OVERMÆTTET OPLØSNING: EGENSKABER, KLARGØRING, EKSEMPLER - KEMI - 2025

Den overmættede opløsning er en, hvor opløsningsmidlet er opløst mere opløst, end det kan opløses ved mætningsbalance. Alle har til fælles mætningens ligevægt med den forskel, at dette i nogle opløsninger nås ved lavere eller højere koncentrationer af opløst stof.

Det opløste stof kan godt være et fast stof, såsom sukker, stivelse, salte osv.; eller fra en gas, såsom CO ₂ i kulsyreholdige drikkevarer. Anvendelse af molekylær ræsonnement omgiver opløsningsmiddelmolekylerne de i opløst stof og søger at åbne rum imellem sig for at holde mere af opløsningen.

Der kommer således et tidspunkt, hvor opløsningsmiddel-opløst affinitet ikke kan overvinde manglen på plads, idet mætningens ligevægt mellem krystallen og dets omgivelser (opløsningen) etableres. På dette tidspunkt betyder det ikke noget, hvor meget krystaller der formales eller rystes: opløsningsmidlet kan ikke længere opløses mere opløst.

Hvordan "tvinger" opløsningsmidlet til at opløse mere opløsningsmiddel? Gennem en stigning i temperatur (eller tryk, i tilfælde af gasser). På denne måde øges molekylvibrationer, og krystallen begynder at give mere af dens molekyler til opløsning, indtil den opløses fuldstændigt; dette er, når det siges, at opløsningen er overmættet.

Det øverste billede viser en overmættet natriumacetatopløsning, hvis krystaller er produktet af genoprettelse af mætningens ligevægt.

Teoretiske aspekter

Mætning

Opløsningerne kan være sammensat af en sammensætning, der inkluderer stofstilstande (fast, flydende eller gasformig); de har dog altid en enkelt fase.

Når opløsningsmidlet ikke helt kan opløse opløsningen, observeres en anden fase som en konsekvens. Denne kendsgerning afspejler mætningens balance; Men hvad handler denne balance?

Iionerne eller molekylerne interagerer og danner krystaller, hvilket forekommer mere sandsynligt, da opløsningsmidlet ikke kan holde dem fra hinanden længere.

På overfladen af ​​glasset kolliderer dets komponenter for at klæbe til det, eller de kan også omgi sig med opløsningsmiddelmolekyler; nogle kommer af, nogle stikker. Ovenstående kan repræsenteres ved følgende ligning:

Fast <=> opløst fast stof

I fortyndede opløsninger er "ligevægten" meget langt til højre, fordi der er så meget plads til rådighed mellem opløsningsmiddelmolekylerne. På den anden side kan opløsningsmidlet i koncentrerede opløsninger stadig opløses opløst, og det faste stof, der tilsættes efter omrøring, opløses.

Når ligevægten er nået, skal partiklerne af det tilsatte faste stof, så snart de opløses i opløsningsmidlet og andre i opløsning, "komme ud" for at åbne rummet og tillade deres inkorporering i væskefasen. Således går opløsningen frem og tilbage fra den faste fase til den flydende fase med den samme hastighed; når dette sker, siges opløsningen at være mættet.

oversaturation

For at tvinge ligevægten til opløsningen af ​​mere fast skal den flydende fase åbne molekylært rum, og til dette er det nødvendigt at stimulere den energisk. Dette får opløsningsmidlet til at give mere opløst stof, end det normalt kan under omgivelsestemperatur og trykforhold.

Når først bidraget fra energi til den flydende fase er ophørt, forbliver den overmættede opløsning metastabil. I tilfælde af forstyrrelse kan det derfor ødelægge dens ligevægt og forårsage krystallisation af overskydende opløst stof, indtil det når mættet ligevægt igen.

For eksempel, givet et opløst stof, der er meget opløseligt i vand, tilsættes en vis mængde af det, indtil det faste stof ikke kan opløses. Derefter påføres varme på vandet, indtil opløsningen af ​​det resterende faste stof er garanteret. Den overmættede opløsning fjernes og får lov til at afkøle.

Hvis afkøling er meget pludselig, vil krystallisation ske øjeblikkeligt; fx tilføje lidt is til den overmættede opløsning.

