Keemiline segu: määratlus, tüübid ja näited

Keemiline segu: selge määratlus, homogeensed ja heterogeensed tüübid, kolloidid, lahused ja suspensioonid ning praktilised näited igapäevaelust ja laborist.

Keemias on segu aine, mis koosneb kahest või enamast lihtsamast ainest. Need ained võivad olla keemilised elemendid või ühendid. Segud võivad koosneda vedelatest, tahkete ainete või gaaside segudest.

Segu ei ole sama, mis ühend, mis koosneb kahest või enamast omavahel ühendatud aatomist. Näiteks gaaside vesiniku ja lämmastiku segu sisaldab vesinikku ja lämmastikku, mitte aga ammoniaaki, mis koosneb vesiniku ja lämmastiku aatomitest.

Segusid, mille eri osad on kergesti eristatavad, nimetatakse heterogeenseteks, segusid, mille puhul see ei ole võimalik, nimetatakse homogeenseteks. Kolmandat vormi nimetatakse kolloidiks.

Kui segu üks aine lahustub teises, nimetatakse seda lahuseks. Näiteks kui suhkur pannakse vette, moodustab see segu, mis seejärel lahustub ja moodustab lahuse. Kui see ei lahustu, nimetatakse seda suspensiooniks.

Tahked ained võivad olla ka segud. Sulamid on segud. Paljud pinnase ja kivimite liigid on erinevate mineraalide segud. Seega koosneb segu kahest või enamast elemendist ja/või ühendist, mis ei ole keemiliselt ühendatud.

Segude põhiliigid ja näited

• Homogeensed segud (lahused) – komponendid on ühtlaselt jaotunud ning üksikuid faase ei eristu. Näide: sool vesi (lahus), õhk (gaasiline homogeenne segu suurel skaalal).
• Heterogeensed segud – eri osad on selgelt eristatavad. Näide: liivavesi, õli ja vesi eraldi kihid.
• Kolloidid – keskmine vorm, kus osakesed on peenikesed (10–1000 nm) ja ei sadene kiiresti, kuid nad hajutavad valgust (Tyndalli efekt). Näide: piim, udus olev veeosakeste jaotumine.
• Suspensioonid – tahked osakesed on vedelikus hajutatud, kuid lõpuks settivad (nt muda vees).
• Emulsioonid – kaks üksteisse mittelahustuvat vedelikku (nt õli vesifaasis), sageli stabiilsuse parandamiseks kasutatakse emulgaatoreid (näiteks majonees).
• Sulamid ja legeerid – tahked metallilised segud (nt pronks, messing), millel on parendatud omadused võrreldes puhaste metallidega.

Segude eristamise ja lahutamise meetodid

Segude komponente saab eraldada tema füüsikaliste omaduste alusel. Peamised meetodid:

• Filtreerimine – tahke ja vedela faasi eraldamiseks (nt liiv veest).
• Destilleerimine – komponentide eraldamine keemispunktide erinevuse alusel (nt alkohol ja vesi).
• Kristallimine – lahuses kontsentratsioonide muutmisel tekivad puhaste ühendite kristallid.
• Sentrifuugimine – tihedate osakeste eemaldamine suure kiirusega pöörlemise abil (nt biokeemias).
• Ujuklahutused ja ekstraheerimine – lahusti abil ühendi üle viimine ühest faasist teise.
• Kromatograafia – komponentide lahutamine erineva jaotumise alusel statsionaarse ja mobiilse faasi vahel.

Kontsentratsioon ja omadused

Segude koostist kirjeldatakse mitmete näitajatega: massiprotsent, molaarne kontsentratsioon (mol/l ehk molaarus), molaalsus (mol/kg), molaarne fraktsioon jpm. Segude füüsikalised omadused (tihedus, viskoossus, keemistemperatuur) sõltuvad komponentide suhtest ja vahel ka interaktsioonidest nende vahel.

Kolloidide puhul on iseloomulikud nähtused Tyndalli efekt (valguse hajumine) ja Brown'i liikumine (mikroskoopiliste osakeste juhuslik liikumine vedelikus või gaasis), mis aitavad eristada kolloide lahustest ja suspensioonidest.

Rakendused ja tähtsus

Segud on igapäevaelus ja tööstuses laialdaselt kasutusel: toiduained (emulsioonid, lahused), farmaatsia (lahused, suspensioonid), metallurgia (sulamid ja legeerid), keskkonnateadus (saastunud vee puhastamine), keemiatööstus ning paljud laboriprotseduurid. Segude mõistmine ja kontrollimine on oluline nii tootmise kui ka keskkonnakaitse jaoks.

Lühikokkuvõte

Segu on füüsikaline kooslus kahest või enamast aineosast, mis säilitavad oma keemilised omadused. Segud võivad olla homogeened või heterogeensed, nende eristamiseks ja komponentide eraldamiseks kasutatakse erinevaid füüsikalisi meetodeid. Sulamid, pinnas ja enamik igapäevaseid vedelikke on segud ning nende omadusi saab muuta ja kasutada vastavalt vajadusele.

Otsing