Annonsering på portalen

Hur och när förvandlas vätskor till gaser? Gasformiga ämnen: exempel och egenskaper Enkla ämnen bland gaser

Idag är det känt att det finns mer än 3 miljoner olika ämnen. Och denna siffra växer varje år, eftersom syntetiska kemister och andra forskare ständigt genomför experiment för att få nya föreningar som har några användbara egenskaper.

Vissa ämnen är naturliga invånare, bildade naturligt. Den andra hälften är konstgjorda och syntetiska. Men i både det första och andra fallet består en betydande del av gasformiga ämnen, exempel och egenskaper som vi kommer att överväga i den här artikeln.

Aggregat tillstånd av ämnen

Sedan 1600-talet var det allmänt accepterat att alla kända föreningar kan existera i tre aggregationstillstånd: fasta, flytande och gasformiga ämnen. Men noggrann forskning under de senaste decennierna inom områdena astronomi, fysik, kemi, rymdbiologi och andra vetenskaper har visat att det finns en annan form. Det här är plasma.

Vad är hon? Detta är helt eller delvis, och det visar sig att det finns en överväldigande majoritet av sådana ämnen i universum. Så det är i plasmatillståndet som följande finns:

  • interstellär materia;
  • kosmisk materia;
  • övre skikten av atmosfären;
  • nebulosor;
  • sammansättning av många planeter;
  • stjärnor.

Därför säger man idag att det finns fasta ämnen, vätskor, gaser och plasma. Förresten, varje gas kan artificiellt överföras till detta tillstånd om den utsätts för jonisering, det vill säga tvingas förvandlas till joner.

Gasformiga ämnen: exempel

Det finns många exempel på de ämnen som övervägs. Trots allt har gaser varit kända sedan 1600-talet, när van Helmont, en naturvetare, först skaffade koldioxid och började studera dess egenskaper. Förresten, han gav också namnet till denna grupp av föreningar, eftersom, enligt hans åsikt, gaser är något oordnat, kaotiskt, förknippat med andar och något osynligt, men påtagligt. Detta namn har slagit rot i Ryssland.

Det är möjligt att klassificera alla gasformiga ämnen, då blir det lättare att ge exempel. Det är trots allt svårt att täcka in all mångfald.

Enligt kompositionen särskiljs de:

  • enkel,
  • komplexa molekyler.

Den första gruppen inkluderar de som består av identiska atomer i valfri kvantitet. Exempel: syre - O 2, ozon - O 3, väte - H 2, klor - CL 2, fluor - F 2, kväve - N 2 och andra.

  • vätesulfid - H2S;
  • väteklorid - HCL;
  • metan - CH4;
  • svaveldioxid - SO2;
  • brun gas - NO 2;
  • freon - CF2CL2;
  • ammoniak - NH 3 och andra.

Klassificering av ämnen efter natur

Du kan också klassificera typerna av gasformiga ämnen efter deras tillhörighet till den organiska och oorganiska världen. Det vill säga av naturen hos atomerna som utgör den. Organiska gaser är:

  • de första fem representanterna (metan, etan, propan, butan, pentan). Allmän formel CnH2n+2;
  • eten - C2H4;
  • acetylen eller eten - C2H2;
  • metylamin - CH3NH2 och andra.

En annan klassificering som kan tillämpas på föreningarna i fråga är uppdelning utifrån de partiklar de innehåller. Alla gasformiga ämnen är inte gjorda av atomer. Exempel på strukturer i vilka joner, molekyler, fotoner, elektroner, Brownska partiklar och plasma finns hänvisar också till föreningar i detta aggregationstillstånd.

Gasernas egenskaper

Egenskaperna för ämnen i det aktuella tillståndet skiljer sig från egenskaperna hos fasta eller flytande föreningar. Saken är att gasformiga ämnens egenskaper är speciella. Deras partiklar är lätta och snabbt rörliga, ämnet som helhet är isotropiskt, det vill säga egenskaperna bestäms inte av rörelseriktningen för strukturerna som ingår i kompositionen.

Det är möjligt att identifiera de viktigaste fysikaliska egenskaperna hos gasformiga ämnen, vilket kommer att skilja dem från alla andra former av existens av materia.

  1. Dessa är kopplingar som inte kan ses, kontrolleras eller kännas med vanliga mänskliga medel. För att förstå egenskaperna och identifiera en viss gas, förlitar de sig på fyra parametrar som beskriver dem alla: tryck, temperatur, mängd ämne (mol), volym.
  2. Till skillnad från vätskor kan gaser uppta hela utrymmet utan ett spår, begränsat endast av storleken på kärlet eller rummet.
  3. Alla gaser blandas lätt med varandra, och dessa föreningar har ingen gränsyta.
  4. Det finns lättare och tyngre representanter, så under påverkan av gravitation och tid är det möjligt att se deras separation.
  5. Diffusion är en av de viktigaste egenskaperna hos dessa föreningar. Förmågan att penetrera andra ämnen och mätta dem från insidan, samtidigt som de utför helt oordnade rörelser inom dess struktur.
  6. Verkliga gaser kan inte leda elektrisk ström, men om vi pratar om försålda och joniserade ämnen, så ökar konduktiviteten kraftigt.
  7. Gasernas värmekapacitet och värmeledningsförmåga är låg och varierar mellan olika arter.
  8. Viskositeten ökar med ökande tryck och temperatur.
  9. Det finns två alternativ för interfasövergång: förångning - en vätska förvandlas till ånga, sublimering - ett fast ämne, som går förbi den flytande, blir gasformigt.

En utmärkande egenskap hos ångor från verkliga gaser är att de förra under vissa förhållanden kan förvandlas till en flytande eller fast fas, medan de senare inte är det. Det bör också noteras att föreningarna i fråga har förmåga att motstå deformation och är flytande.

Sådana egenskaper hos gasformiga ämnen gör att de kan användas i stor utsträckning inom olika områden av vetenskap och teknik, industri och den nationella ekonomin. Dessutom är specifika egenskaper strikt individuella för varje representant. Vi tog bara hänsyn till de egenskaper som är gemensamma för alla verkliga strukturer.

