Τα Διαλύματα και οι Τρόποι Διαχωρισμού τους
Στην καθημερινότητά μας συναντάμε παντού διαλύματα — από το νερό με ζάχαρη ή αλάτι, μέχρι το άρωμα ή τη βενζίνη.
Αλλά τι είναι πραγματικά ένα διάλυμα; Πώς σχηματίζεται και πώς μπορούμε να το διαχωρίσουμε ξανά στα συστατικά του;
Ας το ανακαλύψουμε μέσα από δύο απλά πειράματα.
Πείραμα 1: Απόσταξη – Πώς παίρνουμε καθαρό νερό από τον καφέ
Υλικά:
-
Ένας γυάλινος δοκιμαστικός σωλήνας
-
Νερό
-
Καφές σε κόκκους
-
Ένα μαντήλι
-
Ένα φύλλο χαρτί
-
Εστία υγραερίου
Διαδικασία:
-
Βάλε λίγο νερό στον δοκιμαστικό σωλήνα.
-
Πρόσθεσε μερικούς κόκκους καφέ.
-
Θέρμανε προσεκτικά τον σωλήνα πάνω στη φλόγα της εστίας μέχρι να αρχίσει να βράζει.
Παρατήρηση:
Κοντά στο στόμιο του σωλήνα σχηματίζονται μικρές, άχρωμες σταγόνες.
Αν περιμένεις να κρυώσουν και τις δοκιμάσεις, θα διαπιστώσεις ότι πρόκειται για καθαρό νερό.
Εξήγηση:
Ο καφές διαλύεται στο νερό και σχηματίζει ένα διάλυμα.
Όταν το διάλυμα βράσει, ένα μέρος του νερού εξατμίζεται, ενώ ο καφές παραμένει στο σωλήνα.
Οι υδρατμοί του νερού ανεβαίνουν προς τα πάνω και συμπυκνώνονται όταν έρθουν σε επαφή με το ψυχρό στόμιο, επανερχόμενοι σε υγρή μορφή.
Αυτή η διαδικασία ονομάζεται απόσταξη και βασίζεται στο γεγονός ότι τα συστατικά ενός διαλύματος έχουν διαφορετικά σημεία βρασμού.
Με αυτόν τον τρόπο μπορούμε να διαχωρίσουμε τις ουσίες μία-μία, καθώς εξατμίζονται και υγροποιούνται σε διαφορετικές θερμοκρασίες.
Η απόσταξη χρησιμοποιείται σε πολλές βιομηχανικές εφαρμογές, όπως η παραγωγή καθαρού νερού, οινοπνεύματος και αιθέριων ελαίων.
Πείραμα 2: Κρυσταλλοποίηση – Πώς σχηματίζονται οι κρύσταλλοι ζάχαρης
Υλικά:
-
Ένα φλιτζάνι ή ποτήρι
-
Πολύ ζεστό νερό
-
Ζάχαρη
-
Κουταλάκι
-
Βαμβακερό νήμα (10 εκ.)
-
Συνδετήρας και μολύβι
Διαδικασία:
-
Βάλε στο φλιτζάνι πολύ ζεστό νερό.
-
Ανακάτευε με το κουταλάκι και πρόσθετε ζάχαρη, μέχρι να μην διαλύεται πια — έτσι δημιουργείς ένα κορεσμένο διάλυμα.
-
Ρίξε το διάλυμα σε ένα καθαρό ποτήρι.
-
Δέσε το νήμα στο κέντρο του μολυβιού και στην άλλη άκρη βάλε τον συνδετήρα για βάρος.
-
Τοποθέτησε το μολύβι πάνω στο ποτήρι έτσι ώστε το νήμα να βυθίζεται στο διάλυμα.
-
Άφησε το ποτήρι σε δροσερό μέρος για τουλάχιστον μία ημέρα.
Παρατήρηση:
Γύρω από το νήμα σχηματίζονται κρύσταλλοι ζάχαρης.
Εξήγηση:
Το ζεστό νερό επιτρέπει στη ζάχαρη να διαλυθεί σε μεγαλύτερη ποσότητα, δημιουργώντας ένα υπέρκορεστο διάλυμα.
Όταν το διάλυμα κρυώσει, δεν μπορεί πια να “κρατήσει” όλη τη ζάχαρη — έτσι, η επιπλέον ζάχαρη αποχωρίζεται και σχηματίζει όμορφους, διαφανείς κρυστάλλους γύρω από το νήμα.
Αυτός ο τρόπος διαχωρισμού ονομάζεται κρυσταλλοποίηση.
Τι είναι ένα διάλυμα;
Ένα διάλυμα είναι ένα ομογενές μείγμα δύο ή περισσότερων ουσιών.
Η ουσία που υπάρχει σε μεγαλύτερη ποσότητα ονομάζεται διαλύτης (π.χ. το νερό),
ενώ η ουσία που διαλύεται ονομάζεται διαλυμένη ουσία (π.χ. η ζάχαρη ή το αλάτι).
Στο διάλυμα, τα μόρια της διαλυμένης ουσίας εισχωρούν ανάμεσα στα μόρια του διαλύτη και “εξαφανίζονται” οπτικά, γι’ αυτό και το διάλυμα φαίνεται ενιαίο.
Αν προσθέσουμε περισσότερη ουσία απ’ όση μπορεί να διαλυθεί, το διάλυμα γίνεται κορεσμένο και η επιπλέον ουσία κατακάθεται στον πάτο.
Αν θερμάνουμε το διάλυμα, δημιουργείται χώρος ανάμεσα στα μόρια του νερού και μπορούμε να διαλύσουμε περισσότερη ουσία, σχηματίζοντας ένα υπέρκορεστο διάλυμα.
Όταν αυτό κρυώσει, η περίσσεια ουσία επανεμφανίζεται με τη μορφή κρυστάλλων.
Παραδείγματα από την καθημερινή ζωή
-
Νερό με αλάτι → διάλυμα στερεού σε υγρό
-
Νερό με κρασί → διάλυμα υγρού σε υγρό
-
Αρώματα, βερνίκια, κόλλες → διαλύματα με διαλύτη το οινόπνευμα
Το οινόπνευμα εξατμίζεται γρήγορα, αφήνοντας πίσω τα αρωματικά ή στερεά συστατικά που δίνουν το επιθυμητό αποτέλεσμα.
Συμπέρασμα
Τα διαλύματα και οι τρόποι διαχωρισμού τους — όπως η απόσταξη και η κρυσταλλοποίηση — δείχνουν πόσο διαφορετικές φυσικές ιδιότητες (όπως το σημείο βρασμού ή η διαλυτότητα) μπορούν να χρησιμοποιηθούν για να ξεχωρίσουμε ουσίες.
Είναι φαινόμενα απλά αλλά και θεμελιώδη, πάνω στα οποία βασίζονται πολλές διαδικασίες στη χημεία, στη βιομηχανία και στην καθημερινή μας ζωή.
0 Σχόλια