Διαλύματα

Όταν βάζεις μια κουταλιά ζάχαρη μέσα σε ένα ποτήρι νερό και ανακατεύεις, η ζάχαρη σιγά σιγά «εξαφανίζεται». Δεν χάνεται όμως στην πραγματικότητα: αν δοκιμάσεις το νερό, θα καταλάβεις ότι είναι γλυκό! Η ζάχαρη έχει απλωθεί ομοιόμορφα σε όλο το νερό, τόσο πολύ ώστε δεν μπορούμε πια να την ξεχωρίσουμε. Αυτό ακριβώς είναι ένα διάλυμα, και σε αυτή την ενότητα θα μάθουμε τι είναι, από τι φτιάχνεται και πώς μπορούμε να το φτιάξουμε πιο γρήγορα.

Τι είναι το διάλυμα

Ας θυμηθούμε πρώτα τα μίγματα. Ένα μίγμα μπορεί να είναι ετερογενές ή ομογενές. Σε ένα ετερογενές μίγμα ξεχωρίζουμε τα διαφορετικά συστατικά του (για παράδειγμα, στο λαδόξιδο βλέπουμε καθαρά το λάδι χωριστά από το ξίδι). Σε ένα ομογενές μίγμα, όμως, δεν μπορούμε να ξεχωρίσουμε τα συστατικά: φαίνεται σαν μία ενιαία ουσία.

Η διαδικασία με την οποία μια ουσία απλώνεται και διασκορπίζεται ομοιόμορφα μέσα σε μια άλλη λέγεται διάλυση. Η διάλυση είναι ένα φυσικό φαινόμενο: δεν δημιουργείται καινούρια ουσία, απλώς η ζάχαρη «κρύβεται» ανάμεσα στα μικροσκοπικά σωματίδια του νερού.

Τα δύο μέρη κάθε διαλύματος

Κάθε διάλυμα φτιάχνεται από τουλάχιστον δύο συστατικά. Αυτά έχουν ξεχωριστούς ρόλους και ξεχωριστά ονόματα.

• Διαλύτης είναι η ουσία που διαλύει. Συνήθως βρίσκεται σε μεγαλύτερη ποσότητα και τις περισσότερες φορές είναι το νερό.
• Διαλυμένη ουσία είναι η ουσία που διαλύεται. Βρίσκεται σε μικρότερη ποσότητα.

Ένας εύκολος τρόπος να τα θυμάσαι: ο διαλύτης διαλύει (είναι ο «οικοδεσπότης», ο περισσότερος), ενώ η διαλυμένη ουσία διαλύεται (είναι ο «καλεσμένος», ο λιγότερος).

Ας δούμε μερικά γνωστά παραδείγματα:

Στο ζαχαρόνερο και στο αλατόνερο, το νερό διαλύει τα στερεά (ζάχαρη ή αλάτι) και βρίσκεται σε μεγαλύτερη ποσότητα, γι' αυτό είναι ο διαλύτης.

Ποιος είναι τελικά ο διαλύτης;

Πολλές φορές νομίζουμε ότι ο διαλύτης είναι πάντα το νερό. Αυτό όμως δεν ισχύει! Ο κανόνας που πρέπει να θυμάσαι είναι απλός: όταν τα συστατικά έχουν την ίδια φυσική κατάσταση (για παράδειγμα και τα δύο είναι υγρά), τότε διαλύτης είναι εκείνο που βρίσκεται σε μεγαλύτερη ποσότητα.

Πάρε για παράδειγμα δύο διαλύματα που περιέχουν και τα δύο νερό και οινόπνευμα:

• Σε ένα διάλυμα με νερό $70\%$ και οινόπνευμα $30\%$, διαλύτης είναι το νερό, γιατί βρίσκεται σε μεγαλύτερη ποσότητα.
• Σε ένα άλλο διάλυμα με οινόπνευμα $90\%$ και νερό $10\%$, διαλύτης είναι πλέον το οινόπνευμα, γιατί τώρα αυτό είναι σε μεγαλύτερη ποσότητα.

Η φυσική κατάσταση του διαλύματος

Θυμήσου ότι κάθε ουσία μπορεί να είναι σε στερεή, υγρή ή αέρια κατάσταση. Το ίδιο ισχύει και για τα διαλύματα. Το ενδιαφέρον είναι ότι:

Αν ρίξουμε ζάχαρη (στερεή) μέσα σε νερό (υγρό), το διάλυμα που προκύπτει, το ζαχαρόνερο, είναι υγρό — όπως ακριβώς ο διαλύτης του, το νερό. Η φυσική κατάσταση της διαλυμένης ουσίας δεν έχει σημασία για το τελικό διάλυμα· αυτό που μετράει είναι η κατάσταση του διαλύτη. Ακόμη και ο καθαρός ατμοσφαιρικός αέρας είναι ένα διάλυμα σε αέρια κατάσταση, αφού ο διαλύτης του (το άζωτο, που είναι σε μεγαλύτερη ποσότητα) είναι αέριο.

Ουσίες που διαλύονται εύκολα και ουσίες που διαλύονται δύσκολα

Δεν διαλύονται όλες οι ουσίες το ίδιο εύκολα μέσα στον ίδιο διαλύτη. Φαντάσου ότι προσπαθούμε να διαλύσουμε διαφορετικές ουσίες μέσα στην ίδια ποσότητα νερού, προσθέτοντας συνέχεια κι άλλη ποσότητα. Θα δούμε ότι κάποιες ουσίες, όπως η ζάχαρη, συνεχίζουν να διαλύονται ακόμη κι όταν έχουμε βάλει πολλή. Άλλες, όμως, σταματούν να διαλύονται πολύ γρήγορα.

