die Löslichkeit hängt von vielen Faktoren ab (Druck, Temperatur, Zusammensetzung usw.). Wenn einer dieser Faktoren verändert wird, kann die Löslichkeit erhöht werden.

Zum Beispiel können Sie durch Erhöhen der Temperatur mehr gelöste Stoffe in Lösung auflösen, so dass sie in Gegenwart einer übersättigten Lösung vorliegen.

Wenn die Lösung bei Raumtemperatur zurückgegeben wird, wird der überschüssige gelöste Stoff nicht präzipitieren, wenn nicht ein Samen "ausgesät" wird: ein kleines Teilchen, das die Rekristallisation fördert.

Dies wird oft durch Abkratzen der Becherwände erreicht, und diese Technik ist für die Feststoffreinigung üblich (Saturated Solutions and Solubility, 2017).

Der Lösungsprozess

Damit ein gelöster Stoff in einem Lösungsmittel gelöst werden kann, müssen die Anziehungskräfte zwischen dem gelösten Stoff und den Lösungsmittelpartikeln groß genug sein, um die Anziehungskräfte innerhalb des reinen Lösungsmittels und des reinen gelösten Stoffes zu überwinden.

Der gelöste Stoff und die Lösungsmittelmoleküle in einer Lösung dehnen sich im Vergleich zu ihrer Position innerhalb der reinen Substanzen aus.

Der Prozess der Expansion, sowohl für den gelösten Stoff als auch für das Lösungsmittel, beinhaltet eine Änderung der Energie des Systems, wobei dieser Prozess exotherm oder endotherm ist.

Nach der Auflösung soll der gelöste Stoff vollständig solvatisiert sein (üblicherweise durch Dipol-Dipol- oder Dipol-Ionen-Kräfte), und wenn das Lösungsmittel Wasser ist, wird gesagt, dass der gelöste Stoff hydratisiert ist.

Die Trennung der gelösten Teilchen vor der Auflösung ist ein endothermer Vorgang sowohl für das Lösungsmittel als auch den gelösten Stoff (Schritte 1 und 2), aber wenn der gelöste Stoff und das Lösungsmittel miteinander kombiniert werden, ist es ein exothermer Prozess (Schritt 3).

Wenn die in Stufe 3 freigesetzte Energie größer ist als die in Stufe 1 und 2 absorbierte Energie, wird die Lösung gebildet und ist stabil.

Der Begriff Löslichkeit bezieht sich auf die maximale Menge an Material, das sich in einer gegebenen Menge an Lösungsmittel bei einer gegebenen Temperatur auflöst, um eine stabile Lösung zu erzeugen (Lösungen, S.F.).

Eigenschaften von Lösungen

Reine Flüssigkeiten haben eine Reihe von charakteristischen physikalischen Eigenschaften (Schmelzpunkt, Dampfdruck bei einer bestimmten Temperatur, etc.).

Die Lösungen in einem Lösungsmittel zeigen dieselben Eigenschaften, aber die Werte unterscheiden sich von denen des reinen Lösungsmittels aufgrund der Anwesenheit des gelösten Stoffes.

Darüber hinaus hängt die beobachtete Veränderung dieser Eigenschaften beim Übergang von reinem Lösungsmittel zu einer Lösung nur von der Anzahl der gelösten Moleküle ab.

Diese Eigenschaften werden als kolligative Eigenschaften bezeichnet. Die Eigenschaften eines Lösungsmittels, die bei Zugabe eines gelösten Stoffes eine vorhersagbare Veränderung zeigen, sind der Schmelzpunkt, der Siedepunkt, der Dampfdruck und der osmotische Druck (Lagowski, S.F.).

Beispiele für empirische Lösungen

Wenn Kaffee Zucker hinzugefügt wird, gibt es ein Beispiel für eine empirische Lösung. Sicherlich kann man eine quantitative Anzahl von Esslöffeln hinzufügen, um die Konzentration zu bestimmen, aber dies ist nicht analytisch, da die Konzentration nicht genau ist.

Begriffe wie "ein Löffel" oder "eine Prise" sind empirische Ausdrücke, da sie die Konzentration nicht gemäß der exakten Masse oder der Anzahl der Mole oder chemischen Äquivalente, die in Lösung sind, exprimieren (Lösungen, S.F.).

Referenzen

1. Anne Marie Helmenstine, P. (2017, 11. Februar). Lösungsdefinition. Von thinkco.com abgerufen.
2. Encyclopædia Britannica. (2016, 14. September). Lösung Wiederhergestellt von britannica.com.
3. Lagowski, J.J. (S.F.). Lösungschemie. Von chemieexplained.com abgerufen.
4. Márquez, E.J. (N. d.). Chemie, Band 2. CENGAGE-Lernen.
5. Gesättigte Lösungen und Löslichkeit. (2017, 26. Februar). Von chem.libretexts.org abgerufen.
6. Lösung (2016, 22. Januar). Von chem.libretexts.org abgerufen.
7. Lösungen (S.F.) Von sparknotes.com abgerufen.
8. Lösungen (S.F.) Von chemie.bd.psu.edu abgerufen.