Μείγματα και Διαλύματα
Ομογενή και ετερογενή μείγματα, διαλύτης και διαλυμένη ουσία, το νερό ως παγκόσμιος διαλύτης
Πού «πάει» το αλάτι όταν το ρίχνεις στο νερό;
Ανακατεύεις και το αλάτι εξαφανίζεται — αλλά το νερό γίνεται αλμυρό, άρα είναι εκεί. Η άμμος αντίθετα κάθεται στον πάτο. Βράσε νερό βρύσης μέχρι να εξατμιστεί και θα δεις άσπρα άλατα στο δοχείο· με νερό βροχής όχι. Σχεδόν ό,τι πίνεις και τρως είναι μείγμα.
Μείγματα
Μείγμα είναι κάθε σύστημα που προκύπτει από την ανάμειξη δύο ή περισσότερων ουσιών: το φαγητό, το γάλα, ο αέρας, ακόμη και εσύ.
- Ετερογενή μείγματα: τα συστατικά τους διακρίνονται (νερό με βότσαλα, νερό με λάδι, σαλάτα).
- Ομογενή μείγματα: τα συστατικά τους δεν διακρίνονται ούτε με γυμνό μάτι ούτε με κοινό μικροσκόπιο (ζαχαρόνερο, αλατόνερο). Τα ομογενή μείγματα λέγονται διαλύματα.
Ιδιότητες των μειγμάτων
- Τα συστατικά αναμειγνύονται σε διάφορες αναλογίες: οινόπνευμα 95% ή 70%, καφές σκέτος, μέτριος ή γλυκός.
- Τα συστατικά διατηρούν πολλές από τις ιδιότητές τους. Σε μείγμα αλατιού με μπλε θειικό χαλκό ξεχωρίζεις ακόμη τα δύο χρώματα. Ένα μαντίλι βρεγμένο με μείγμα νερού–οινοπνεύματος «καίγεται» χωρίς να καεί: καίγεται το οινόπνευμα, ενώ το νερό προστατεύει το ύφασμα.
Ποιο από τα παρακάτω είναι ομογενές μείγμα;
Διαλύματα
Κάθε διάλυμα έχει δύο ή περισσότερα συστατικά, με τις ίδιες ιδιότητες σε όλη του τη μάζα:
- Διαλύτης: το συστατικό που έχει την ίδια φυσική κατάσταση με το διάλυμα. Στα υγρά διαλύματα είναι συνήθως και αυτό που βρίσκεται σε μεγαλύτερη αναλογία.
- Διαλυμένες ουσίες: όλα τα υπόλοιπα.
Όταν διαλύτης είναι το νερό, το διάλυμα λέγεται υδατικό (θαλασσινό νερό, νερό βρύσης, ιδρώτας, δάκρυα). Το νερό διαλύει πάρα πολλές ουσίες, είναι φτηνό και άφθονο, γι' αυτό λέγεται παγκόσμιος διαλύτης.
Σε ορισμένη ποσότητα διαλύτη δεν διαλύεται απεριόριστη ποσότητα ουσίας· το μέγιστο εξαρτάται από τον διαλύτη, την ουσία και τη θερμοκρασία.
Άλλοι διαλύτες, άλλα διαλύματα
- Ουσίες που δεν διαλύονται στο νερό διαλύονται σε άλλους διαλύτες: βενζίνη (λεκέδες λίπους), ασετόν (βερνίκι νυχιών), πετρέλαιο (πίσσα), αιθανόλη. Είναι επιβλαβείς, γι' αυτό η Πράσινη Χημεία αναζητά ακίνδυνους διαλύτες. Ένα πείραμα: μια σταγόνα μελάνι πάνω σε λάδι δεν διαλύεται, μόλις όμως αγγίξει το νερό από κάτω «εκρήγνυται» και το χρωματίζει.
- Υπάρχουν και αέρια διαλύματα (ο αέρας) και στερεά διαλύματα (πολλά κράματα, όπως αυτά των κερμάτων).
- Το γάλα, η μαγιονέζα, το ζελέ, οι αφροί και ο καπνός φαίνονται ομογενή, αλλά στο μικροσκόπιο είναι ετερογενή.
Καθαρίζεις έναν λεκέ λίπους με βενζίνη. Στο διάλυμα που σχηματίζεται, ποιος είναι ο διαλύτης;
Μέθοδος: ποιος είναι ο διαλύτης;
- Βεβαιώσου ότι το μείγμα είναι ομογενές (αλλιώς δεν μιλάμε για διάλυμα).
- Βρες το συστατικό με την ίδια φυσική κατάσταση με το διάλυμα → διαλύτης.
- Αν όλα τα συστατικά είναι στην ίδια κατάσταση (π.χ. υγρά), διαλύτης είναι αυτό που υπάρχει σε μεγαλύτερη αναλογία.
- Όλα τα άλλα είναι διαλυμένες ουσίες.
Παράδειγμα — διαλύτης και διαλυμένη ουσία:
- Νερό – ζάχαρη → διαλύτης νερό, διαλυμένη ουσία ζάχαρη.
- Λίπος – βενζίνη → διαλύτης βενζίνη, διαλυμένη ουσία λίπος.
- Πίσσα – πετρέλαιο → διαλύτης πετρέλαιο, διαλυμένη ουσία πίσσα.
