Характеристики насыщенного раствора, способ его приготовления и примеры

пересыщенный раствор это тот, в котором растворитель растворился больше растворенного, чем он может растворить в равновесии насыщения. Все они имеют общий баланс насыщения, с той разницей, что в некоторых растворах это достигается при более низких или более высоких концентрациях растворенного вещества..

Растворитель может быть твердым веществом, таким как сахар, крахмал, соли и т.д .; или газ, такой как СО₂ в газированных напитках. Применяя молекулярные рассуждения, молекулы растворителя окружают молекулы растворенного вещества и стремятся открыть пространство между собой, чтобы вместить большее количество растворенного вещества..

Таким образом, наступает момент, когда сродство растворенного вещества не может преодолеть недостаток места, устанавливая равновесие насыщения между кристаллом и его окружением (раствором). На этом этапе не имеет значения, сколько кристаллов измельчают или перемешивают: растворитель больше не может растворять больше растворенного вещества..

Как «заставить» растворитель растворить больше растворенного вещества? Из-за повышения температуры (или давления, в случае газов). Таким образом, молекулярные колебания возрастают, и кристалл начинает отдавать больше своих молекул в раствор, пока он полностью не растворится; именно здесь говорится, что раствор перенасыщен.

Верхнее изображение показывает перенасыщенный раствор ацетата натрия, кристаллы которого являются продуктом восстановления равновесия насыщения..

индекс

• 1 Теоретические аспекты
  • 1.1 Насыщенность
  • 1.2 Пересыщение
• 2 Характеристики
• 3 Как это подготовлено?
• 4 Примеры и приложения
• 5 ссылок 

Теоретические аспекты

насыщение

Растворы могут быть образованы композицией, которая включает в себя состояния вещества (твердого, жидкого или газообразного); тем не менее, они всегда имеют одну фазу.

Когда растворитель не может полностью растворить растворенное вещество, в результате наблюдается другая фаза. Этот факт отражает баланс насыщения; Но что это за баланс??

Ионы или молекулы взаимодействуют с образованием кристаллов, что происходит чаще, так как растворитель не может дольше их разлучить.

На поверхности стекла его компоненты сталкиваются, чтобы придерживаться этого, или они также могут быть окружены молекулами растворителя; некоторые уходят, другие придерживаются. Выше может быть представлено с помощью следующего уравнения:

твердый <=> растворенное твердое вещество

В разбавленных растворах «равновесие» очень смещено вправо, поскольку между молекулами растворителя имеется много свободного пространства. С другой стороны, в концентрированных растворах растворитель может растворять растворенное вещество, а твердое вещество, которое добавляется после перемешивания, растворяется..

Как только равновесие достигнуто, частицы твердого вещества, добавленные, как только они растворяются в растворителе, а другие в растворе, должны «выйти» в открытое пространство и позволить их включению в жидкую фазу. Таким образом, растворенное вещество проходит и выходит из твердой фазы в жидкую фазу с той же скоростью; когда это происходит, говорят, что раствор насыщен.

перенасыщение

Чтобы заставить равновесие к растворению более твердого вещества, жидкая фаза должна открыть молекулярное пространство, и для этого необходимо его энергетически стимулировать. Это приводит к тому, что растворитель впитывает больше растворенного вещества, чем обычно, в условиях температуры и давления окружающей среды..

После прекращения подачи энергии в жидкую фазу пересыщенный раствор остается метастабильным. Следовательно, перед любым возмущением он может нарушить свое равновесие и вызвать кристаллизацию избытка растворенного вещества, пока не достигнет снова равновесия насыщения..

Например, если растворенное вещество очень хорошо растворяется в воде, его добавляют в определенном количестве, пока твердое вещество не может раствориться. Затем тепло применяется к воде, пока оставшееся твердое вещество не растворится. Пересыщенный раствор удаляют и дают ему остыть.