Kompressibilitet

Vid olika temperaturer, såväl som under påverkan av tryck, kan gaser komprimeras, öka deras koncentration och minska deras upptagna volym. Vid förhöjda temperaturer expanderar de, vid låga temperaturer drar de ihop sig.

Förändringar sker även under press. Densiteten av gasformiga ämnen ökar och när en kritisk punkt nås, som är olika för varje representant, kan en övergång till ett annat aggregationstillstånd inträffa.

De viktigaste forskarna som bidrog till utvecklingen av studien av gaser

Det finns många sådana människor, eftersom studiet av gaser är en arbetskrävande och historiskt lång process. Låt oss uppehålla oss vid de mest kända personligheterna som lyckades göra de viktigaste upptäckterna.

  1. gjorde en upptäckt 1811. Det spelar ingen roll vilken typ av gaser, det viktigaste är att under samma förhållanden innehåller en volym lika mycket av dem när det gäller antalet molekyler. Det finns ett beräknat värde uppkallat efter namnet på vetenskapsmannen. Det är lika med 6,03 * 10 23 molekyler för 1 mol av vilken gas som helst.
  2. Fermi - skapade teorin om en ideal kvantgas.
  3. Gay-Lussac, Boyle-Marriott - namnen på forskarna som skapade de grundläggande kinetiska ekvationerna för beräkningar.
  4. Robert Boyle.
  5. John Dalton.
  6. Jacques Charles och många andra vetenskapsmän.

Gasformiga ämnens struktur

Det viktigaste särdraget i konstruktionen av kristallgittret för de aktuella ämnena är att dess noder innehåller antingen atomer eller molekyler som är förbundna med varandra genom svaga kovalenta bindningar. Van der Waals krafter finns också när det kommer till joner, elektroner och andra kvantsystem.

Därför är huvudtyperna av struktur av gasgitter:

  • atom;
  • molekyl.

Anslutningarna inuti bryts lätt, så dessa anslutningar har inte en konstant form, utan fyller hela den rumsliga volymen. Detta förklarar också bristen på elektrisk ledningsförmåga och dålig värmeledningsförmåga. Men gaser har bra värmeisolering, eftersom de tack vare diffusion kan tränga in i fasta ämnen och uppta fria klusterutrymmen inuti dem. Samtidigt leds inte luft igenom, värmen hålls kvar. Detta är grunden för den kombinerade användningen av gaser och fasta ämnen för byggändamål.

Enkla ämnen bland gaser

Vi har redan diskuterat ovan vilka gaser som hör till denna kategori vad gäller struktur och struktur. Dessa är de som består av identiska atomer. Många exempel kan ges, eftersom en betydande del av icke-metaller från hela det periodiska systemet under normala förhållanden existerar i just detta tillstånd av aggregering. Till exempel:

  • vit fosfor - ett av detta element;
  • kväve;
  • syre;
  • fluor;
  • klor;
  • helium;
  • neon;
  • argon;
  • krypton;
  • xenon.

Molekylerna i dessa gaser kan vara antingen monoatomiska (ädelgaser) eller polyatomiska (ozon - O 3). Typen av bindning är kovalent opolär, i de flesta fall är den ganska svag, men inte i alla. Kristallgittret är av molekylär typ, vilket gör att dessa ämnen lätt kan flytta från ett aggregationstillstånd till ett annat. Till exempel är jod under normala förhållanden mörklila kristaller med en metallisk lyster. Men när de värms upp sublimeras de till moln av ljuslila gas - I 2.

Förresten, vilket ämne som helst, inklusive metaller, kan existera i gasform under vissa förhållanden.

Komplexa föreningar av gasformig natur

Sådana gaser är naturligtvis majoriteten. Olika kombinationer av atomer i molekyler, förenade av kovalenta bindningar och van der Waals-interaktioner, tillåter bildandet av hundratals olika representanter för det övervägda aggregationstillståndet.

Exempel på komplexa ämnen bland gaser kan vara alla föreningar som består av två eller flera olika grundämnen. Detta kan inkludera:

  • propan;
  • butan;
  • acetylen;
  • ammoniak;
  • silan;
  • fosfin;
  • metan;
  • koldisulfid;
  • Svaveldioxid;
  • brun gas;
  • freon;
  • eten och andra.

Kristallgitter av molekylär typ. Många av representanterna löser sig lätt i vatten och bildar motsvarande syror. De flesta av dessa föreningar är en viktig del av kemiska synteser som utförs inom industrin.

Metan och dess homologer

Ibland hänvisar det allmänna begreppet "gas" till ett naturligt mineral, som är en hel blandning av gasformiga produkter av övervägande organisk natur. Den innehåller ämnen som:

  • metan;
  • etan;
  • propan;
  • butan;
  • eten;
  • acetylen;
  • pentan och några andra.

Inom industrin är de mycket viktiga, eftersom propan-butanblandningen är den hushållsgas som folk lagar mat med, som används som energi- och värmekälla.

Många av dem används för syntes av alkoholer, aldehyder, syror och andra organiska ämnen. Den årliga förbrukningen av naturgas uppgår till biljoner kubikmeter, och detta är ganska berättigat.

Syre och koldioxid

Vilka gasformiga ämnen kan kallas de mest utbredda och kända även för förstaklassare? Svaret är uppenbart - syre och koldioxid. De är trots allt de direkta deltagarna i gasutbytet som sker i alla levande varelser på planeten.

Det är känt att det är tack vare syre som livet är möjligt, eftersom endast vissa typer av anaeroba bakterier kan existera utan det. Och koldioxid är en nödvändig "mat" produkt för alla växter som absorberar den för att kunna utföra fotosyntesprocessen.

Ur kemisk synvinkel är både syre och koldioxid viktiga ämnen för att utföra synteser av föreningar. Den första är ett starkt oxidationsmedel, den andra är oftare ett reduktionsmedel.

