Roztok je homogenní směs dvou nebo více složek, které spolu chemicky nereagují. Poměry složek se mohou lišit. Rozpouštědlo a rozpuštěná látka se oddělí v roztoku. Rozpouštědlo obvykle tvoří většinu směsi. Rozpuštěná látka se v něm rozpouští. Vznikne tak homogenní směs. Jednotlivé komponenty nejsou pouhým okem vidět. Tvoří jednu fázi. Neobjevují se zřetelné vrstvy.
Slovo pochází z latinského dissolutĭo. Znamená to akci rozpouštění. Tento proces je základem chemie. Vysvětluje, jak látky interagují na molekulární úrovni. Pochopení toho pomůže vysvětlit vše od toho, proč sůl taje na ledu, až po to, jak hoří palivo.
Typy řešení podle stavu agregace
Roztoky jsou klasifikovány podle agregačního stavu rozpouštědla. Vznikají tak přehledné kategorie. Stav agregace mění vlastnosti směsi.
Pevná rozpouštědla
Když je rozpouštědlo v pevném stavu, směs nabývá jedinečných tvarů.
- Hard in Solid : Běžným příkladem jsou slitiny. Smícháním mědi a zinku vznikne mosaz. Kovy se mísí na atomové úrovni.
- Plyn v pevné látce : Vodík se rozpouští v palladiu. To se používá k ukládání vodíku. Plyn je obsažen v kovové konstrukci.
- Kapalina v pevném stavu : Rtuť se mísí se stříbrem. Tím se tvoří amalgámy. Zubaři tuto směs používají na výplně.
Kapalná rozpouštědla
Nejznámějším typem jsou kapalná rozpouštědla. Zde probíhá většina každodenních chemických interakcí.
- Kapalina v kapalině : Alkohol ve vodě. Obě kapaliny se zcela spojí.
- Pevné v kapalině : Cukr ve vodě. Krystaly cukru mizí v kapalině.
- Plyn v kapalině : Nápoje sycené oxidem uhličitým. Oxid uhličitý se udržuje ve vodě pod tlakem.
Plynová rozpouštědla
Když je rozpouštědlo v plynném stavu, směs se chová jinak.
- Plyn v plynu : Butan ve vzduchu. Vznikne tak hořlavá směs.
- Pevné v plynu : Naftalen sublimovaný na vzduchu. Pevná látka se změní na plyn a rozptýlí se.
- Kapalina v plynu : Aerosolové produkty. Kapky kapaliny jsou suspendovány v plynném hnacím plynu.
Koncentrace: empirická versus kvantitativní
Koncentrace měří množství rozpuštěné látky vzhledem k rozpouštědlu. Existují dvě hlavní skupiny. Empirická řešení jsou kvalitativní. Dávají přibližný poměr. Kvantitativní řešení jsou přesná. Používají specifická měření.
Empirická řešení
Jsou založeny spíše na odhadech než na přesných výpočtech.
- Zředěné roztoky : Je velmi málo rozpuštěné látky. Představte si trochu cukru ve vaší kávě.
- Koncentrované roztoky : Je zde značné množství rozpuštěných látek. Mořská voda má vysoký obsah soli.
- Nasycené roztoky : Solut a rozpouštědlo jsou vyvážené. Sycené nápoje obsahují maximální množství CO2 při dané teplotě.
- Přesycené roztoky : Rozpuštěná látka překračuje normální limit. Sirupy a tvrdé bonbony mají přebytečný cukr rozpuštěný v tekutině.
Kvantitativní řešení
Vyžadují přesné údaje. Měření používají hmotnostní procento, moly, objem v krychlových centimetrech nebo gramech na litr.
- Iontové roztoky : Měří ionty. Rozpuštěná látka a rozpouštědlo tvoří iontové vazby. Kationty mají kladný náboj. Anionty mají záporný náboj.
- Elementární řešení : Komponenty jsou extrahovány do čistého stavu. Množství se měří samostatně.
- Formulované roztoky : Zohledňuje se atomová hmotnost složek.
Klíčové vlastnosti řešení
Roztoky mají určité fyzikální vlastnosti. Tyto vlastnosti je odlišují od jednoduchých směsí nebo chemických reakcí.
Za prvé, roztok vždy obsahuje alespoň jednu rozpuštěnou látku a jedno rozpouštědlo. Některé obsahují více rozpuštěných látek. Rozpuštěná látka se stává součástí rozpouštědla. Cukr ve vodě už není jen cukr. Stává se součástí celé směsi.
Rozhodující jsou metody separace. Součásti nelze oddělit pomocí centrifugace. Filtrování také nefunguje. Částice jsou příliš malé nebo rozpuštěné. Potřebujete krystalizaci nebo destilaci. Tyto metody umožňují vrácení původních látek.
Hlasitost se chová nezvykle. Celkový objem se liší od součtu jednotlivých objemů. Objemy nejsou aditivní. Podíl rozpuštěné látky k rozpouštědlu však zůstává v celém objemu konstantní.
Rozpustnost nastavuje meze. Jednu lžíci cukru můžete rozpustit ve sklenici vody. Kilogram cukru se nerozpustí. Směs závisí na rozpustnosti.
Přidáním solutu se změní vlastnosti rozpouštědla. Tlak páry klesá. Teplota mrazu se snižuje. Bod varu stoupá. Tyto koligativní vlastnosti mají důležitý praktický význam. Od nemrznoucí směsi v autech po konzervaci potravin tyto změny poskytují užitečnost.
Interakce mezi rozpuštěnou látkou a rozpouštědlem definuje roztok. To je rovnováha sil. Narušte tuto rovnováhu a směs se oddělí. Udržujte stabilitu a získáte konzistentní chemické prostředí. Tato jednoduchost maskuje složitou molekulární dynamiku.
