Jak udowodnić, że woda mineralna to mieszanina?
- Szczegóły
Mieszaniny to dwie lub więcej substancji wymieszanych ze sobą mechanicznie. Mogą występować we wszystkich trzech stanach skupienia, a ich podział na jednorodne oraz niejednorodne jest bardzo łatwy do opanowania. Jeżeli „gołym” okiem nie widać w mieszaninie podziału obecnych w niej składników, mieszanina jest jednorodna. W przypadku, kiedy możliwe do rozróżnienia wzrokowego są składniki danej mieszaniny, mówimy o mieszaninach niejednorodnych.
Przykładem mieszaniny niejednorodnej może być woda z olejem - wtedy jest to mieszanina dwóch cieczy, które nawet w trakcie wytrząsania nie łączą się ze sobą, a na powierzchni wody łatwo zaobserwować unoszące się krople oleju. Innym typem mieszaniny niejednorodnej jest sproszkowana kreda w wodzie. Jest to ciało stałe wprowadzone do cieczy, które nie rozpuszcza się w niej.
Roztwór to szczególny rodzaj mieszanin, który składa się z co najmniej dwóch składników, z czego jeden nazywa się rozpuszczalnikiem, a inne - substancjami w nim rozpuszczonymi. W przypadku mieszania dwóch cieczy lub dwóch gazów rozpuszczalnik, inaczej nazywany fazą rozpraszającą, stanowi zazwyczaj ta substancja, której jest w roztworze więcej. Ta, której jest mniej, to substancja w nim rozpuszczona. Substancje rozpuszczone nazywa się również fazą rozproszoną i może być ich w roztworze więcej niż jedna. Na co dzień najczęściej spotyka się roztwory różnych substancji w wodzie, ewentualnie w rozpuszczalnikach organicznych.
Przykładami roztworów w innych stanach skupienia może być powietrze, będące mieszaniną głównie azotu, tlenu, pary wodnej i dwutlenku węgla oraz brąz - roztwór o stałym stanie skupienia zbudowany z miedzi oraz cyny.
Rodzaje roztworów
Istnieje kilka podziałów roztworów w zależności od rozważanych parametrów:
Przeczytaj także: Gdzie kupić wodę destylowaną?
- Roztwór nasycony: Taki, który został uzyskany w wyniku rozpuszczenia maksymalnej możliwej ilości substancji w rozpuszczalniku.
- Roztwór nienasycony: Taki, w którego 100 gramach, w danej temperaturze i pod danym ciśnieniem, nadal można rozpuścić większe ilości substancji rozpuszczanej.
- Roztwór rozcieńczony: Roztwór, w którym ilość rozpuszczalnika jest znacznie większa od ilości substancji rozpuszczonej.
- Roztwór przesycony: Specyficzny układ, w którym znajduje się dodatkowa, niemożliwa do rozpuszczenia w danych warunkach ciśnienia i temperatury ilość substancji. Ten typ roztworu można w łatwy sposób uzyskać poprzez ostrożne ochładzanie roztworu nasyconego.
W odwrotnej sytuacji, aby zmniejszyć nasycenie roztworu, najłatwiejszym sposobem jest dodanie większej ilości rozpuszczalnika do układu lub w przypadku ciał stałych, podwyższenie temperatury roztworu.
Proces rozpuszczania
Podstawowym warunkiem powstania roztworu, czyli mieszaniny optycznie jednorodnej jest wystąpienie procesu nazywanego rozpuszczaniem. Polega on na przechodzeniu cząsteczek substancji do roztworu. Każda substancja charakteryzuje się specyficzną dla siebie szybkością i efektywnością rozpuszczania. Możemy powiedzieć, że jedna substancja jest bardzo dobrze rozpuszczalna np. Rozpuszczalnością nazywamy natomiast ilość gramów substancji, którą należy rozpuścić, aby otrzymać roztwór nasycony z użyciem 100 gramów rozpuszczalnika, w danych warunkach ciśnienia i temperatury.
Znajomość pojęć rozpuszczalności czy poziomu nasycenia roztworów pozwala na rozwiązywanie prostych obliczeń ułatwiających codzienną pracę każdego chemika. Na przykład, wiemy, że rozpuszczalność wynosi 45 g, co oznacza, że 45 g substancji rozpuszcza się w 100 g wody, w wyniku czego powstaje roztwór nasycony. Korzystając z krzywej rozpuszczalności, wiemy, że w 60°C rozpuszczalność chlorku amonu wynosi: R = 55 g. Oznacza to, że po dodaniu do 100 g wody 50 g chlorku amonu w tej temperaturze mogłoby się rozpuścić jeszcze dodatkowych 5 g.