Halogener

Detta är en grupp föreningar där atomerna är partiklar av ett gasformigt ämne, kopplade i par till varandra genom en kovalent opolär bindning. Alla halogener är dock inte gaser. Brom är en vätska under vanliga förhållanden, och jod är ett lätt sublimerat fast ämne. Fluor och klor är giftiga ämnen som är farliga för levande varelsers hälsa, som är starka oxidationsmedel och används mycket brett i synteser.

Du tar en väldigt varm dusch under lång tid, badrumsspegeln blir täckt av ånga. Du glömmer en kastrull med vatten på fönstret, och så upptäcker du att vattnet har kokat bort och pannan har brunnit. Du kanske tror att vatten gillar att byta från gas till vätska, sedan från vätska till gas. Men när händer detta?

I ett ventilerat utrymme avdunstar vattnet gradvis vid vilken temperatur som helst. Men det kokar bara under vissa förhållanden. Kokpunkten beror på trycket över vätskan. Vid normalt atmosfärstryck blir kokpunkten 100 grader. Med höjden kommer trycket att minska såväl som kokpunkten. På toppen av Mont Blanc kommer det att vara 85 grader, och du kommer inte att kunna göra utsökt te där! Men i en tryckkokare, när visselpipan låter, är vattentemperaturen redan 130 grader, och trycket är 4 gånger högre än atmosfärstrycket. Vid den här temperaturen tillagas maten snabbare och smakerna försvinner inte med killen eftersom ventilen är stängd.

Förändringar i tillståndet för aggregation av ett ämne med temperaturförändringar.

Vilken vätska som helst kan förvandlas till ett gasformigt tillstånd om den värms upp tillräckligt, och vilken gas som helst kan förvandlas till ett flytande tillstånd om den kyls. Därför lagras butan, som används i gasolkaminer och på landet, i slutna flaskor. Det är flytande och under tryck, som en tryckkokare. Och i det fria, vid en temperatur strax under 0 grader, kokar och avdunstar metan väldigt snabbt. Flytande metan lagras i gigantiska reservoarer som kallas tankar. Vid normalt atmosfärstryck kokar metan vid en temperatur på 160 minusgrader. För att förhindra att gasen läcker ut under transporten vidrörs tankarna försiktigt som termosar.

Förändringar i ett ämnes aggregerade tillstånd med förändringar i tryck.

Det finns ett beroende mellan ett ämnes flytande och gasformiga tillstånd av temperatur och tryck. Eftersom ett ämne är mer mättat i flytande tillstånd än i gasform, kan man tro att om man ökar trycket kommer gasen omedelbart att förvandlas till en vätska. Men det är inte sant. Men om du börjar komprimera luft med en cykelpump kommer du att upptäcka att den värms upp. Den samlar energin som du överför till den genom att trycka på kolven. Gas kan endast komprimeras till vätska om den kyls samtidigt. Tvärtom behöver vätskor ta emot värme för att omvandlas till gas. Det är därför avdunstning av alkohol eller eter tar bort värme från vår kropp, vilket skapar en känsla av kyla på huden. Avdunstning av havsvatten under inverkan av vinden kyler vattenytan och svettning kyler kroppen.

3. Kolväten

KOLväten, organiska föreningar vars molekyler endast består av kol- och väteatomer.

Den enklaste representanten är metan CH 4. Kolväten är grundarna till alla andra organiska föreningar, av vilka en stor mängd kan erhållas genom att införa funktionella grupper i kolvätemolekylen; Därför definieras organisk kemi ofta som kemin av kolväten och deras derivat.

Kolväten kan, beroende på sin molekylvikt, vara gasformiga, flytande eller fasta (men plastiska) ämnen. Föreningar som innehåller upp till fyra kolatomer i en molekyl, under normala förhållanden - gaser, till exempel metan, etan, propan, butan, isobutan; Dessa kolväten är en del av de brännbara naturliga och tillhörande petroleumgaserna. Flytande kolväten ingår i olja och petroleumprodukter; de innehåller vanligtvis upp till sexton kolatomer. Vissa vaxer, paraffin, asfalt, bitumen och tjära innehåller ännu tyngre kolväten; Således innehåller paraffin fasta kolväten innehållande från 16 till 30 kolatomer.

Kolväten delas in i föreningar med en öppen kedja - alifatiska, eller icke-cykliska, föreningar med en sluten cyklisk struktur - alicykliska (har inte egenskapen aromaticitet) och aromatiska (deras molekyler innehåller en bensenring eller fragment byggda av fusionerade bensenringar ). Aromatiska kolväten klassificeras som en separat klass eftersom de, på grund av närvaron av ett slutet konjugerat system av HS-bindningar, har specifika egenskaper.

Icke-cykliska kolväten kan ha en ogrenad kedja av kolatomer (molekyler med normal struktur) och en grenad (molekyler med isostruktur) Beroende på typen av bindningar mellan kolatomerna delas både alifatiska och cykliska kolväten in i mättade kolväten. ettor, som endast innehåller enkla bindningar (alkaner, cykloalkaner) och omättade, som innehåller flera bindningar tillsammans med enkla (alkener, cykloalkener, diener, alkyner, cykloalkyner).

Klassificeringen av kolväten återspeglas i diagrammet (se sidan 590), som också ger exempel på strukturerna för representanter för varje klass av kolväten.

Kolväten är oumbärliga som energikälla, eftersom den huvudsakliga gemensamma egenskapen för alla dessa föreningar är frigörandet av en betydande mängd värme under förbränning (till exempel är förbränningsvärmen av metan 890 kJ/mol). Blandningar av kolväten används som bränsle vid termiska stationer och pannhus (naturgas, eldningsolja, pannbränsle), som bränsle för motorer i bilar, flygplan och andra fordon (bensin, fotogen och diesel). När kolväten är helt förbrända bildas vatten och koldioxid.

När det gäller reaktivitet skiljer sig olika klasser av kolväten mycket från varandra: mättade föreningar är relativt inerta, omättade föreningar kännetecknas av additionsreaktioner vid multipla bindningar och aromatiska föreningar kännetecknas av substitutionsreaktioner (till exempel nitrering, sulfonering).

