Back to chapter

12.1:

היווצרות תמיסה

JoVE Core
Chemistry
A subscription to JoVE is required to view this content.  Sign in or start your free trial.
JoVE Core Chemistry
Solution Formation

Languages

Share

תמיסה היא תערובת אחידה של שני מרכיבים. המרכיב הראשי נקרא הממס ואילו המרכיב המשני נקרא המומס. בהתאם למצבו הפיזיקלי של הממס, תמיסה יכולה להיות מוצק, לדוגמה כמו סגסוגת של נחושת, גז כמו אוויר, ונוזל כמו תמיסת מלח.בתמיסות נוזליות יכולים גם להיות גזים או נוזלים אחרים המעורבבים בממס הנוזלי. אם הממס הוא מים, התמיסה נקראת מימית. מומס המומס בממס שאיננו מים, כגון יוד בפחמן טטרכלוריד, יוצר תמיסה לא מימית.ממס אחד אינו יכול להמיס את כל המומסים. מלח יימס במים, אך שמן לא יתפרק. לכן על מלח נאמר שהוא מסיס, בעוד ששמן אינו מסיס במים.מסיסות היא הכמות המקסימלית של מומס שתתמוסס בכמות נתונה של ממיס בטמפרטורה מסוימת. מסיסות תלויה הן בכוחות הבין-מולקולריים הפועלים בין מולקולות הממס והמומס והן בנטייה להתערב, המונעת מעלייה באנטרופיה של המערכת. אנטרופיה היא מדד תרמודינמי של פיזור אנרגיה או הפרעה אנרגטית.תהליך מתרחש באופן ספונטני כאשר יש עלייה בסך כל האנטרופיה. חשבו על שני גזים שמפריד ביניהם חוצץ. אם החוצץ מוסר, שני הגזים מתערבבים באופן ספונטני לכדי תמיסה אחידה אחת.בטמפרטורה נמוכה ובטמפרטורה בינונית, לא פועלים כוחות בין-מולקולריים משמעותיים בין המולקולות המרכיבות אותם. לכן הגזים מתנהגים כגזים אידיאליים. כאן יצירת תמיסה אינה מפחיתה את האנרגיה הפוטנציאלית של האטומים אך האנרגיה הקינטית שלהם ניתן כעת לפיזור על פני נפח גבוה.פיזור זה של אנרגיה מעלה את האנטרופיה של כל אחד מהגזים, והופך את יצירת התמיסה לתהליך ספונטני.

12.1:

היווצרות תמיסה

There is no one solvent that can dissolve every type of solute. Some substances that readily dissolve in a certain solvent might be insoluble in a different solvent. A simple way to predict which substances dissolve in which solvent is the phrase "like dissolves like". This means that polar substances, such as salt and sugar, dissolve in a polar substance like water. In contrast, non-polar substances are more soluble in non-polar solvents such as carbon tetrachloride.

This selective solubility can be explained by the intermolecular forces within the molecules of solute and solvent and those between solute and solvent molecules in solution. Stronger intermolecular forces between the solute molecules and solvent molecules ensure greater solubility of the solute in the solvent. Ionic interactions and hydrogen bonding that usually hold polar solutes together can only be overcome by other strong forces, like the dipole-dipole attractions between polar solute molecules and polar solvent molecules.

Dispersion forces between non-polar solutes are overcome predominantly by dispersion forces between the non-polar solute molecules and the non-polar solvent molecules and are not strong enough to break polar interactions. While non-polar substances like iodine and carbon dioxide can dissolve in water, their solubility is limited.

A solution must be homogeneous; that is, it must have a uniform appearance and the same concentration of the solute throughout the solvent. Consider a sugar syrup and pure water are in the same tank but separated by a barrier. When the barrier is removed, the liquids mix together spontaneously to form a homogeneous solution. This phenomenon is called concentration equilibration.