Roztok

Rozbalit box

Obsah boxu

Šablona:Infobox - chemie Roztok je homogenní směs dvou nebo více chemicky čistých látek. Skládá se z rozpouštědla (látky, která je v nadbytku a rozpouští ostatní složky) a jedné nebo více rozpuštěných látek. Částice rozpuštěné látky jsou v roztoku rozptýleny na molekulární, atomární nebo iontové úrovni, a proto je nelze opticky rozlišit ani oddělit běžnou filtrací.

Roztoky jsou fundamentálním konceptem v chemii, biologii i v každodenním životě. Většina chemických reakcí probíhá právě v roztocích.

🧪 Definice a základní pojmy

Základními složkami každého roztoku jsou:

• Rozpouštědlo (lat. solvens): Látka, která je v roztoku obvykle v největším množství a ve které se ostatní látky rozpouštějí. Nejběžnějším rozpouštědlem je voda, takové roztoky se nazývají vodné roztoky. Dalšími běžnými rozpouštědly jsou ethanol, aceton nebo benzen.
• Rozpuštěná látka (lat. solutum): Látka nebo látky, které jsou v rozpouštědle rozptýleny. Mohou být v pevném, kapalném i plynném skupenství.

Proces tvorby roztoku se nazývá rozpouštění. Jedná se o fyzikální děj, při kterém dochází k interakci mezi částicemi rozpouštědla a rozpuštěné látky. U polárních rozpouštědel (jako je voda) dochází k procesu zvanému solvatace (v případě vody hydratace), kdy molekuly rozpouštědla obalují částice rozpuštěné látky.

⚙️ Vlastnosti roztoků

Roztoky mají specifické vlastnosti, které se liší od vlastností čistého rozpouštědla. Mezi nejdůležitější patří:

• Homogenita: Všechny části roztoku mají stejné složení a vlastnosti.
• Průhlednost: Pravé roztoky jsou obvykle průhledné, i když mohou být barevné (např. roztok manganistanu draselného).
• Nemožnost separace filtrací: Částice rozpuštěné látky jsou tak malé, že projdou běžným filtrem. K oddělení složek je nutné použít metody jako destilace, krystalizace nebo chromatografie.
• Koligativní vlastnosti: Jsou to vlastnosti, které závisí pouze na počtu částic rozpuštěné látky, nikoli na jejich chemické povaze. Patří sem:

   *   Zvýšení teploty varu (ebulioskopie): Roztok má vyšší bod varu než čisté rozpouštědlo.
   *   Snížení teploty tání (kryoskopie): Roztok tuhne při nižší teplotě než čisté rozpouštědlo (např. solení silnic v zimě).
   *   Osmotický tlak: Tlak, který je nutný k zastavení pronikání rozpouštědla přes polopropustnou membránu do roztoku.

📊 Dělení roztoků

Roztoky lze klasifikovat podle několika kritérií.

🌡️ Podle skupenství

Roztoky nemusí být jen kapalné. Skupenství roztoku je určeno skupenstvím rozpouštědla.

Rozpouštědlo	Rozpuštěná látka	Příklad
Plynné	Plyn	Vzduch (kyslík a další plyny v dusíku)
Kapalné	Plyn	Sycený nápoj (oxid uhličitý ve vodě)
	Kapalina	Líh ve vodě, ocet (kyselina octová ve vodě)
	Pevná látka	Cukr nebo kuchyňská sůl ve vodě
Pevné	Kapalina	Amalgám (rtuť v jiném kovu, např. stříbře)
	Pevná látka	Slitiny kovů, např. bronz (cín v mědi) nebo mosaz (zinek v mědi)

📈 Podle nasycenosti

Podle množství rozpuštěné látky vzhledem k její rozpustnosti při dané teplotě dělíme roztoky na:

• Nenasycený roztok: Obsahuje méně rozpuštěné látky, než kolik je schopno se při dané teplotě rozpustit. V takovém roztoku se může rozpustit další množství dané látky.
• Nasycený roztok: Obsahuje maximální možné množství rozpuštěné látky při dané teplotě. Je v rovnováze s nerozpuštěnou pevnou fází.
• Přesycený roztok: Obsahuje více rozpuštěné látky, než odpovídá její rozpustnosti při dané teplotě. Jedná se o nestabilní (metastabilní) stav, který lze připravit například ochlazením nasyceného roztoku. I malý podnět (např. vhození krystalku) může vyvolat rychlou krystalizaci přebytečné látky.