Kolväten används som utgångs- och mellanprodukter i organisk syntes. Inom den kemiska och petrokemiska industrin används inte bara kolväten av naturligt ursprung, utan också syntetiska. Metoder för att erhålla det senare är baserade på bearbetning av naturgas (produktion och användning av syntesgas - en blandning av CO och H2), olja (krackning), kol (hydrering) och på senare tid biomassa, särskilt jordbruksavfall, trä bearbetning och annan produktion

3.1 Marginala kolväten. Alkaner CnH3n+2

Funktioner i den kemiska strukturen

Grundläggande fysikaliska och kemiska egenskaper:

CH4-gas är färglös och luktfri, lättare än luft, olöslig i vatten

С-С4 – gas;

C5-C16 - vätska;

C16 med mera – solid

Exempel på kolväten som används inom kosmetologi, deras sammansättning och egenskaper (paraffin, vaselin).

I kosmetika används kolväten för att skapa en film som ger en glideffekt (till exempel i massagekrämer) och som strukturbildande komponenter i olika preparat.

Gasformiga kolväten

Meton och etan är komponenter i naturgas. Propan och butan (i flytande form) är bränslen för transport.

Flytande kolväten

Bensin. Transparent, brandfarlig vätska med en typisk lukt, lättlöslig i organiska lösningsmedel (alkohol, eter, koltetraklorid). En blandning av bensin och luft är ett starkt sprängämne. Speciell bensin används ibland för att avfetta och rengöra huden, till exempel från gipsrester.

Vaselinolja. Ett flytande, trögflytande kolväte med hög kokpunkt och låg viskositet. I kosmetika används det som hårolja, hudolja och är en del av krämer. Fotogen. Transparent, färglös, färglös, luktfri, tjock, oljig substans, hög viskositet, olöslig i vatten, nästan olöslig i etanol, löslig i eter och andra organiska lösningsmedel. Fasta kolväten

Paraffin. En blandning av fasta kolväten erhållen genom destillation av paraffinfraktionen av olja. Paraffin är en kristallin massa med en specifik lukt och en neutral reaktion. Paraffin används i termoterapi. Smält paraffin, som har en hög värmekapacitet, kyls långsamt och, gradvis avger värme, upprätthåller en jämn uppvärmning av kroppen under lång tid. När det svalnar, går paraffin från ett flytande till ett fast tillstånd och, minskande i volym, komprimerar den underliggande vävnaden. Genom att förhindra hyperemi av ytliga kärl ökar smält paraffin vävnadstemperaturen och ökar kraftigt svettning. Indikationer för paraffinbehandling är seborré i ansiktshuden, akne, särskilt indurativ akne, infiltrerat kroniskt eksem. Det är lämpligt att ordinera ansiktsrengöring efter paraffinmasken.

Ceresin. En blandning av kolväten erhållen genom bearbetning av ozokerit. Det används i dekorativ kosmetika som förtjockningsmedel, eftersom koksen blandar sig bra med fetter.

Vaselin – en blandning av kolväten. Det är en bra bas för salvor, sönderdelar inte de medicinska substanserna som ingår i deras sammansättning och blandas med oljor och fetter i valfri mängd. Alla kolväten är inte förtvålade och kan inte penetrera direkt genom huden, därför används de i kosmetika som ytskyddsmedel. Alla flytande, halvfasta och fasta kolväten härsknar inte (påverkas inte av mikroorganismer).

De kolväten som beaktas kallas acykliska. De står i kontrast till cykliska (med en bensenring i molekylen) kolväten, som erhålls under destillation av stenkolstjära - bensen (lösningsmedel), naftalen, som tidigare användes som malavstötande medel, antracen och andra ämnen.

3.2 Omättade kolväten

Alkener (etenkolväten) är omättade kolväten, vars molekyler har en dubbelbindning.

Funktioner i den kemiska strukturen

Med 2 H 4 är eten en färglös gas med en svag sötaktig lukt, lättare än luft, lätt löslig i vatten.

Principer för att namnge kolväten:

Kolväten som innehåller en dubbelbindning slutar i -en.

Etan C 2 H 6 eten C 2 H 4

3.3 Cykliska och aromatiska kolväten, principer för kemisk struktur, exempel

Arener (aromatiska kolväten), vars molekyler innehåller stabila cykliska strukturer - bensenringar, med en speciell karaktär av bindningar.

Det finns inga enkelbindningar (C - O och dubbelbindningar (C = C) i bensenmolekylen. Alla bindningar är ekvivalenta, deras längder är lika. Detta är en speciell typ av bindning - en cirkulär p-konjugation.

Hybridisering - ;s p 2 Bindningsvinkel -120°

Sex icke-hybridbindningar bildar ett enda -elektronsystem (aromatisk ring), som är placerat vinkelrätt mot bensenringens plan.

Kemiska egenskaper:

Bensen upptar en mellanposition mellan mättade och omättade kolväten, eftersom går in i en substitutionsreaktion (lätt) och additionsreaktion (svår).

Azulene. Detta är ett cykliskt kolväte som erhålls syntetiskt (den naturliga analogen av chamazulen erhålls från kamomill och rölleka). Azulene har anti-allergiska och antiinflammatoriska egenskaper, lindrar spasmer i glatt muskulatur, påskyndar processerna för vävnadsregenerering och läkning. Det används i kosmetika i koncentrerad form (mörkblå vätska) och i form av en 25% lösning för barn krämer, tandkräm och dekorativa produkter, samt i hartser för biomekanisk hårborttagning.

4. Alkoholer

4.1 Definition

Alkoholer är organiska föreningar där en väteatom (H) är ersatt med en hydroxylgrupp (OH).

4.2 Funktionsgrupper. Klassificering av alkoholer i envärda och flervärda alkoholer, exempel. Principer för att namnge alkoholer

Beroende på antalet OH-grupper särskiljs en- och flervärda alkoholer.