- Θαλασσινό νερό → διαλύτης νερό, διαλυμένες ουσίες αλάτι και άλλα άλατα.
Παράδειγμα — διαλύματα σε τρεις καταστάσεις:
- Κρασί (υγρό): διαλύτης το νερό, διαλυμένες ουσίες η αιθανόλη, σάκχαρα, χρωστικές.
- Αέρας (αέριο): διαλύτης το άζωτο (περίπου 78%), διαλυμένες ουσίες οξυγόνο, αργό, διοξείδιο του άνθρακα.
- Ορείχαλκος (στερεό): κράμα χαλκού και ψευδαργύρου — ένα στερεό διάλυμα.
Λυμένη άσκηση (τύπου διαγωνίσματος):
Δεδομένα: (α) σούπα, φυσικός χυμός πορτοκαλιού, κρασί, αέρας που αναπνέουμε, καθαριστικό πιάτων. (β) Προτάσεις: 1. Το αλάτι διαλύεται στο νερό. 2. Το νερό με λάδι είναι ομογενές. 3. Το μελάνι είναι ετερογενές μείγμα. 4. Η ζάχαρη είναι αδιάλυτη στο νερό.
Ζητούμενο: (α) Ομογενές (Ο) ή ετερογενές (Ε); (β) Σωστό (Σ) ή λάθος (Λ);
Λύση:
(α) σούπα Ε, χυμός πορτοκαλιού Ε (έχει ίνες), κρασί Ο, αέρας Ο, καθαριστικό πιάτων Ο.
(β) 1 Σ · 2 Λ (το λάδι ξεχωρίζει από πάνω) · 3 Λ (το μελάνι είναι διάλυμα) · 4 Λ (η ζάχαρη διαλύεται).
Απάντηση: όπως παραπάνω.
Το γάλα φαίνεται ομογενές, αλλά στο μικροσκόπιο διακρίνονται σταγονίδια λίπους. Πώς το χαρακτηρίζουμε;
Ο διαλύτης είναι ο οικοδεσπότης: έχει «το σπίτι» — τη φυσική κατάσταση του διαλύματος — και συνήθως είναι ο περισσότερος. Οι διαλυμένες ουσίες είναι οι καλεσμένοι.
Κάθε λίτρο θαλασσινού νερού περιέχει κατά μέσο όρο περίπου 35 g διαλυμένα άλατα (κυρίως μαγειρικό αλάτι). Το διάφανο θαλασσινό νερό είναι λοιπόν ένα διάλυμα — γι' αυτό στις αλυκές, όταν εξατμιστεί το νερό, μένει το αλάτι.
Η Άννα έχει τρία ίδια διάφανα μπουκάλια χωρίς ετικέτα: απιονισμένο νερό, αλατόνερο και ζαχαρόνερο. Στο εργαστήριο απαγορεύεται να τα δοκιμάσει. Πώς θα τα ξεχωρίσει;
Δοκίμασε πρώτα μόνος σου — μετά δες τη λύση
Και τα τρία είναι ομογενή, άρα δεν ξεχωρίζουν με το μάτι. Η Άννα βάζει λίγες σταγόνες από το καθένα σε ύαλο ωρολογίου και τις εξατμίζει θερμαίνοντας:
- Απιονισμένο νερό: δεν μένει τίποτα — δεν είχε διαλυμένη ουσία.
- Αλατόνερο: μένουν λευκοί κρύσταλλοι που δεν αλλάζουν με περαιτέρω θέρμανση.
- Ζαχαρόνερο: μένει ζάχαρη, που με ισχυρή θέρμανση καραμελώνει και μαυρίζει.
Απάντηση: Η εξάτμιση αποκαλύπτει αν υπάρχει διαλυμένη ουσία, και η συμπεριφορά του υπολείμματος ποια είναι.
- «Διάλυμα = πάντα υγρό». Ο αέρας (αέριο) και τα κράματα (στερεά) είναι επίσης διαλύματα.
- «Διαλύτης = πάντα νερό». Στο λίπος με βενζίνη διαλύτης είναι η βενζίνη.
- «Διάφανο = καθαρή ουσία». Το αλατόνερο είναι διάφανο, αλλά είναι μείγμα.
- «Το γάλα είναι διάλυμα». Είναι γαλάκτωμα, δηλαδή ετερογενές.
Ποια πρόταση για τα μείγματα είναι σωστή;
- Μείγμα: ανάμειξη δύο ή περισσότερων ουσιών, σε μεταβλητή αναλογία· τα συστατικά κρατούν πολλές ιδιότητές τους.
- Ετερογενή: τα συστατικά διακρίνονται· ομογενή (= διαλύματα): δεν διακρίνονται ούτε με κοινό μικροσκόπιο.
- Διαλύτης: ίδια φυσική κατάσταση με το διάλυμα (στα υγρά, συνήθως ο περισσότερος)· τα υπόλοιπα είναι διαλυμένες ουσίες.
- Το νερό: παγκόσμιος διαλύτης → υδατικά διαλύματα. Υπάρχουν και αέρια (αέρας) και στερεά (κράματα) διαλύματα.
- Γάλα, μαγιονέζα, αφροί: φαίνονται ομογενή, αλλά είναι ετερογενή.