Otopine

Otapanje kuhinjske soli u vodi

Prave otopine su homogene smjese dvaju ili više sastojaka pri čemu je jedan sastojak u velikom suvišku (otapalo). Tvari koje nisu u suvišku su otopljene tvari ili soluti. Jedinke (atomi, ioni, molekule) soluta su međusobno izolirane zbog velike većine molekula otapala, tako da otapalo diktira svojstva otopljenih tvari u otopini.

Uobičajeni primjeri su kuhinjska sol ili šećer koji su krutine otopljeni u vodi koja je tekućina. U tekućinama se također mogu otapati i plinovi, npr. ugljikov dioksid i kisik u vodi, dok se između sebe plinovi miješaju bez ograničenja. Primjeri krutih otopina su mnoge slitine i minerali. Sposobnost otapanja tvari u nekom otapalu naziva se topljivost.

Vrste otopina

Sve otopine možemo podijeliti u tri disperzna sustava prema otopljenim ili raspršenim česticama:

Naziv sustava	Veličina čestica	Primjer
Suspenzija	> 200 nm	mutna riječna voda
Koloidna otopina	1 - 200 nm	mlijeko, citoplazma
Prava otopina	<1 nm	morska voda, vino

Otapalo i otopljena tvar

Osnovno je svojstvo svih pravih otopina homogen sastav, što znači da npr. otopina etanola u vodi u svakom svom djeliću ima jednak sastav, odnosno da je svuda u otopini omjer broja molekula etanola i vode stalan. U otopinama valja razlikovati otapalo i otopljenu tvar. Ako su otapalo i otopljena tvar tekućine, otapalom se najčešće naziva onaj sastojak kojeg u otopini ima više. Inače, pod otapalom se razumije tekućina, a pod otopljenom tvari kruta ili plinovita tvar koja se u toj tekućini otapa.

Od svih tekućina voda je najčešće i najzanimljivije otapalo. Otopine u kojima je otapalo voda zovu se vodene otopine. Otopine koje sadrže relativno velike količine otopljene tvari zovu se koncentrirane, a one koje sadrže malo otopljene tvari razrijeđene otopine. Iskustvo nas uči da se neke tekućine međusobno miješaju u svakom omjeru, a da se neke uopće ne miješaju. Na primjer, etanol ili obični alkohol, glicerol, "antifriz", tekući detergenti, octena kiselina i mnoge druge tekućine miješaju se s vodom u svakom omjeru. Benzin, loživo ulje, motorno ulje, maslinovo i suncokretovo ulje ne miješaju se s vodom.

Topljivost tvari u otapalima

Voda je uobičajeno ali istovremeno vrlo osobito otapalo. Molekule vode su dipoli među kojima djeluje vodikova veza te je voda najpolarnije otapalo. Neka druga otapala su također polarna (alkoholi), slabo polarna (eteri) ili nepolarna (ugljikovodici). U vodi se zato dobro otapaju polarne odnosno ionske tvari, građene od nabijenih čestica iona a to su razne soli, kiseline, hidroksidi, dok se nepolarne tvari (jod, sumpor) ne otapaju ili ne miješaju (ugljikovodici, ulja). Obrnuto u nepolarnim ili slabo polarnim otapalima (ugljikovodici, eteri) slabo se otapaju ionske tvari a dobro se otapaju nepolarne kovalentne tvari (ulja, masti). Zato je postavljeno "zlatno pravilo" otapanja:

"Slično se otapa u sličnom!"

Također vrijedi opčenito: topljivost krutih tvari raste porastom temperature otapala dok topljivost plinova pada.

Otopine prema zasićenosti

Otopine prema količini sastojaka dijelimo na nezasićene,zasićene i prezasićene. Nezasićena je ona otopina koja pri određenoj temperaturi u danoj masi otapala sadrži manje otopljene tvari nego zasićena. Zasićena je ona otopina u kojoj se u zadanoj masi otapala i pri danoj temperaturi ne može otopiti više tvari. Prezasićena otopina sadrži pri danoj temperaturi više otopljenih tvari od zasićene otopine.Zato je otopina vrlo nestabilna.

Iskazivanje sastava otopina

Sastav otopina može se izraziti na razne načine: omjerima, udjelima, koncentracijama i molalnošću.

Podrobniji članak o temi: Stehiometrija