محلول شیمیایی

محلول، در شیمی ، مخلوطی همگن از دو یا چند ماده در مقادیر نسبی است که می تواند به طور مداوم تا حدی که حد حلالیت نامیده می شود تغییر کند. 
ماهیت محلول
مایع موجود در محلول معمولاً حلال نامیده می شود و ماده اضافه شده را حل شونده می نامند. اگر هر دو جزء مایع باشند، تمایز اهمیت خود را از دست می دهد. 
محلول هایی که غلظت ماده حل شده آنها نسبتاً کم است ، محلول های رقیق نامیده می شوند و آنهایی که غلظت نسبتاً زیاد دارند ، محلول های غلیظ می گوییم.
هنگامی که آب یا هر حلالی تا آنجا که می تواند از هر ماده ای حل شود، یک محلول سیر شده است و غلظت آن برابر با انحلال پذیری ماده حل شونده موردنظر است. محلول سیرنشده دارای املاح کمتری نسبت به محلول قابل حل است. محلول های فراسیرشده حاوی املاح محلول بیشتری نسبت به محلول های سیرشده هستند و محلول های حل شده بیشتری نسبت به ظرفیت محلول در دمای معین حل می شونداین محلول حالت نیمه پایدار دارد و اگر مقدار بسیار کمی از ماده حل شونده خالص بدان افزوده شود ، مقداری از ماده حل شده که بیشتر از مقدار لازم برای سیر شدن محلول در آن وجود دارد رسوب می کند.

مشخصات محلول ها

•    ذرات املاح موجود در محلول را نمی توان با چشم غیر مسلح دید.
•    یک محلول باعث پراکندگی پرتوهای نور نمی شود .
•    در محلول املاح رسوب نخواهند کرد مگر اینکه بیش از حلالیت مخلوط اضافه شوند ، که در این مرحله مقدار اضافی در فاز جامد خود باقی می ماند که به آن بیش اشباع می گویند .
•    املاح از محلول را نمی توان با فیلتراسیون (یا مکانیکی) جدا کرد.
•    فقط از یک فاز تشکیل شده است.

