Sobresaturirane značilnosti raztopine, kako se pripravi in ​​primeri



The prenasičene raztopine je topilo, v katerem se je topilo raztopilo bolj raztopljeno, kot se lahko raztopi v ravnovesju nasičenosti. Vsi imajo skupno ravnovesje nasičenosti, z razliko, da je pri nekaterih raztopinah to doseženo pri nižjih ali višjih koncentracijah topila.

Solutec je lahko trdna snov, kot so sladkor, škrob, soli itd. ali plin, kot je CO2 v gaziranih pijačah. Z molekularnim sklepanjem molekule topil obkrožajo molekule topila in si prizadevajo, da med seboj odprejo prostor, da sprejmejo več količine topila.

Tako pride čas, ko afiniteta topila topila ne more premagati pomanjkanja prostora, kar vzpostavi ravnovesje nasičenosti med kristalom in njegovo okolico (rešitev). Na tej točki ni pomembno, koliko se kristali zmeljejo ali mešajo: topilo ne more več raztopiti več raztopljene snovi.

Kako "prisiliti" topilo, da raztopi več raztopine? S povečanjem temperature (ali tlaka, v primeru plinov). Na ta način se molekularne vibracije povečajo in kristal začne raztapljati več svojih molekul, dokler se popolnoma ne raztopi; tukaj je, ko je rečeno, da je raztopina prezasićena.

Na zgornji sliki je prikazana prezasičena raztopina natrijevega acetata, katere kristali so rezultat obnove ravnotežja nasičenosti..

Indeks

  • 1 Teoretični vidiki
    • 1.1 Nasičenost
    • 1.2 Prekomerna nasičenost
  • 2 Značilnosti
  • 3 Kako se pripravlja?
  • 4 Primeri in aplikacije
  • 5 Reference 

Teoretični vidiki

Nasičenost

Raztopine lahko tvorijo sestavki, ki vključujejo stanja snovi (trdna, tekoča ali plinasta); vendar imajo vedno eno fazo.

Ko topilo ne more popolnoma raztopiti raztopine, se posledično opazi druga faza. To dejstvo odraža ravnovesje nasičenosti; Ampak kaj je to ravnotežje??

Ioni ali molekule medsebojno delujejo in tvorijo kristale, ki se pojavljajo bolj verjetno, ker jih topilo ne more dalj časa zadrževati.

Na površini stekla se njegove komponente trčijo, da se držijo tega, ali pa so lahko obdane z molekulami topil; nekateri odidejo, drugi se držijo. Zgoraj navedeno lahko predstavimo z naslednjo enačbo:

Trdna <=> raztopljena trdna snov

V razredčenih raztopinah je "ravnotežje" zelo premaknjeno v desno, saj je med molekulami topil na voljo veliko prostora. Po drugi strani pa lahko v koncentriranih raztopinah topilo še vedno raztopi solute in trdno snov, ki se doda po mešanju, se raztopi.

Ko je ravnovesje doseženo, se delci trdne snovi dodajo takoj, ko se raztopijo v topilu, drugi pa v raztopini, da "pridejo ven" v odprt prostor in omogočijo njihovo vključitev v tekočo fazo. Torej raztopljena tekočina prihaja iz trdne faze v tekočo fazo z enako hitrostjo; ko se to zgodi, se pravi, da je raztopina nasičena.

Prezasičenost

Da bi se ravnotežje prisililo na raztapljanje trdne snovi, mora tekoča faza odpreti molekularni prostor, zato jo je treba energetsko stimulirati. To povzroči, da topilo dopusti več raztopine, kot je običajno pri sobni temperaturi in pogojih tlaka.

Po prenehanju dobave energije tekoči fazi ostane prezasičena raztopina metastabilna. Zato lahko pred kakršno koli motnjo razreže svoje ravnotežje in sproži kristalizacijo presežka raztopine, dokler se ponovno ne doseže ravnovesje nasičenosti..

Na primer, glede na topnost topne snovi v vodi se doda določena količina, dokler se trdna snov ne raztopi. Potem se na vodo nanese toplota, dokler se preostala trdna snov ne raztopi. Prezasičeno raztopino odstranimo in pustimo, da se ohladi.

Če je hlajenje zelo nenadno, se kristalizacija izvede v trenutku; na primer z dodajanjem malo ledu v prenasičeno raztopino.