Mieszaniny jednorodne i niejednorodne
Mieszanina składa się z co najmniej dwóch różnych składników występujących w dowolnym stanie skupienia. Przykładem mieszaniny jest woda gazowana, która jest roztworem tlenku węgla(IV) - gazu, w wodzie - cieczy. Mieszaniny można podzielić ze względu na wielkość cząstek substancji rozpuszczonej na:
- Roztwory właściwe (rzeczywiste), których średnica cząstek jest mniejsza niż 10-9 m.
- Koloidy, których cząstki substancji mają średnicę między 10-9 a 10-7 m.
- Zawiesiny, których średnica cząstek jest większa niż 10-7 m.
Jeśli nie lubisz pić gorzkiej herbaty, to możesz ją posłodzić, np. cukrem. Zwykle nie czekasz, aż kryształki same się rozpuszczą, tylko mieszasz herbatę. W ten sposób zwiększasz szybkość rozpuszczania się substancji stałej w cieczy. Otrzymana w ten sposób mieszanina jednorodna to roztwór.
Przeczytaj także: Inwestycje w Jakość Wody w Proszówkach
Czynniki wpływające na rozpuszczanie
Na szybkość rozpuszczania się substancji ma wpływ wiele czynników. Czasami podczas tworzenia mieszaniny dochodzi do sytuacji, kiedy cząsteczki jednej substancji mieszają się z inną. Taki proces nazywamy rozpuszczaniem. Jeśli jedna substancja całkowicie rozpuści się w drugiej, powstaje mieszanina jednorodna zwana roztworem.
Każdy roztwór składa się z rozpuszczalnika i substancji rozpuszczonej (jednej lub więcej). Istnieją:
- roztwory cieczy w cieczy,
- roztwory ciał stałych w cieczach,
- roztwory gazowe.
Istnieje również pojęcie roztworu rzeczywistego (właściwego), w którym cząstki substancji rozpuszczonej mają rozmiary mniejsze od 1 nm (10-9 m). Jest to np. roztwór wody z solą i woda mineralna.
Na co dzień najczęściej mamy do czynienia z roztworami, w których rozpuszczalnikiem jest woda, czyli z roztworami wodnymi. W wodzie rozpuszcza się więcej substancji niż w jakimkolwiek innym znanym rozpuszczalniku. Występujące w przyrodzie roztwory wodne zawierają rozpuszczone substancje stałe, a także ciecze lub gazy. Rośliny pobierają z gleby wodę wraz z rozpuszczonymi w niej solami mineralnymi, które są im potrzebne do życia. Podobnie jest w przypadku ludzi i zwierząt - wraz z roztworem wodnym do naszych organizmów dostarczane są niezbędne substancje.
Są również substancje nierozpuszczalne w wodzie, np. piasek, olej, kreda. W takiej sytuacji możemy mówić o mieszaninach niejednorodnych. Mieszaniny niejednorodne to np. koloid i zawiesina. Koloid to układ, w którym jedna z substancji jest rozproszona w drugiej i jej cząsteczki są bardzo małe, np. mgła, dym, majonez, piana mydlana. Zawiesina to układ tego samego rodzaju, lecz o większych cząsteczkach. Są to np. zupa, błoto, woda w jeziorze.
Przeczytaj także: Woda mineralna Józef: Zalety
Rozpuszczalność substancji
Czy możemy rozpuścić w wodzie dowolną ilość cukru lub soli? Aby to sprawdzić, najlepiej wykonać doświadczenie. Zbadamy, czym jest i od czego zależy rozpuszczalność substancji.
Rozpuszczalność to zdolność danej substancji (w postaci stałej, ciekłej lub gazowej) do rozpuszczania się w innej substancji, tworząc roztwór. Jest to także miara ile danej substancji można rozpuścić w danych warunkach w określonej porcji rozpuszczalnika.
Trzeba przy tym pamiętać, że niektóre substancje nie rozpuszczają się w wodzie, ale za to doskonale mogą się rozpuszczać w innych substancjach. Jako rozpuszczalników używamy m.in.
Podsumowanie: Rozpuszczalność cukru w wodzie jest lepsza w ciepłej wodzie, niż w zimnej. Rozpuszczalność substancji zależna jest więc od temperatury. Podwyższenie temperatury rozpuszczalnika, mieszanie i rozdrobnienie cukru powodowały, że cukier rozpuszczał się w wodzie szybciej.
Woda mineralna jako przykład mieszaniny
Woda jest źródłem życia. Stanowi główny składnik naszej planety oraz większości organizmów ją zamieszkujących. Z chemicznego punktu widzenia jest to tlenek wodoru, czyli popularne H2O. Cząsteczka zawierająca zaledwie trzy atomy ma tak ciekawe i niezastąpione właściwości, że bez niej życie na Ziemi w obecnym stanie nie miałoby prawa istnieć.