انواع محلول ها

خواص مخلوط (مانند غلظت، دما و چگالی) را می توان به طور یکنواخت در حجم محلول توزیع کرد. معمولاًماده ای که در بیشترین مقدار وجود دارد حلال در نظر گرفته می شود. حلال ها می توانند گاز، مایع یا جامد باشند. 
مخلوط های گازی
اگر حلال گاز باشد، تنها گازها (غیر قابل تراکم) یا بخارات (قابل متراکم شدن) تحت مجموعه ای از شرایط معین حل می شوند. نمونه ای از محلول های گازی هوا (اکسیژن و سایر گازهای محلول در نیتروژن) است.حرکت براونی و هم زدن مولکولی دائمی مولکول های گاز، همگنی سیستم های گازی را تضمین می کند. 
محلول های مایع
اگر حلال مایع باشد، تقریباً تمام گازها، مایعات و جامدات قابل حل هستند.در زیر مثالهایی از محلول مایع بیان شده است:
•    گاز در مایع:
o    اکسیژن در آب
•    مایع در مایع:
o    نوشیدنی های الکلی در اصل محلول های اتانول در آب هستند.
•    جامد در مایع:
o    ساکارز ( شکر سفره ) در آب
محلول های موجود در آب به ویژه رایج هستند و محلول های آبی نامیده می شوند .محلول های غیر آبی زمانی هستند که حلال مایع درگیر آب نباشد. 
محلول های مایعی که همگن نیستند مانند : کلوئیدها ، سوسپانسیون‌ها ، امولسیون‌ها محلول در نظر گرفته نمی‌شوند.
محلول های جامد
اگر حلال جامد باشد، گازها، مایعات و جامدات قابل حل هستند.
•    گاز در جامدات:
o    هیدروژن در فلزات به ویژه در پالادیوم به خوبی حل می شود . این به عنوان وسیله ای برای ذخیره هیدروژن مورد مطالعه قرار گرفته است .
•    مایع در جامد:
o    جیوه در طلا ، تشکیل یک ملغمه
o    آب در نمک جامد یا شکر ، تشکیل مواد جامد مرطوب
o    هگزان در موم پارافین
•    جامد در جامد:
o    فولاد ، اساساً محلولی از اتم های کربن در یک ماتریس کریستالی از اتم های آهن
o    آلیاژهایی مانند برنز و بسیاری دیگر
انحلال پذیری
عمدتاً مقدار ماده ای که در حلال معینی حل میشود ، محدود است. انحلال پذیری یک ماده در یک حلال مخصوص در دمای معین ، بیشترین مقداری از آن ماده است که در مقدارمعینی از حلال حل می‌شود و یک سیستم پایدار به وجود می‌آورد. برای یک محلول معین ، مقدار ماده حل شده در واحد حجم حلال یا در واحد حجم محلول را غلظت ماده حل شده می گوییم.
میزان انحلال پذیری یک ماده حل شونده در یک حلال به طور قابل توجهی به ماهیت و قدرت نیروهای جاذبه بین ذرات حل شونده- حل شونده ، حلال- حلال، حل شده-حلال  بستگی دارد. بیشترین انحلال پذیری وقتی مشاهده می شود که این نیروها باهم در تطابق باشند.
آنتالپی انحلال
آنتالپی انحلال، یعنی مقدار H∆ که به هنگام تهیه محلول مشاهده می شود ، که در واقع این مقدار تفاضل انرژی لازم برای گسستن برخی از پیوند های شیمیایی یا برای غلبه بر جاذبه بین ذرات(حل شونده- حل شونده  و حلال- حلال) انرژی آزاد شده بر اثر تشکیل پیوند ها یا برقراری نیروهای جاذبه بین ذرات (حل شده-حلال) است. 
آبپوشی
در محلول های آبی فرایند برقراری جاذبه های حل شده- حلال را آبپوشی و انرژی آزاد شده در این فرآیند را آنتالپی آبپوشی می نامیم.
اثر دما و فشار بر انحلال پذیری 
اصل لوشاتلیه
با استفاده از اصل لوشاتلیه میتوان اثر تغییر دما بر روی انحلال پذیری یک ماده حل شونده را پیش بینی کرد. اگر فرایند انحلال گرماگیر باشد ، افزایش دما موجب افزایش انحلال پذیری می‌شود و اگر فرایند انحلال گرماده باشد ، افزایش دما منجر به کاهش انحلال پذیری میشود. 
قانون هنری
طبق قانون هنری اثر تغییر فشار بر روی انحلال پذیری مواد جامد و مایع معمولاً کم است. ولی انحلال پذیری یک گاز در یک محلول مایع با فشار جزئی آن در بالای محلول متناسب است. 
جداسازی محلول ها و اجزای آن ها 
فشار اسمزی 
فشار اسمزی یک محلول ، فشار ایجاد شده در فرایند عبور مولکول های حلال از غشاء نیمه تراوا ای است که دو محلول را از یکدیگر جدا می کند، جهت عبور این مولکول ها به سوی محلول غلیظ تر است.
تقطیر
تقطیر جداسازی اجزای سازنده یک محلول با روش تبخیرو تراکم است.اجزای سازنده محلول شامل دو جزء فرار را که از قانون رائول پیروی میکند میتوان با فرایند تقطیر جزء به جزء از هم جدا کرد.
قانون رائول
فشار بخار یک محلول برابر با مجموعه فشارهای جزئی و اجزای تشکیل دهنده آن محلول است. برای یک جزء فرار از یک محلول ایده آل ، قانون رائول میگوید که فشار جزئی برابر با حاصل ضرب فشار بخار آن جز به صورت خالص در کسر مولی آن جزء در محلول است. برای محلول های رقیق یک ماده حل شده غیر فرار در یک حلال فرار ، فشار بخار محلول برابر با فشار جزئی حلال است که از قانون رائول به دست می‌آید. در نتیجه ، فشار بخار ونقطه انجماد هر محلول پایین تر از حلال خالص و نقطه جوش محلول بالاتر از حلال خالص است. 
اندازه گیری غلظت محلول ها
غلظت هر جزء در یک محلول ممکن است بر حسب واحد وزن یا حجم یا بر حسب مول بیان شود. غلظت محلول ها بر حسب درصد وزنی ، کسر مولی(X) ، مولاریته(M) ، مولالیته(m) و نرمالیته(N) بیان می شود. که در زیر به تعریف هر یک از آن هم می پردازیم.
درصد وزنی یک ماده حل شده در یک محلول عبارت است از ۱۰۰ برابر نسبت جرم ماده حل شده به جرم کل محلول.
کسر موجودی هر جزء عبارت است از نسبت تعداد مول های آن جز به تعداد کل منهای تمام اجزای موجود در محلول.
مولاریته محلول عبارت است از تعداد مول های ماده حل شده در هر لیتر از محلول .
مولاریته محلول عبارت است از تعداد مول های ماده حل شده در یک کیلوگرم حلال.
نرمالیته یک محلول عبارت است از تعداد اکی والان  یا گرم یک ترکیب در یک لیتر محلول.
الکترولیت‌ها 
الکترولیت ها مواد حل شده هستند که به طور کامل یا به طور جزئی در محلولهای آبی تبدیل به یون می‌شوند از این رو رسانایی محلول الکترولیت ها بیشتر از آب خالص است. الکترولیت های قوی به صورت کاملاً یونی هستند ولی الکترولیت های ضعیف به طور کامل تبدیل به یون می شوند. محلول الکترولیت ها و محلول مواد مولکولی خواص قضاتی متفاوتی دارند زیرا از انحلال یک مول الکترولیت در آب ، بیش از یک مورد از ذرات یونی حاصل می شود.