• Οι ουσίες που διαλύονται εύκολα, σε μεγάλη ποσότητα, ονομάζονται ευδιάλυτες. Τέτοια είναι η ζάχαρη στο νερό.
• Οι ουσίες που δεν διαλύονται ή διαλύονται ελάχιστα ονομάζονται δυσδιάλυτες.

Το ίδιο δεν διαλύεται παντού

Μια ουσία μπορεί να είναι ευδιάλυτη σε έναν διαλύτη και δυσδιάλυτη σε έναν άλλο. Αν προσπαθήσεις να ρίξεις χρώμα τροφίμων μέσα σε λάδι, θα δεις ότι μένει σαν σταγόνα και δεν απλώνεται. Μόλις όμως το ίδιο χρώμα φτάσει στο νερό, διαλύεται αμέσως και βάφει ομοιόμορφα όλο το νερό. Το χρώμα τροφίμων είναι, δηλαδή, ευδιάλυτο στο νερό αλλά δυσδιάλυτο στο λάδι.

Γι' αυτό, εκτός από το νερό, χρησιμοποιούμε και άλλους διαλύτες, όπως το οινόπνευμα, το ασετόν, η βενζίνη, το πετρέλαιο και το νέφτι. Αυτοί οι διαλύτες μπορούν να διαλύσουν ουσίες που το νερό δεν διαλύει, για παράδειγμα λάδια, βερνίκια και λεκέδες.

Πόσο γρήγορα γίνεται η διάλυση;

Μερικές φορές θέλουμε μια ουσία να διαλυθεί όσο πιο γρήγορα γίνεται — σκέψου πόσο βαρετό θα ήταν να περιμένεις πολλή ώρα για να λιώσει η ζάχαρη στον καφέ σου. Υπάρχουν τέσσερις παράγοντες που κάνουν τη διάλυση πιο γρήγορη. Ας τους δούμε έναν έναν.

1. Το μέγεθος των σωματιδίων

Αν βάλουμε στο ένα ποτήρι έναν ολόκληρο κύβο ζάχαρης και στο άλλο την ίδια ποσότητα σε μικρούς κόκκους, οι κόκκοι θα διαλυθούν πιο γρήγορα. Όσο μικρότερα είναι τα σωματίδια, τόσο πιο γρήγορη είναι η διάλυση. Αυτό συμβαίνει γιατί, όταν η ουσία είναι σε μικρά κομμάτια, μεγαλύτερο μέρος της έρχεται σε επαφή με το νερό, οπότε το νερό τη «πιάνει» πιο εύκολα.

2. Η θερμοκρασία

Αν συγκρίνουμε ζάχαρη σε κρύο νερό και ζάχαρη σε ζεστό νερό, στο ζεστό νερό η ζάχαρη διαλύεται πιο γρήγορα. Όσο μεγαλύτερη είναι η θερμοκρασία του διαλύτη, τόσο πιο γρήγορη η διάλυση. Στο ζεστό νερό τα σωματίδια κινούνται πιο γρήγορα και χτυπούν πιο έντονα την ουσία, οπότε τη διαλύουν πιο εύκολα. Να γιατί η ζάχαρη λιώνει πιο εύκολα σε ένα ζεστό ρόφημα παρά σε ένα κρύο.

3. Η ποσότητα του διαλύτη

Αν προσθέσουμε την ίδια ζάχαρη σε λίγο νερό και σε πολύ νερό, στο περισσότερο νερό η διάλυση γίνεται πιο γρήγορα. Όσο μεγαλύτερη είναι η ποσότητα του διαλύτη, τόσο πιο γρήγορα διαλύεται η ουσία, γιατί υπάρχει περισσότερος «χώρος» για να απλωθούν τα σωματίδια.

4. Η ανάδευση

Όταν ανακατεύουμε (αναδεύουμε) με ένα κουταλάκι, φέρνουμε συνεχώς νέο νερό σε επαφή με την ουσία και δεν την αφήνουμε να μαζευτεί στον πάτο. Έτσι η ανάδευση κάνει τη διάλυση πιο γρήγορη. Να γιατί ανακατεύουμε τον καφέ ή το τσάι μας!

Ας τα συγκεντρώσουμε όλα σε έναν πίνακα, ώστε να φαίνεται καθαρά πότε η διάλυση γίνεται πιο γρήγορη:

Τι κρατάμε από αυτή την ενότητα

• Το διάλυμα είναι ένα ομογενές μίγμα, όπου δεν ξεχωρίζουμε τα συστατικά του.
• Διαλύτης είναι η ουσία που διαλύει (η περισσότερη), και διαλυμένη ουσία αυτή που διαλύεται (η λιγότερη).
• Το διάλυμα έχει την ίδια φυσική κατάσταση με τον διαλύτη.
• Οι ουσίες που διαλύονται εύκολα λέγονται ευδιάλυτες και όσες δύσκολα δυσδιάλυτες· η ίδια ουσία μπορεί να διαλύεται σε έναν διαλύτη και όχι σε άλλον.
• Η διάλυση γίνεται πιο γρήγορη με μικρά σωματίδια, μεγαλύτερη θερμοκρασία, περισσότερο διαλύτη και ανάδευση.