🔬 Podle velikosti částic

Podle velikosti rozptýlených částic dělíme disperzní soustavy do tří kategorií:

• Pravé roztoky: Velikost částic je menší než 1 nm. Jsou opticky čiré a stabilní. Příkladem je slaná voda.
• Koloidní roztoky (soly): Velikost částic se pohybuje mezi 1 nm a 1000 nm. Částice nelze vidět mikroskopem, ale projevují se Tyndallovým jevem (rozptyl světla). Příkladem je mléko, krevní plazma nebo želatina.
• Suspenze a emulze: Velikost částic je větší než 1000 nm. Jsou to heterogenní směsi, které jsou nestabilní a jejich složky se časem oddělují (sedimentují nebo se vytvářejí vrstvy). Příkladem suspenze je písek ve vodě, příkladem emulze je olej ve vodě.

⚡ Podle elektrické vodivosti

• Elektrolyty: Roztoky, které vedou elektrický proud. Obsahují volně pohyblivé ionty. Vznikají rozpouštěním iontových sloučenin (solí, kyselin, zásad) v polárních rozpouštědlech. Příkladem je roztok NaCl ve vodě.
• Neelektrolyty: Roztoky, které nevedou elektrický proud. Rozpuštěná látka v roztoku neštěpí na ionty (nedisociuje). Příkladem je roztok cukru ve vodě.

⚖️ Koncentrace roztoků

Koncentrace vyjadřuje množství rozpuštěné látky v daném množství roztoku nebo rozpouštědla. Existuje několik způsobů jejího vyjádření:

• Hmotnostní zlomek (w): Poměr hmotnosti rozpuštěné látky k celkové hmotnosti roztoku. Často se vyjadřuje v procentech (hmotnostní procento).
• Objemový zlomek (φ): Poměr objemu rozpuštěné látky k celkovému objemu roztoku. Běžně se používá u kapalných a plynných směsí (např. obsah alkoholu v nápojích).
• Molární koncentrace (molarita, c): Množství látkového množství (v molech) rozpuštěné látky v jednom litru roztoku. Jednotkou je mol/dm³. Je to nejčastěji používaná koncentrace v chemii.
• Molalita (molální koncentrace, cm): Množství látkového množství rozpuštěné látky v jednom kilogramu rozpouštědla. Na rozdíl od molarity není závislá na teplotě.

🌍 Význam a využití

Roztoky jsou všudypřítomné a mají zásadní význam v mnoha oblastech:

• Příroda: Mořská voda je komplexní roztok solí. Tělní tekutiny jako krev, míza nebo moč jsou vodné roztoky nezbytné pro životní procesy.
• Průmysl: Většina chemických výrob a syntéz probíhá v roztocích. Používají se při výrobě hnojiv, plastů, léčiv, barev a v potravinářství.
• Domácnost: Čisticí prostředky, nápoje (káva, čaj, limonáda), ocet nebo slané nálevy jsou běžnými příklady roztoků.
• Lékařství: Infuzní roztoky, sirupy proti kašli a další léky jsou podávány ve formě roztoků pro snadnější vstřebávání v těle.
• Věda a výzkum: Roztoky o přesné koncentraci jsou základem pro analytickou chemii a laboratorní experimenty.

💡 Pro laiky

Představte si, že si sladíte čaj. Horká voda je rozpouštědlo. Když do ní nasypete cukr (rozpuštěná látka) a zamícháte, krystalky cukru zmizí. Rozdělily se na tak malé částečky (jednotlivé molekuly), že je okem nevidíte a jsou rovnoměrně rozmístěny v celém objemu čaje. Vznikl tak roztok. Čaj je sladký, ať se napijete z vrchu nebo ze dna hrnku – to je důkaz, že je to homogenní směs.

Pokud byste do vody nasypali písek a zamíchali, písek by se nerozpustil. Jen by se ve vodě vznášel a po chvíli by klesl na dno. To není roztok, ale suspenze. Podobně mléko není pravý roztok – tukové kapičky jsou v něm jen rozptýlené, což je příklad koloidního roztoku.

Šablona:Aktualizováno