Beroende på OH-gruppens placering delas alkoholer in i primära, sekundära och tertiära. Till skillnad från paraffinkolväten har de en relativt hög kokpunkt. Alla flervärda alkoholer har en sötaktig smak.

Kortkedjiga alkoholer är hydrofila, dvs. blanda med vatten och lös hydrofila ämnen väl.Envärda alkoholer med långa kedjor är nästan eller helt olösliga i vatten, d.v.s. hydrofobisk.

Alkoholer med stor molekylmassa (fettalkoholer) är fasta vid rumstemperatur (till exempel myristyl eller cetylalkohol). En alkohol som innehåller mer än 24 kolatomer kallas vaxad alkohol.

När antalet hydroxylgrupper ökar ökar den söta smaken och lösligheten av alkohol i vatten. Därför löser sig glycerin (3-hydrisk alkohol), liknande olja, bra i vatten. Fast 6-atomisk alkoholsorbitol används som sockerersättning för diabetespatienter.

4.3 Grundläggande kemiska och fysikaliska egenskaper hos alkoholer, deras användning i kosmetologi (metanol, etanol, isopropanol, glycerin)

Envärda alkoholer

Metanol (metylalkohol, träsprit) är en klar, färglös vätska, lätt att blanda med vatten, alkohol och eter. Denna extremt giftiga substans används inte i kosmetika.

Etanol (etylalkohol, vinalkohol, matalkohol) är en transparent, färglös, flyktig vätska, kan blandas med vatten och organiska lösningsmedel, är mycket mindre giftig än metanol, används ofta inom medicin och kosmetika som lösningsmedel för biologiskt aktiva ämnen (eteriska oljor, hartser, jod, etc.). Etanol framställs genom jäsning av ämnen som innehåller socker och stärkelse. Jäsningsprocessen sker på grund av jästenzymer. Efter jäsning isoleras alkoholen genom destillation. Därefter utförs rening från oönskade ämnen och föroreningar (korrigering). Etanol levereras till apoteken huvudsakligen i 96° styrka. Andra blandningar av etanol och vatten innehåller 90, 80, 70, 40 % alkohol. Nästan ren alkohol (med mycket små inblandningar av vatten) kallas absolut alkohol.

Beroende på syftet med att använda alkohol är den smaksatt med olika tillsatser (eteriska oljor, kamfer). Etanol främjar expansionen av subkutana kapillärer och har en desinficerande effekt.

Eau de toilette för ansiktet kan innehålla från 0 till 30% alkohol, hårlotion - cirka 50%, Köln - minst 70%. Lavendelvatten innehåller cirka 3% eterisk olja. Parfymer innehåller från 12 till 20% eteriska oljor och ett fixativ, colognes - cirka 9% eteriska oljor och lite fixativ. Isopropanol (isopropylalkohol) är en komplett och billig ersättning för etanol och tillhör sekundära alkoholer. Även renad isopropylalkohol har en karakteristisk lukt som inte kan elimineras. De desinficerande och avfettande egenskaperna hos isopropanol är starkare än etylalkoholens. Den används endast externt, som en del av eau de toilette för hår, i fixeringsmedel, etc. Vodka bör inte innehålla isopropanol, och en liten mängd av det är tillåtet i en alkoholtinktur av tallbarr (tallkoncentrat).

Flervärda alkoholer

Tvåvärda alkoholer har en standardändelse på deras namn - glykol. I kosmetiska preparat används propylenglykol, som har låg toxicitet, som lösningsmedel och fuktighetsbevarande medel. Tvåvärda alkoholer, eller glykoler, kallas dioler enligt substitutiv nomenklatur. Trihydrisk alkohol - glycerin - används i stor utsträckning inom medicin och läkemedel. Konsistensen av glycerin liknar sirap, nästan luktfri, hygroskopisk, har en söt smak, löslig i alla andra ämnen som innehåller en OH-grupp, olöslig i eter, bensin, kloroform, feta och eteriska oljor. 86 - 88% glycerin och dehydrerad 98% glycerin levereras till handeln. I utspädd form ingår glycerin i hudkrämer, eau de toilette för ansiktet, tandkrämer, raktvål och handgel. Utspädd i lämpliga proportioner mjukar den upp huden, gör den elastisk och ersätter hudens naturliga fuktfaktor. Det används inte i sin rena form i hudvårdsprodukter eftersom det torkar ut det. och människors hälsa ekologiskt kemi USSR Academy of Sciences, en av arrangörerna... till flera områden organisk kemi - kemi alicykliska föreningar, kemi heterocykler, organisk katalys, kemi protein och aminosyror. ...

  • Effekter av jonassociation i organisk kemi

    Sammanfattning >> Kemi

    Stereokemisk riktning av processen. I organisk kemi intresset för jonpar uppstod... de mest slående prestationerna av fysiska organisk kemi. Reaktionsstudier, i... begreppet jonpar in organisk kemi har genomgått betydande förändringar; var...

    • enfassystem som består av två eller flera komponenter. Beroende på deras aggregationstillstånd kan lösningar vara fasta, flytande eller gasformiga. Så luft är en gaslösning, en homogen blandning av gaser; vodka- flytande lösning, en blandning av flera ämnen som bildar en flytande fas; havsvatten- flytande lösning, en blandning av fasta (salt) och flytande (vatten) ämnen som bildar en flytande fas; mässing- fast lösning, en blandning av två fasta ämnen (koppar och zink) som bildar en fast fas. En blandning av bensin och vatten är ingen lösning eftersom dessa vätskor inte löser sig i varandra, utan blir kvar som två vätskefaser med en gränsyta. Komponenterna i lösningarna behåller sina unika egenskaper och går inte in i kemiska reaktioner med varandra för att bilda nya föreningar. Sålunda, när två volymer väte blandas med en volym syre, erhålls en gaslösning. Om denna gasblandning antänds bildas ett nytt ämne- vatten, vilket i sig inte är en lösning. Den komponent som finns i lösningen i större mängder brukar kallas ett lösningsmedel, de återstående komponenterna- lösta ämnen.

