Sisteme disperse -Sisteme disperse omogene

Sistemele disperse sunt alcatuite din substante dispersate unele in altele.
Functie de dimensiunea particulelor dispersate sistemele se clasifica in omogene si eterogene. Sistemele disperse omogene numite si solutii sunt amestecuri omogene la scara moleculara de doua sau mai multe substante.
Sistemele disperse eterogene sunt omogene la o scara mult mai mare decat cea moleculara.

Sisteme disperse omogene

Solutiile sunt alcatuite dintr-o faza continua, majoritara – solvent si una sau mai multe faze discontinue – solut.
Solutiile se pot obtine prin amestecare si dizolvare fizica sau chimica – ca urmare a unei reactii chimice.
Solutiile se clasifica dupa starea lor de agregare in solutii :

• gazoase
• lichide
• solide.

Solutiile gazoase sunt amestecuri de diferite gaze.
Solutiile lichide pot fi gaze (aer dizolvat in apa), lichide (alcool in apa) sau solide (zahar in apa) dizolvate in lichid.
Solutiile solide pot fi gaze (hidrogen dizolvat in platina), lichide sau solide (carbon dizolvat in fer) dizolvate in solid.

Caracterizarea solutiilor din punct de vedere compozitional se face prin concentratie.
Concentratia reprezinta cantitatea de solut dintr-o anumita cantitate de solutie sau solvent:

• concentratia procentuala: cantitatea de solut in 100 unitati masice de solutie;
• concentratia molara: numarul de moli de solut dizolvati intr-un litru de solutie;
• concentratie molala: numarul de moli solut dizolvati intr-un kg de solvent;
• concentratia normala: numarul de echivalenti gram de solut dizolvati intr-un litru de solutie;
• fractie molara: numarul de moli raportat la numarul total de moli;
• ppm (parti per million) – unitati masice de solut la un million parti masice solutie.

Tabel centralizator concentratii solutii:

Solubilitatea unei substante reprezinta cantitatea maxima de solut ce se poate gasi intr-o solutie sau se poate dizolva intr-o cantitate de solvent la o anumita temperatura.
Poate fi exprimata ca g solut ce se dizolva in 100g solvent sau g solut ce se gasesc intr-un litru de solutie.
Substantele pot fi clasificate, functie de solubilitate in:

• usor solubile (solubilitate > 1g/100g solvent)
• insolubile (solubilitate < 0.1g/100g solvent)

Solubilitatea substantelor este un factor important in desfasurarea proceselor de interactie dintre liantii minerali si apa.
Solubilitatea substantelor poate fi exprimata mai complet prin produsul de solubilitate.
Produsul de solubilitate Ks reprezinta produsul concentratiilor molare ale speciilor ionice componente ridicate la puteri ce corespund coeficientilor stoechiometrici.

Gazele sunt solubile unele in altele in principiu in orice proportie.

Solubilitatea gazelor in lichide depinde de temperatura, scazand odata cu cresterea acesteia (eliminarea gazelor dizolvate in apa se poate face prin fierbere).
Solubilitatea gazelor creste cu presiunea acestora; micsorarea brusca a presiunii gazelor conduce la eliberarea de bule de gaz datorita micsorarii solubilitatii acestora, asa cum se intampla la deschiderea recipientelor cu bauturi carbogazoase sau iesirea rapida a scafandrilor de la adancime, ce conduce la embolie gazoasa.

Solubilitatea lichidelor in lichide depinde de structura acestora.
Pentru ca un lichid sa fie solubil in altul este necesar ca:

• moleculele constituiente sa aiba polaritati asemanatoare (lichidele nepolare nu se amesteca cu lichide polare, ci numai intre ele);
• legaturile intermoleculare sa fie de intensitati apropiate (apa se amesteca cu alcoolul datorita existentei legaturilor de hidrogen intre cele doua tipuri de molecule)

Solidele se dizolva in lichide convenabil alese, astfel incat intre moleculele constituiente sa se manifeste acelasi tip de forte ca si in reteaua solidului:
solidele cu retele moleculare se dizolva in lichide nepolare, fortele de legatura din ambele substante fiind de tip van der Waals;

• solide cu retea ionica se dizova in lichide polare fortele de legatura din ambele substante fiind de tip electrostatic;
• solide cu retea metalica se dizova in metale topite fortele de legatura din ambele substante fiind de tip metalic;
• solidele cu retea atomica nu se dizolva, legaturile dintre atomii componenti fiind prea puternice.

Solubilitatea solidelor in lichide este influentata si de temperatura.
Mecanismul dizolvarii solidelor cu retea ionica consta in:

• orientarea moleculelor polare ale solventului in jurul ionilor corespunzatori si hidratarea acestora insotita de degajarea caldurii de hidratare;
• extragerea ionilor hidratati din retea insotita de cedarea energiei de retea.

Este posibil ca energia de hidratare sa fie superioara energiei de retea astfel incat entalpia de dizolvare sa fie negativa, iar dizolvarea exoterma (se degaja caldura) sau caldura de hidratare sa fie mai mica decat energia de retea, dizolvarea producandu-se totusi pe seama scaderii energiei interne a solutiei – dizolvare endoterma, insotita de scaderea temperaturii solutiei.

Solubilitatea substantelor in solide este legata de posibilitatile particulelor acestora de a ocupa un loc in reteaua solidului:

• in interstitiile retelei (gazele cu molecula mica pot penetra in retelele unor metale)
• in nodurile retelei, prin substitutii izomorfe.

In acest din urma caz, pot exista sisteme binare cu izomorfie totala (doua substante care cristalizeaza in acelasi edificiu cristalin indiferent de proportie) sau partiala, cand se pot forma solutii solide doar intre anumite limite de concentratie.