Enak učinek bi lahko opazili tudi, če bi kristal topne spojine vrgli v vodo. To služi kot nukleacijska podpora za raztopljene delce. Kristal raste z akumuliranjem delcev medija, dokler se tekoča faza ne stabilizira; to pomeni, da je raztopina nasičena.

Funkcije

V prezasičenih raztopinah je bila meja presežena, pri čemer količina topila ni več raztopljena v topilu; zato ima ta vrsta raztopine presežek raztopine in ima naslednje značilnosti:

-Obstajajo lahko s svojimi sestavnimi deli v eni fazi, kot v vodnih ali plinastih raztopinah, ali so prisotni kot mešanica plinov v tekočem mediju..

-Ko dosežemo stopnjo nasičenosti, raztopina, ki ni raztopljena, kristalizira ali se obori (tvori neorganizirano trdno, nečisto in brez strukturnih standardov) z lahkoto v raztopini.

-To je nestabilna rešitev. Kadar se obori presežek neraztopljene raztopine, nastane sproščanje toplote, ki je sorazmerno količini oborine. Ta toplota nastane zaradi lokalnega šoka ali in situ molekul, ki kristalizirajo. Ker se stabilizira, mora nujno sproščati energijo v obliki toplote (v teh primerih)..

-Nekatere fizikalne lastnosti, kot so topnost, gostota, viskoznost in lomni količnik, so odvisne od temperature, volumna in tlaka, ki jim je izpostavljena raztopina. Zato ima različne lastnosti glede na njihove nasičene raztopine.

Kako je pripravljeno?

Pri pripravi raztopin obstajajo spremenljivke, kot sta vrsta in koncentracija raztopine, volumen topila, temperatura ali tlak. S spreminjanjem katerega koli od teh lahko pripravimo prezasičeno raztopino iz nasičenega.

Ko raztopina doseže stanje zasičenosti in je ena od teh spremenljivk spremenjena, lahko dobimo prenasičeno raztopino. Na splošno je prednostna spremenljivka temperatura, čeprav je lahko tudi tlak.

Če je prezasičena raztopina izpostavljena počasnemu izhlapevanju, se trdni delci lahko najdejo in lahko tvorijo viskozno raztopino ali celo kristal..

Primeri in aplikacije

-Obstaja veliko različnih soli, s katerimi lahko dobite prezasičene raztopine. Dolgo časa so se uporabljale na industrijski in komercialni ravni in so bile predmet številnih preiskav. Med aplikacijami izstopajo raztopine natrijevega sulfata in vodne raztopine kalijevega bikromata.

-Prezasičene raztopine, ki jih tvorijo sladke raztopine, kot je med, so drugi primeri. Od njih so pripravljeni bonboni ali sirupi, ki imajo ključen pomen v živilski industriji. Omeniti velja tudi v farmacevtski industriji pri pripravi nekaterih zdravil.

Reference

  1. Kemijski spremljevalec za učitelje znanosti srednjih šol. Rešitve in koncentracija. [PDF] Pridobljeno 7. junija 2018, iz: ice.chem.wisc.edu
  2. K. Taimni. (1927). Viskoznost prezasičenih raztopin. I. Journal of Physical Chemistry32(4), 604-615 DOI: 10.1021 / j150286a011
  3. Szewczyk, W. Sokolowski in K. Sangwal. (1985). Nekatere fizikalne lastnosti nasičenih, prenasičenih in nezasičenih vodnih raztopin kalijevega bikromata. Journal of Chemical & Engineering Data30(3), 243-246. DOI: 10.1021 / je00041a001
  4. Wikipedija. (2018). Supersaturacija. Pridobljeno 8. junija 2018 od: en.wikipedia.org/wiki/Supersaturation
  5. Roberts, Anna. (24. april 2017). Kako narediti prenasičeno raztopino. Sciencing. Vzpostavljeno 8. junija 2018, iz: sciencing.com
  6. TutorVista. (2018). Prezasičena raztopina. Pridobljeno 8. junija 2018, s strani: chemistry.tutorvista.com  
  7. Neda Glisovic. (25. maj 2015). Kristalizacija. [Slika] Pridobljeno 8. junija 2018 od: commons.wikimedia.org