    Men ibland är det svårt att dra gränsen mellan den fysiska blandningen av ämnen och deras kemiska interaktion. Till exempel när man blandar vätekloridgas HCl med vatten

     H2O H-joner bildas 3 O+ och Cl - . De lockar till sig närliggande vattenmolekyler och bildar hydrater. Sålunda är utgångskomponenterna HCl och H 2 O - genomgår betydande förändringar efter blandning. Icke desto mindre betraktas jonisering och hydratisering (i det allmänna fallet solvatisering) som fysiska processer som uppstår under bildandet av lösningar.

    En av de viktigaste typerna av blandningar som representerar en homogen fas är kolloidala lösningar: geler, soler, emulsioner och aerosoler. Partikelstorleken i kolloidala lösningar är 1-1000 nm, i sanna lösningar

    ~ 0,1 nm (i storleksordningen molekylstorlek).Grundläggande koncept. Två ämnen som löser sig i varandra i valfria proportioner för att bilda verkliga lösningar kallas helt ömsesidigt lösliga. Sådana ämnen är alla gaser, många vätskor (till exempel etylalkohol- vatten, glycerin - vatten, bensen - bensin), vissa fasta ämnen (till exempel silver - guld). För att få fasta lösningar måste du först smälta utgångsämnena, sedan blanda dem och låta dem stelna. När de är helt ömsesidigt lösliga bildas en fast fas; om lösligheten är partiell, kvarhålls små kristaller av en av de ursprungliga komponenterna i det resulterande fasta ämnet.

    Om två komponenter bildar en fas när de blandas endast i vissa proportioner, och i andra fall uppträder två faser, kallas de delvis ömsesidigt lösliga. Dessa är till exempel vatten och bensen: verkliga lösningar erhålls från dem endast genom att tillsätta en liten mängd vatten till en stor volym bensen eller en liten mängd bensen till en stor volym vatten. Om man blandar lika mycket vatten och bensen bildas ett tvåfas vätskesystem. Dess nedre skikt är vatten med en liten mängd bensen, och det övre

    - bensen med en liten mängd vatten. Det finns också kända ämnen som inte alls löser sig i varandra, till exempel vatten och kvicksilver. Om två ämnen endast är delvis ömsesidigt lösliga, så finns det vid en given temperatur och tryck en gräns för mängden av ett ämne som kan bilda en sann lösning med det andra under jämviktsförhållanden. En lösning med maximal koncentration av löst ämne kallas mättad. Du kan också förbereda en så kallad övermättad lösning, där koncentrationen av det lösta ämnet är ännu större än i en mättad. Däremot är övermättade lösningar instabila och med minsta förändring i förhållandena, till exempel vid omrörning, inträngning av dammpartiklar eller tillsats av kristaller av ett löst ämne, faller överskottet av löst ämne ut.

    Varje vätska börjar koka vid den temperatur vid vilken dess mättade ångtryck når det yttre trycket. Till exempel kokar vatten under ett tryck på 101,3 kPa vid 100

    ° C eftersom vattenångtrycket vid denna temperatur är exakt 101,3 kPa. Om du löser upp något icke-flyktigt ämne i vatten kommer dess ångtryck att minska. För att få ångtrycket för den resulterande lösningen till 101,3 kPa måste du värma lösningen över 100° C. Härav följer att lösningens kokpunkt alltid är högre än kokpunkten för det rena lösningsmedlet. Minskningen av fryspunkten för lösningar förklaras på liknande sätt.Raoults lag. År 1887 fastställde den franske fysikern F. Raoult, som studerade lösningar av olika icke-flyktiga vätskor och fasta ämnen, en lag om minskningen av ångtrycket jämfört med utspädda lösningar av icke-elektrolyter med koncentration: den relativa minskningen av det mättade ångtrycket hos lösningsmedel ovanför lösningen är lika med molfraktionen av det lösta ämnet. Raoults lag säger att ökningen av kokpunkten eller minskningen av fryspunkten för en utspädd lösning jämfört med ett rent lösningsmedel är proportionell mot molkoncentrationen (eller molfraktionen) av det lösta ämnet och kan användas för att bestämma dess molekylvikt.

    En lösning vars beteende lyder Raoults lag kallas ideal. Lösningar av opolära gaser och vätskor (vars molekyler inte ändrar orientering i ett elektriskt fält) är närmast ideal. I det här fallet är lösningsvärmen noll, och lösningarnas egenskaper kan direkt förutsägas genom att känna till egenskaperna hos de ursprungliga komponenterna och proportionerna i vilka de blandas. För verkliga lösningar kan en sådan förutsägelse inte göras. När riktiga lösningar bildas frigörs eller absorberas vanligtvis värme. Processer med värmeavgivning kallas exotermiska och processer med absorption kallas endotermiska.

    De egenskaper hos en lösning som huvudsakligen beror på dess koncentration (antal molekyler av det lösta ämnet per volymenhet eller massa av lösningsmedlet), och inte på det lösta ämnets natur, kallas

    kolligativ . Till exempel är kokpunkten för rent vatten vid normalt atmosfärstryck 100° C, och kokpunkten för en lösning som innehåller 1 mol löst (icke-dissocierande) ämne i 1000 g vatten är redan 100,52° C oavsett beskaffenheten av detta ämne. Om ämnet dissocierar och bildar joner, ökar kokpunkten i proportion till ökningen av det totala antalet partiklar av det lösta ämnet, vilket på grund av dissociation överstiger antalet molekyler av ämnet som läggs till lösningen. Andra viktiga kolligativa kvantiteter är fryspunkten för en lösning, osmotiskt tryck och partialtrycket för lösningsmedelsångan.Lösningskoncentration är en kvantitet som återspeglar proportionerna mellan det lösta ämnet och lösningsmedlet. Kvalitativa begrepp som "utspädd" och "koncentrerad" indikerar bara att en lösning innehåller lite eller mycket löst ämne. För att kvantifiera koncentrationen av lösningar används ofta procentsatser (massa eller volym) och i den vetenskapliga litteraturen - antalet mol eller kemiska ekvivalenter (centimeter . EKVIVALENT MASSA)löst ämne per massenhet eller volym lösningsmedel eller lösning. För att undvika förvirring bör koncentrationsenheterna alltid anges exakt. Betrakta följande exempel. En lösning bestående av 90 g vatten (dess volym är 90 ml, eftersom densiteten av vatten är 1 g/ml) och 10 g etylalkohol (dess volym är 12,6 ml, eftersom densiteten av alkohol är 0,794 g/ml) har en massa på 100 g , men volymen av denna lösning är 101,6 ml (och den skulle vara lika med 102,6 ml om, när man blandar vatten och alkohol, deras volymer helt enkelt adderas). Den procentuella koncentrationen av en lösning kan beräknas på olika sätt: eller