Если охлаждение происходит очень внезапно, кристаллизация происходит мгновенно; например, добавляя немного льда в пересыщенный раствор.

Тот же эффект можно наблюдать, если в воду бросить кристалл растворимого соединения. Это служит поддержкой нуклеации для растворенных частиц. Кристалл растет путем накопления частиц среды, пока жидкая фаза не стабилизируется; то есть, пока раствор не насыщен.

черты

В перенасыщенных растворах превышен предел, при котором количество растворенного вещества больше не растворяется растворителем; следовательно, этот тип растворов имеет избыток растворенного вещества и имеет следующие характеристики:

-Они могут существовать со своими компонентами в одной фазе, как в водных или газообразных растворах, или присутствовать в виде смеси газов в жидкой среде..

-При достижении степени насыщения растворенное вещество, которое не растворяется, будет кристаллизоваться или выпадать в осадок (оно образует неорганизованное твердое вещество, загрязненное и не имеющее структурных стандартов) с легкостью в растворе.

-Это нестабильное решение. Когда избыток нерастворенного растворенного вещества выпадает в осадок, выделяется тепло, пропорциональное количеству осадка. Это тепло генерируется местным шоком или на месте молекул, которые кристаллизуются. Поскольку он стабилизирован, он обязательно должен выделять энергию в виде тепла (в этих случаях).

-Некоторые физические свойства, такие как растворимость, плотность, вязкость и показатель преломления, зависят от температуры, объема и давления, которым подвергается раствор. По этой причине он имеет свойства, отличные от их соответствующих насыщенных растворов..

Как это подготовлено?

При приготовлении растворов существуют переменные, такие как тип и концентрация растворенного вещества, объем растворителя, температура или давление. Модифицируя любой из них, можно приготовить перенасыщенный раствор из насыщенного.

Когда раствор достигает состояния насыщения и одна из этих переменных изменяется, может быть получен пересыщенный раствор. Как правило, предпочтительной переменной является температура, хотя она также может быть давлением.

Если перенасыщенный раствор подвергается медленному испарению, твердые частицы обнаруживаются и могут образовывать вязкий раствор или целый кристалл.

Примеры и приложения

-Существует большое разнообразие солей, с помощью которых можно получать пересыщенные растворы. Они долгое время использовались на промышленном и коммерческом уровне и были предметом многочисленных исследований. Между аппликациями выделяются растворы сульфата натрия и водные растворы бихромата калия..

-Пересыщенные растворы, образованные сахарными растворами, такими как мед, являются другими примерами. Из них готовят конфеты или сиропы, имеющие жизненно важное значение в пищевой промышленности. Заслуживают внимания также применения в фармацевтической промышленности при приготовлении некоторых лекарств.

ссылки

1. Компаньон Химии для Учителей Науки Средней школы. Растворы и концентрация. [PDF]. Получено 7 июня 2018 г. из: ice.chem.wisc.edu
2. К. Таймни. (1927). Вязкость перенасыщенных растворов. Я. Журнал физической химии32(4), 604-615 DOI: 10.1021 / j150286a011
3. Шевчик, В. Соколовский и К. Сангвал. (1985). Некоторые физические свойства насыщенных, перенасыщенных и ненасыщенных водных растворов бихромата калия. Журнал химических и инженерных данных30(3), 243-246. DOI: 10.1021 / je00041a001
4. Wikipedia. (2018). Перенасыщение. Получено 8 июня 2018 г. с сайта en.wikipedia.org/wiki/Supersaturation
5. Робертс, Анна. (24 апреля 2017 г.). Как сделать пересыщенный раствор. sciencing. Получено 8 июня 2018 г. с сайта sciencing.com
6. TutorVista. (2018). Пересыщенный раствор. Получено 8 июня 2018 года, из: chem.tutorvista.com  
7. Неда Глисович. (25 мая 2015 г.) Kristalizacija. [Рисунок]. Получено 8 июня 2018 г. с сайта commons.wikimedia.org.