Suprasaturați caracteristicile soluției, modul în care se prepară și exemplele

soluție suprasaturată este una în care solventul a dizolvat mai mult dizolvat decât se poate dizolva în echilibrul de saturație. Toate au în comun echilibrul de saturație, cu diferența că în unele soluții acest lucru se realizează la concentrații mai mici sau mai mari de substanță dizolvată.

Solubilul poate fi un solid, cum ar fi zahăr, amidon, săruri etc .; sau un gaz, cum ar fi CO₂ în băuturi carbogazoase. Aplicând un raționament molecular, moleculele de solvent înconjoară acelea ale substanței dizolvate și caută să deschidă spațiu între ele pentru a găzdui o cantitate mai mare de substanță dizolvată.

Astfel, vine un moment în care afinitatea solvent-solută nu poate depăși lipsa de spațiu, stabilind echilibrul de saturație între cristal și împrejurimile acestuia (soluția). În acest moment, nu contează cât de mult se macină sau se amestecă cristalele: solventul nu mai poate dizolva mai mult dizolvat.

Cum de a "forța" solventul să dizolve mai mult dizolvat? Prin creșterea temperaturii (sau a presiunii, în cazul gazelor). În acest fel, vibrațiile moleculare cresc și cristalul începe să producă mai multe molecule ale soluției, până când se dizolvă complet; aici se spune că soluția este suprasaturată.

Imaginea superioară prezintă o soluție suprasaturată de acetat de sodiu, ale cărei cristale sunt produsul restabilirii echilibrului de saturație.

index

• 1 Aspecte teoretice
  • 1.1 Saturația
  • 1.2 Peste saturație
• 2 Caracteristici
• 3 Cum se pregătește?
• 4 Exemple și aplicații
• 5 Referințe

Aspecte teoretice

saturație

Soluțiile pot fi formate printr-o compoziție care include stările de materie (solide, lichide sau gazoase); totuși, ele au întotdeauna o singură fază.

Când solventul nu poate dizolva complet substanța dizolvată, o altă fază este observată ca o consecință. Acest fapt reflectă echilibrul de saturație; Dar despre ce este vorba despre acest echilibru?

Ionii sau moleculele interacționează pentru a forma cristale, care apar mai probabil, deoarece solventul nu le poate împiedica mai mult timp.

Pe suprafața sticlei, componentele sale se ciocnesc să adere la aceasta sau pot fi, de asemenea, înconjurate de molecule de solvent; unii pleacă, alții aderă. Cele de mai sus pot fi reprezentate cu următoarea ecuație:

Solid <=> solid dizolvat

În soluțiile diluate, "echilibrul" este foarte deplasat spre dreapta, deoarece există o mulțime de spațiu disponibil între moleculele de solvent. Pe de altă parte, în soluțiile concentrate solventul încă mai poate dizolva substanța dizolvată, iar solidul care se adaugă după agitare se va dizolva.

După atingerea echilibrului, particulele de solid adăugate imediat ce se dizolvă în solvent și altele, în soluție, trebuie să "iasă" pentru a deschide spațiul și a permite încorporarea lor în faza lichidă. Astfel, substanța dizolvată merge și vine de la faza solidă la faza lichidă la aceeași viteză; când se întâmplă acest lucru, se spune că soluția este saturată.

suprasaturație

Pentru a forța echilibrul la dizolvarea mai solidă, faza lichidă trebuie să deschidă spațiul molecular, și pentru aceasta este necesar să-l stimuleze energic. Acest lucru determină ca solventul să accepte mai multă substanță solubilă decât poate în mod normal în condiții de temperatură ambiantă și presiune.

Odată ce contribuția energetică la faza lichidă a încetat, soluția suprasaturată rămâne metastabilă. Prin urmare, înaintea oricărei perturbări se poate rupe echilibrul și poate determina cristalizarea excesului de substanță dizolvată până când se ajunge din nou la echilibrul de saturație.

De exemplu, dat fiind o substanță solubilă foarte solubilă în apă, o anumită cantitate este adăugată până când solidul nu se poate dizolva. Apoi se aplică căldură în apă, până când se garantează dizolvarea solidului rămas. Soluția suprasaturată este îndepărtată și lăsată să se răcească.