    eller

    Koncentrationsenheterna som används i den vetenskapliga litteraturen bygger på begrepp som mol och ekvivalent, eftersom alla kemiska beräkningar och ekvationer av kemiska reaktioner måste baseras på att ämnen reagerar med varandra i vissa proportioner. Till exempel, 1 ekv. NaCl lika med 58,5 g reagerar med 1 ekv. AgNO 3 lika med 170 g. Det är tydligt att lösningar innehållande 1 ekv. Dessa ämnen har helt olika procentuella koncentrationer.Molaritet (M eller mol/l) - antalet mol lösta ämnen som finns i 1 liter lösning.Molalitet (m) - antalet mol löst ämne i 1000 g lösningsmedel.Normalitet (n.) - antalet kemiska ekvivalenter av ett löst ämne som finns i 1 liter lösning.Molfraktion (dimensionslöst värde) - antalet mol av en given komponent dividerat med det totala antalet mol löst ämne och lösningsmedel. (Molprocent - molfraktion multiplicerat med 100.)

    Den vanligaste enheten är molaritet, men det finns vissa oklarheter att ta hänsyn till när man beräknar den. Till exempel, för att få en 1M lösning av ett givet ämne, löses en exakt vägd del av den lika med mol i en känd liten mängd vatten. massa i gram och höj volymen av lösningen till 1 liter. Mängden vatten som krävs för att framställa denna lösning kan variera något beroende på temperatur och tryck. Därför har två enmolära lösningar framställda under olika förhållanden faktiskt inte exakt samma koncentrationer. Molaliteten beräknas utifrån en viss massa lösningsmedel (1000 g), som inte beror på temperatur och tryck. I laboratoriepraxis är det mycket bekvämare att mäta vissa volymer vätskor (för detta finns byretter, pipetter och mätkolvar) än att väga dem, därför uttrycks koncentrationer i den vetenskapliga litteraturen ofta i mol, och molaliteten är används vanligtvis endast för särskilt exakta mätningar.

    Normalitet används för att förenkla beräkningar. Som vi redan har sagt interagerar ämnen med varandra i mängder som motsvarar deras ekvivalenter. Genom att bereda lösningar av olika ämnen av samma normalitet och ta lika volymer kan vi vara säkra på att de innehåller samma antal ekvivalenter.

    I de fall det är svårt (eller onödigt) att skilja mellan lösningsmedel och löst ämne, mäts koncentrationen i molfraktioner. Molfraktioner, liksom molalitet, är inte beroende av temperatur och tryck.

    Genom att känna till densiteten av det lösta ämnet och lösningen kan man omvandla en koncentration till en annan: molaritet till molalitet, molfraktion och vice versa. För utspädda lösningar av ett givet löst ämne och lösningsmedel är dessa tre kvantiteter proportionella mot varandra.

    Löslighet av ett givet ämne är dess förmåga att bilda lösningar med andra ämnen. Kvantitativt mäts lösligheten av en gas, vätska eller fast substans genom koncentrationen av dess mättade lösning vid en given temperatur. Detta är en viktig egenskap hos ett ämne, som hjälper till att förstå dess natur, samt påverka reaktionsförloppet där detta ämne är involverat.Gaser. I avsaknad av kemisk interaktion blandas gaser med varandra i alla proportioner, och i det här fallet är det ingen mening att prata om mättnad. Men när en gas löser sig i en vätska finns det en viss begränsande koncentration, beroende på tryck och temperatur. Gasernas löslighet i vissa vätskor korrelerar med deras förmåga att kondensera. De mest lättflytande gaserna, som NH 3, HCl, SO2 , mer lösliga än svåra att kondensera gaser, såsom O 2, H 2 och han. Om det finns en kemisk interaktion mellan lösningsmedlet och gasen (till exempel mellan vatten och NH 3 eller HCl) ökar lösligheten. Lösligheten för en given gas varierar med lösningsmedlets natur, men ordningen i vilken gaserna är ordnade efter ökande löslighet förblir ungefär densamma för olika lösningsmedel.

    Upplösningsprocessen följer Le Chateliers princip (1884): om ett system i jämvikt är föremål för någon påverkan, kommer jämvikten att förskjutas i en sådan riktning att effekten minskar, som ett resultat av de processer som sker i det. Upplösningen av gaser i vätskor åtföljs vanligtvis av frigöring av värme. Samtidigt minskar, i enlighet med Le Chateliers princip, gasernas löslighet. Denna minskning är mer märkbar ju högre löslighet gaser har: sådana gaser har också

    högre lösningsvärme. Den "mjuka" smaken av kokt eller destillerat vatten förklaras av frånvaron av luft i det, eftersom dess löslighet vid höga temperaturer är mycket låg.

    När trycket ökar ökar gasernas löslighet. Enligt Henrys lag (1803) är massan av en gas som kan lösas i en given volym vätska vid en konstant temperatur proportionell mot dess tryck. Denna egenskap används för att göra kolsyrade drycker. Koldioxid löses i vätska vid ett tryck av 3-4 atm; under dessa förhållanden kan 3-4 gånger mer gas (i massa) lösas upp i en given volym än vid 1 atm. När en behållare med en sådan vätska öppnas sjunker trycket i den, och en del av den lösta gasen frigörs i form av bubblor. En liknande effekt observeras när man öppnar en flaska champagne eller når ytan av grundvatten mättat med koldioxid på stora djup.

