Kiedy myślisz o rozwiązaniach, zwykle pierwszą rzeczą, która przychodzi ci na myśl, jest substancja rozpuszczona w wodzie. Jednak niektóre roztwory stałe zawierają kombinacje metali, w których jeden metal został rozpuszczony w drugi. Stopy takie jak mosiądz są typowymi przykładami, z którymi spotykasz się w życiu codziennym. Roztworów stałych nie należy mylić ze związkami chemicznymi, które należą do odrębnej i bardziej szczegółowej kategorii.
Solidne rozwiązania
Stały roztwór jest jednorodny, co oznacza, że jego skład jest mniej więcej taki sam w całym tekście. Roztwory stałe są najbardziej prawdopodobne, gdy zarówno metal rozpuszczony, jak i metal rozpuszczalnika mają atomy o podobnej wielkości, strukturze krystalicznej i elektroujemności. Elektroujemność jest miarą stopnia, w jakim element „zagarnia” elektrony w połączeniu z innymi pierwiastkami. Mogą tworzyć się dwa rodzaje stałych roztworów. W substytucyjnym ciele stałym atomy substancji rozpuszczonej zastępują atomy rozpuszczalnika w sieci krystalicznej. Natomiast w śródmiąższowym roztworze stałym atomy metalu rozpuszczalnika są większe niż substancji rozpuszczonej, a atomy substancji rozpuszczonej pasują do przerw lub przestrzeni śródmiąższowych między atomami rozpuszczalnika.
Związki
Związek zawiera atomy więcej niż jednego pierwiastka w stałej proporcji do siebie. Na przykład woda ma zawsze dwa razy więcej atomów wodoru niż tlenu. Co więcej, atomy w związku są połączone wiązaniami, tj. oddziaływaniami, które utrzymują atomy związku razem. Atomy mają ze sobą określony związek, jeśli chodzi o sposób ich ułożenia w przestrzeni.
Mieszaniny i związki
Składniki mieszaniny można rozdzielić środkami fizycznymi, podczas gdy składniki związku można rozdzielić jedynie za pomocą reakcji chemicznych, które rozrywają i/lub tworzą wiązania. Jeśli na przykład zmieszasz opiłki żelaza i brud, otrzymasz mieszankę, którą możesz oddzielić za pomocą magnesu. Skład chemiczny opiłków żelaza i brudu nie uległ zmianie. Jeśli jednak chcesz rozbić wodę na wodór i tlen, musisz zerwać wiązania chemiczne, które łączą cząsteczki wody. Roztwór stały to rodzaj mieszaniny, którą można rozdzielić fizycznie, więc nie należy do tej samej kategorii co związek.
Więcej różnic
Atomy w związku są zawsze obecne w ustalonym stosunku, ale atomy w roztworze stałym mogą być obecne w zmiennym stosunku. Na przykład nie wszystkie stopy mosiądzu mają taką samą zawartość cynku i miedzi. Co więcej, chociaż roztwór stały ma taką samą strukturę krystaliczną jak czyste ciało stałe, przestrzenny układ atomów nie jest niezmienny jak w związku. Cząsteczka wody ma zawsze taki sam układ przestrzenny dla swoich atomów składowych. Jednak atomy w roztworze stałym mogą się w różnych miejscach zastępować.