Den samme virkning kunne også observeres, hvis en krystal af den opløselige forbindelse blev kastet i vandet. Dette tjener som en nukleasionsbærer for de opløste partikler. Krystallen vokser ved at akkumulere mediets partikler, indtil den flydende fase er stabiliseret; det vil sige indtil opløsningen er mættet.

egenskaber

I overmættede opløsninger er grænsen, i hvilken mængden af ​​opløst stof ikke længere er opløst af opløsningsmidlet, overskredet; derfor har denne type opløsning et overskud af opløst stof og har følgende egenskaber:

-De kan eksistere med deres komponenter i en enkelt fase, som i vandige eller gasformige opløsninger, eller til stede som en blanding af gasser i et flydende medium.

-Ved opløsning af mætning vil det opløste stof, der ikke er opløst, krystallisere eller præcipitere (danner et uorganiseret fast stof, uren og uden strukturelle mønstre) let i opløsningen.

-Det er en ustabil løsning. Når overskydende uopløst opløst stof udfældes, er der en frigivelse af varme, der er proportional med mængden af ​​bundfald. Denne varme genereres ved den lokale eller på stedet kollision af de krystalliserende molekyler. Fordi det stabiliserer, skal det nødvendigvis frigive energi i form af varme (i disse tilfælde).

-Nogle fysiske egenskaber såsom opløselighed, densitet, viskositet og brydningsindeks afhænger af den temperatur, volumen og tryk, som opløsningen udsættes for. Af denne grund har det forskellige egenskaber end dets respektive mættede opløsninger.

Hvordan forbereder du dig?

Der er variabler i fremstillingen af ​​opløsninger, såsom typen og koncentrationen af ​​opløsningen, volumen af ​​opløsningsmiddel, temperaturen eller trykket. Ved at modificere en af ​​disse kan en overmættet opløsning fremstilles ud fra en mættet.

Når opløsningen når en tilstand af mætning og en af ​​disse variabler ændres, kan en overmættet opløsning opnås. Generelt er den foretrukne variabel temperatur, skønt den også kan være tryk.

Hvis en overmættet opløsning underkastes langsom fordampning, mødes det faste partikler og kan danne en viskøs opløsning eller en hel krystal.

Eksempler og applikationer

-Der er en lang række salte, hvormed overmættede opløsninger kan opnås. De er blevet brugt i lang tid industrielt og kommercielt og har været genstand for omfattende forskning. Anvendelser inkluderer natriumsulfatopløsninger og vandige kaliumdichromatopløsninger.

-Saturumættede opløsninger dannet af sukkerholdige opløsninger, såsom honning, er andre eksempler. Fra disse tilberedes slik eller sirup, der har en vital betydning i fødevareindustrien. Det skal bemærkes, at de også anvendes i den farmaceutiske industri til fremstilling af nogle lægemidler.

Referencer

1. Kemikompagnen for lærere på mellemskolevidenskab. Løsninger og koncentration.. Hentet den 7. juni 2018 fra: ice.chem.wisc.edu
2. K. Taimni. (1927). Viskositeten af ​​overmættede løsninger. JEG. Journal of Physical Chemistry 32 (4), 604-615 DOI: 10.1021 / j150286a011
3. Szewczyk, W. Sokolowski og K. Sangwal. (1985). Nogle fysiske egenskaber ved mættede, overmættede og undermættede vandige kaliumbichromatopløsninger. Journal of Chemical & Engineering Data 30 (3), 243-246. DOI: 10.1021 / je00041a001
4. Wikipedia. (2018). Overmætning. Hentet den 8. juni 2018 fra: en.wikipedia.org/wiki/Supersaturation
5. Roberts, Anna. (24. april 2017). Sådan fremstilles en overmættet løsning. Sciencing. Hentet den 8. juni 2018 fra: sciencing.com
6. TutorVista. (2018). Overmættet opløsning. Hentet den 8. juni 2018 fra: chemistry.tutorvista.com
7. Neda Glisovic. (25. maj 2015). Kristalizacija.. Hentet den 8. juni 2018 fra: commons.wikimedia.org