    När en blandning av gaser löses i en vätska förblir lösligheten för var och en av dem densamma som i frånvaro av andra komponenter vid samma tryck som i fallet med blandningen (Daltons lag).

    Vätskor. Den ömsesidiga lösligheten av två vätskor bestäms av hur lika strukturen på deras molekyler är ("lika löser sig i lika"). Icke-polära vätskor, såsom kolväten, kännetecknas av svaga intermolekylära interaktioner, så molekyler av en vätska tränger lätt in mellan molekylerna i en annan, d.v.s. vätskorna blandas väl. Däremot blandas polära och opolära vätskor, som vatten och kolväten, inte bra med varandra. Varje vattenmolekyl måste först fly från miljön av andra liknande molekyler som starkt attraherar den till sig själv, och penetrera mellan kolvätemolekylerna som svagt attraherar den. Omvänt måste kolvätemolekyler, för att lösas i vatten, klämma mellan vattenmolekyler och övervinna deras starka ömsesidiga attraktion, och detta kräver energi. När temperaturen stiger ökar den kinetiska energin hos molekyler, intermolekylära interaktioner försvagas och lösligheten av vatten och kolväten ökar. Med en signifikant ökning av temperaturen kan deras fullständiga ömsesidiga löslighet uppnås. Denna temperatur kallas den övre kritiska lösningstemperaturen (UCST).

    I vissa fall ökar den inbördes lösligheten av två delvis blandbara vätskor med sjunkande temperatur. Denna effekt uppstår när värme genereras under blandning, vanligtvis som ett resultat av en kemisk reaktion. Med en signifikant minskning av temperaturen, men inte under fryspunkten, kan den lägre kritiska lösningstemperaturen (LCST) uppnås. Det kan antas att alla system som har LCTE också har HCTE (det omvända är inte nödvändigt). Men i de flesta fall kokar en av blandningsvätskorna vid en temperatur under HTST. Nikotin-vattensystemet har en LCTR på 61

    ° C och VCTR är 208° C. I intervallet 61-208° C, dessa vätskor har begränsad löslighet, och utanför detta område har de fullständig ömsesidig löslighet.Fasta ämnen. Alla fasta ämnen uppvisar begränsad löslighet i vätskor. Deras mättade lösningar vid en given temperatur har en viss sammansättning, som beror på typen av löst ämne och lösningsmedel. Sålunda är natriumkloridens löslighet i vatten flera miljoner gånger högre än naftalens löslighet i vatten, och när de löses upp i bensen observeras den motsatta bilden. Detta exempel illustrerar den allmänna regeln att ett fast ämne lätt löser sig i en vätska med liknande kemiska och fysikaliska egenskaper, men inte löser sig i en vätska med motsatta egenskaper.

    Salter är vanligtvis lättlösliga i vatten och mindre i andra polära lösningsmedel, såsom alkohol och flytande ammoniak. Men även salternas löslighet varierar avsevärt: till exempel är ammoniumnitrat miljontals gånger mer lösligt i vatten än silverklorid.

    Upplösningen av fasta ämnen i vätskor åtföljs vanligtvis av absorption av värme, och enligt Le Chateliers princip bör deras löslighet öka vid uppvärmning. Denna effekt kan användas för att rena ämnen genom omkristallisation. För att göra detta löses de vid hög temperatur tills en mättad lösning erhålls, sedan kyls lösningen och efter att den lösta substansen faller ut filtreras den. Det finns ämnen (till exempel kalciumhydroxid, sulfat och acetat), vars löslighet i vatten minskar med ökande temperatur.

    Fasta ämnen, som vätskor, kan också helt lösas upp i varandra och bilda en homogen blandning - en sann fast lösning, som liknar en flytande lösning. Delvis lösliga ämnen i varandra bildar två jämviktskonjugerade fasta lösningar, vars sammansättning förändras med temperaturen.

    Fördelningskoefficient. Om en lösning av ett ämne tillsätts till ett jämviktssystem av två oblandbara eller delvis blandbara vätskor, fördelas den mellan vätskorna i en viss proportion, oberoende av den totala mängden av ämnet, i frånvaro av kemiska interaktioner i systemet . Denna regel kallas distributionslagen, och förhållandet mellan koncentrationerna av ett löst ämne i vätskor kallas för distributionskoefficienten. Fördelningskoefficienten är ungefär lika med förhållandet mellan ett givet ämnes löslighet i två vätskor, d.v.s. ämnet fördelas mellan vätskor efter dess löslighet. Denna egenskap används för att extrahera ett givet ämne från dess lösning i ett lösningsmedel med ett annat lösningsmedel. Ett annat exempel på dess tillämpning är processen att utvinna silver från malmer, där det ofta ingår tillsammans med bly. För att göra detta tillsätts zink till den smälta malmen, som inte blandas med bly. Silver fördelas mellan smält bly och zink, främst i det övre skiktet av det senare. Detta skikt samlas upp och silvret separeras genom zinkdestillation.Löslighetsprodukt (ETC ). Mellan överskott (fällning) fast material M x B y och dess mättade lösning etablerar en dynamisk jämvikt som beskrivs av ekvationenJämviktskonstanten för denna reaktion äroch kallas löslighetsprodukten. Den är konstant vid en given temperatur och tryck och är det värde utifrån vilket fällningens löslighet beräknas och ändras. Om en förening tillsätts till lösningen som dissocierar till joner med samma namn som jonerna av ett svagt lösligt salt, så minskar, i enlighet med uttrycket för PR, saltets löslighet. När man lägger till en förening som reagerar med en av jonerna kommer den tvärtom att öka.På vissa egenskaper hos lösningar av joniska föreningar se även ELEKTROLYTER. LITTERATUR Shakhparonov M.I. Introduktion till Molecular Theory of Solutions . M., 1956
    Remy I. Kurs i oorganisk kemi vol. 1-2. M., 1963, 1966