- Teoretiska aspekter
- Mättnad
- mättnad
- egenskaper
- Hur förbereder du dig?
- Exempel och applikationer
- referenser
Den övermättade lösningen är en i vilken lösningsmedlet har upplösts mer lösta ämnen än det kan upplösas vid mättningsjämvikt. Alla har gemensamt mättningsbalansen, med skillnaden att i vissa lösningar uppnås detta vid lägre eller högre koncentrationer av löst ämne.
Det lösta ämnet kan mycket väl vara ett fast ämne, såsom socker, stärkelse, salter osv.; eller från en gas, såsom CO 2 i kolsyrade drycker. Med användning av molekylär resonemang omger lösningsmedelsmolekylerna de i lösta ämnet och försöker öppna utrymmet mellan sig för att hålla mer av det lösta ämnet.
Således kommer det en tid då lösningsmedelslösta affiniteten inte kan övervinna bristen på utrymme, vilket upprättar mättningsbalansen mellan kristallen och dess omgivningar (lösningen). Just nu spelar det ingen roll hur mycket kristallerna mals eller skakas: lösningsmedlet kan inte längre lösa upp mer löst ämne.
Hur "tvingas" lösningsmedlet att lösa upp mer löst ämne? Genom en ökning av temperaturen (eller trycket, för gaser). På detta sätt ökar molekylvibrationerna och kristallen börjar ge mer av sina molekyler till upplösning, tills den upplöses fullständigt; detta är när lösningen sägs vara övermättad.
Den övre bilden visar en övermättad natriumacetatlösning, vars kristaller är produkten av återställande av mättningsjämvikt.
Teoretiska aspekter
Mättnad
Lösningarna kan bestå av en komposition som inkluderar ämnena (fast, flytande eller gasformigt); emellertid har de alltid en enda fas.
När lösningsmedlet inte helt kan lösa upp det lösta ämnet, observeras en annan fas som en följd. Detta faktum återspeglar mättnadsbalansen; Men vad handlar den här balansen om?
Jonerna eller molekylerna samverkar och bildar kristaller, vilket förekommer mer sannolikt eftersom lösningsmedlet inte kan hålla dem isär längre.
På glasets yta kolliderar dess komponenter för att vidhäfta det, eller så kan de också omge sig med lösningsmedelmolekyler; några kommer av, några sticker. Ovanstående kan representeras av följande ekvation:
Fast <=> löst fast ämne
I utspädda lösningar är "jämvikten" mycket långt till höger, eftersom det finns mycket utrymme tillgängligt mellan lösningsmedelsmolekylerna. Å andra sidan, i koncentrerade lösningar kan lösningsmedlet fortfarande lösa lösta ämnen, och det fasta ämnet som tillsätts efter omröring kommer att lösa upp.
När jämvikt har uppnåtts måste partiklarna i det tillsatta fasta ämnet så snart de upplöses i lösningsmedlet och andra, i lösning, "komma ut" för att öppna utrymmet och tillåta att de införlivas i vätskefasen. Således går lösta ämnet fram och tillbaka från den fasta fasen till vätskefasen med samma hastighet; när detta händer sägs lösningen vara mättad.
mättnad
För att tvinga jämvikten till upplösning av mer fast substans måste den flytande fasen öppna molekylärt utrymme, och för detta är det nödvändigt att stimulera den energiskt. Detta får lösningsmedlet att tillföra mer löst ämne än det normalt kan under omgivningstemperatur och tryckförhållanden.
När bidraget av energi till vätskefasen har upphört förblir den övermättade lösningen metastabil. Därför kan det i händelse av störningar bryta dess jämvikt och orsaka kristallisation av överskott av lösta ämnen tills det når mättningsjämvikt igen.
Till exempel, med tanke på ett löst ämne som är mycket lösligt i vatten, tillsätts en viss mängd tills det fasta ämnet inte kan upplösas. Därefter appliceras värme på vattnet tills upplösningen av det återstående fasta materialet är garanterat. Den övermättade lösningen avlägsnas och får svalna.