Skoro woda to H2O, to czym różnią się między sobą woda mineralna, oczyszczona, destylowana czy termalna? Czy woda wodociągowa jest gorsza od wody mineralnej? Czy każda jest dla nas dobra i czy wodą można się zatruć? Ile wody dziennie i w jaki sposób należy wprowadzić do organizmu?
Woda w swojej najczystszej postaci to H2O, jednak uzyskanie tej substancji w postaci czystej jest nie lada wyzwaniem, ponieważ woda jest superrozpuszczalnikiem. Mineralna i źródlana najczęściej są sprzedawane w postaci butelkowanej. Obydwa rodzaje czerpane są z podziemnych zbiorników, z tą różnicą, że woda mineralna pobierana jest z głębszych warstw powłoki ziemskiej niż woda źródlana. Charakteryzują się zawartością składników mineralnych pochodzenia naturalnego.
Oznacza to, że w skład tych wód wchodzą makro i mikroelementy - jony metali (np. wapnia, magnezu czy sodu) oraz nieodzownie towarzyszące im aniony (np. węglany czy chlorki), które do wody dostały się ze skał otaczających ujęcie. Woda gazowana oraz woda stołowa to kolejne rodzaje wody, które tworzone są na bazie mineralnych i źródlanych. Woda gazowana jest dodatkowo nasycona dwutlenkiem węgla.
Woda wodociągowa to kolejne popularne źródło H2O w naszym życiu codziennym. Może być czerpana ze źródeł podziemnych (głębinowych) oraz naziemnych (ze zbiorników wodnych takich jak rzeki, jeziora czy morza) lub oczyszczalni ścieków. Zanim woda z każdego z wymienionych źródeł trafi do sieci wodociągowej, powinna być przygotowana do spożycia w stacjach oczyszczania i uzdatniania wody. Jest tam pozbawiana zanieczyszczeń chemicznych oraz mikrobiologicznych. Podobnie jak w przypadku wód mineralnych i źródlanych, organ nadzorujący (Państwowa Inspekcja Sanitarna) i jej organy wykonawcze czuwają nad jakością surowca.
Wody lecznicze pochodzą ze specjalnych źródeł głębinowych uznanych za lecznicze. Zgodnie z ustawą Prawo geologiczne i górnicze wody lecznicze charakteryzują się sumaryczną zawartością rozpuszczonych składników mineralnych niemniejszą niż 1000 mg/l. Ich właściwości lecznicze zmieniają się w zależności od proporcji składników mineralnych.
Woda oczyszczona - aqua purificata - jest składnikiem kosmetyków oraz leków, a jej parametry opisane są w dokumencie nazywanym Farmakopea Polska. Dokładnie zdefiniowany jest jej dopuszczalny skład chemiczny oraz mikrobiologiczny. Oczyszczenie wody może być prowadzone różnymi metodami fizykochemicznymi, dlatego pod hasłem woda oczyszczona możemy znaleźć np. wodę destylowaną, dejonizowaną czy oczyszczoną osmotycznie. Tego rodzaju woda najczęściej pozyskiwana jest poprzez uzdatnienie wody wodociągowej.
W procesie destylacji surowiec podgrzewany jest do temperatury wrzenia wody (100oC), a następnie skraplany. Ponieważ większość substancji rozpuszczonych w wodzie ma wyższe temperatury wrzenia niż 100oC, woda destylowana jest pozbawiona znacznej ilości substancji, które były rozpuszczone w niej przed procesem oczyszczania. Nie wszystkie jednak w trakcie procesu destylacji są usuwane, dlatego często dodatkowym procesem oczyszczenia jest dejonizacja. W trakcie tej procedury woda przepuszczana jest przez szereg filtrów, na których rozpuszczone w wodzie substancje zostają zatrzymane.
Oczyszczanie osmotyczne wykorzystuje natomiast zjawisko odwróconej osmozy. Wody termalne są wodami głębinowymi. Zgodnie z definicją, ich temperatura podczas wydobycia powinna być wyższa niż średnia roczna temperatura powietrza w okolicy. Podobnie jak wody mineralne i źródlane, mają skład chemiczny zależny od miejsca wydobycia. Stosowane są zarówno w celach rekreacyjnych (kąpiele w wodach termalnych), jak i kosmetycznych czy kosmetologicznych jako preparaty służące zwilżeniu powierzchni twarzy przed profesjonalnymi zabiegami oraz w trakcie domowej pielęgnacji.
tags: #jak #udowodnić #że #woda #mineralna #to
