Verschillen tussen een verbinding en een vaste oplossing

Als je aan een oplossing denkt, is meestal een stof opgelost in water het eerste dat in je opkomt. Sommige vaste oplossingen bevatten echter combinaties van metalen waarbij het ene metaal in het andere is opgelost. Legeringen zoals messing zijn veelvoorkomende voorbeelden die je in het dagelijks leven tegenkomt. Vaste oplossingen moeten niet worden verward met chemische verbindingen, die zich in een aparte en meer specifieke categorie bevinden.

Een vaste oplossing is homogeen, wat betekent dat de samenstelling overal min of meer hetzelfde is. Vaste oplossingen vormen het meest waarschijnlijk wanneer zowel het opgeloste metaal als het oplosmiddelmetaal atomen hebben van vergelijkbare grootte, kristalstructuur en elektronegativiteit. Elektronegativiteit is een maat voor de mate waarin een element elektronen "opslokt" wanneer het wordt gecombineerd met andere elementen. Er kunnen zich twee soorten vaste oplossingen vormen. In een vervangende vaste stof vervangen opgeloste atomen de oplosmiddelatomen in het kristalrooster. In een interstitiële vaste oplossing daarentegen zijn de atomen van het oplosmiddelmetaal groter dan de opgeloste stof en passen de opgeloste atomen in de openingen of interstitiële ruimten tussen de oplosmiddelatomen.

Een verbinding bevat atomen van meer dan één element in een vaste verhouding tot elkaar. Water heeft bijvoorbeeld altijd twee keer meer waterstofatomen dan zuurstof. Bovendien zijn de atomen in een verbinding met elkaar verbonden door bindingen, d.w.z. interacties die de atomen van de verbinding bij elkaar houden. De atomen hebben een duidelijke relatie met elkaar in termen van hoe ze in de ruimte zijn gerangschikt.

De componenten van een mengsel kunnen met fysieke middelen worden gescheiden, terwijl de componenten van een verbinding alleen kunnen worden gescheiden door chemische reacties die breken en/of bindingen vormen. Als je bijvoorbeeld ijzervijlsel en vuil mengt, heb je een mengsel dat je met een magneet kunt scheiden. De chemische samenstelling van het ijzervijlsel en het vuil is niet veranderd. Als je water echter wilt splitsen in waterstof en zuurstof, moet je de chemische bindingen verbreken die de watermoleculen bij elkaar houden. Een vaste oplossing is een soort mengsel dat met fysieke middelen kan worden gescheiden, dus het valt niet in dezelfde categorie als een verbinding.

De atomen in een verbinding zijn altijd in een vaste verhouding aanwezig, maar de atomen in een vaste oplossing kunnen in een variabele verhouding aanwezig zijn. Niet alle legeringen van bijvoorbeeld messing hebben hetzelfde zink- en kopergehalte. Bovendien, terwijl de vaste oplossing dezelfde kristalstructuur heeft als de zuivere vaste stof, is de ruimtelijke rangschikking van de atomen niet onveranderlijk zoals in een verbinding. Een watermolecuul heeft altijd dezelfde ruimtelijke ordening voor zijn samenstellende atomen. De atomen in een vaste oplossing kunnen echter op verschillende plaatsen door elkaar worden vervangen.