Om kylningen är mycket plötslig kommer kristallisering att ske direkt; till exempel lägga till lite is till den övermättade lösningen.
Samma effekt kunde också observeras om en kristall av den lösliga föreningen kastades i vattnet. Detta tjänar som ett kärnbildningsstöd för de upplösta partiklarna. Kristallen växer och ackumulerar mediets partiklar tills vätskefasen har stabiliserats; det vill säga tills lösningen är mättad.
egenskaper
I övermättade lösningar har gränsen i vilken mängden löst ämne inte längre är upplöst av lösningsmedlet överskridits; därför har denna typ av lösning ett överskott av löst ämne och har följande egenskaper:
-De kan existera med sina komponenter i en enda fas, som i vattenhaltiga eller gasformiga lösningar, eller vara närvarande som en blandning av gaser i ett flytande medium.
-Var man uppnår mättnadsgraden kristalliseras eller fälls det lösta ämnet som inte är upplöst (bildar ett disorganiserat fast ämne, orent och utan strukturella mönster) i lösningen.
-Det är en instabil lösning. När överskott av olöst lösta ämne fälls ut sker en frisättning av värme som är proportionell mot mängden fällning. Denna värme genereras av den lokala eller på plats kollisionen av de kristalliserande molekylerna. Eftersom den stabiliseras måste den nödvändigtvis släppa energi i form av värme (i dessa fall).
-Vissa fysiska egenskaper såsom löslighet, densitet, viskositet och brytningsindex beror på temperaturen, volymen och trycket som lösningen utsätts för. Av denna anledning har den andra egenskaper än sina respektive mättade lösningar.
Hur förbereder du dig?
Det finns variabler i beredningen av lösningar, såsom typen och koncentrationen av det lösta ämnet, volymen av lösningsmedel, temperaturen eller trycket. Genom att modifiera något av dessa kan en övermättad lösning framställas av en mättad lösning.
När lösningen når ett tillstånd av mättnad och en av dessa variabler modifieras, kan en övermättad lösning erhållas. I allmänhet är den föredragna variabeln temperatur, även om den också kan vara tryck.
Om en övermättad lösning utsätts för långsam indunstning möts partiklarna i det fasta ämnet och kan bilda en viskös lösning, eller en hel kristall.
Exempel och applikationer
-Det finns en stor variation av salter med vilka övermättade lösningar kan erhållas. De har använts under lång tid industriellt och kommersiellt och har varit föremål för omfattande forskning. Tillämpningar inkluderar natriumsulfatlösningar och vattenhaltiga kaliumdikromatlösningar.
-Overmättade lösningar bildade av sockerhaltiga lösningar, såsom honung, är andra exempel. Från dessa framställs godisar eller sirap med en mycket viktig betydelse i livsmedelsindustrin. Det bör noteras att de också används i läkemedelsindustrin för framställning av vissa läkemedel.
referenser
- Kemikompanionen för lärare i medelhögskolan. Lösningar och koncentration. . Hämtad den 7 juni 2018 från: ice.chem.wisc.edu
- K. Taimni. (1927). Viskositeten hos övermättade lösningar. I. Journal of Physical Chemistry 32 (4), 604-615 DOI: 10.1021 / j150286a011
- Szewczyk, W. Sokolowski och K. Sangwal. (1985). Vissa fysikaliska egenskaper hos mättade, övermättade och undermättade vattenhaltiga kaliumbikromatlösningar. Journal of Chemical & Engineering Data 30 (3), 243-246. DOI: 10.1021 / je00041a001
- Wikipedia. (2018). Mättnad. Hämtad den 8 juni 2018 från: en.wikipedia.org/wiki/Supersaturation
- Roberts, Anna. (24 april 2017). Hur man gör en övermättad lösning. Sciencing. Hämtad den 8 juni 2018 från: sciencing.com
- TutorVista. (2018). Övermättad lösning. Hämtad 8 juni 2018 från: chemistry.tutorvista.com
- Neda Glisovic. (25 maj 2015). Kristalizacija. . Hämtad den 8 juni 2018 från: commons.wikimedia.org