Dacă răcirea este foarte bruscă, cristalizarea se va produce instantaneu; de exemplu, adăugând puțină gheață la soluția suprasaturată.

Același efect ar putea fi observat și în cazul în care un cristal al compusului solubil ar fi aruncat în apă. Aceasta servește drept suport pentru nucleare pentru particulele dizolvate. Cristalul crește acumulând particulele mediului până când faza lichidă este stabilizată; adică până când soluția este saturată.

caracteristici

În soluțiile suprasaturate a fost depășită limita în care cantitatea de substanță dizolvată nu mai este dizolvată de solvent; prin urmare, acest tip de soluții are un exces de substanță dizolvată și are următoarele caracteristici:

- Acestea pot exista cu componentele lor într-o singură fază, ca în soluții apoase sau gazoase, sau prezente ca un amestec de gaze într-un mediu lichid.

- Când atingeți gradul de saturație, soluția care nu este dizolvată va cristaliza sau precipita (se formează un solid dezorganizat, impur și fără standarde structurale) cu ușurință în soluție.

Este o soluție instabilă. Când solutul dizolvat în exces nedizolvat precipită, se produce o eliberare de căldură proporțională cu cantitatea de precipitat. Această căldură este generată de șocul local sau in situ din moleculele care cristalizează.Deoarece este stabilizat, trebuie să elibereze în mod necesar energie sub formă de căldură (în aceste cazuri).

- Unele proprietăți fizice, cum ar fi solubilitatea, densitatea, viscozitatea și indicele de refracție, depind de temperatura, volumul și presiunea la care este supusă soluția. Din acest motiv, are proprietăți diferite față de soluțiile lor saturate respective.

Cum se pregătește?

Există variabile în prepararea soluțiilor, cum ar fi tipul și concentrația substanței dizolvate, volumul solventului, temperatura sau presiunea. Prin modificarea oricăreia dintre acestea, o soluție suprasaturată poate fi preparată dintr-o soluție saturată.

Când soluția atinge o stare de saturație și una dintre aceste variabile este modificată, poate fi obținută o soluție suprasaturată. În general, variabila preferată este temperatura, deși poate fi și presiune.

Dacă o soluție suprasaturată este supusă evaporării lente, particulele solide se găsesc și pot forma o soluție vâscoasă sau un cristal întreg.

Exemple și aplicații

- Există o mare varietate de săruri cu care puteți obține soluții suprasaturate. Acestea au fost folosite mult timp la nivel industrial și comercial și au făcut obiectul a numeroase investigații. Aplicațiile includ soluții de sulfat de sodiu și soluții apoase de bicromat de potasiu.

- Soluțiile suprasaturate formate din soluții zaharoase, cum ar fi mierea, sunt alte exemple. Dintre acestea sunt preparate bomboane sau siropuri, având o importanță vitală în industria alimentară. Ar trebui remarcat, de asemenea, se aplică în industria farmaceutică în pregătirea unor medicamente.

referințe 

1. Însoțitorul de chimie pentru profesorii de școală de liceu. Soluții și concentrare. [PDF]. Adus pe 7 iunie 2018, de la: ice.chem.wisc.edu
2. K. Taimni. (1927). Viscozitatea soluțiilor suprasaturate. eu. Jurnalul de Chimie Fizică32(4), 604-615 DOI: 10.1021 / j150286a011
3. Szewczyk, W. Sokolowski și K. Sangwal. (1985). Unele proprietăți fizice ale soluțiilor apoase saturate, suprasaturate și nesaturate de bicromat de potasiu. Jurnalul de date chimice și de inginerie30(3), 243-246. DOI: 10.1021 / je00041a001
4. Wikipedia. (2018). Suprasaturație. Adus pe 8 iunie 2018, de la: en.wikipedia.org/wiki/Supersaturation
5. Roberts, Anna. (24 aprilie 2017). Cum sa faci o solutie suprasaturata. sciencing. Adus pe 8 iunie 2018 de la: sciencing.com
6. TutorVista. (2018). Soluție suprasaturată. Adus pe 8 iunie 2018, de la: chemistry.tutorvista.com
7. Neda Glisovic. (25 mai 2015). Kristalizacija. [Figura]. Adus pe 8 iunie 2018 de la: commons.wikimedia.org