Piesātinātā šķīduma raksturojums, kā tas ir sagatavots un piemēri



The pārsātināts šķīdums ir tāds, kurā šķīdinātājs ir izšķīdis vairāk šķidruma, nekā tas var izšķīst piesātinājuma līdzsvara stāvoklī. Visiem ir kopīgs piesātinājuma līdzsvars ar atšķirību, ka dažos risinājumos tas tiek panākts ar zemāku vai augstāku šķīdinātāju koncentrāciju.

Šķīdinātājs var būt cieta viela, piemēram, cukurs, ciete, sāļi utt .; vai gāze, piemēram, CO2 gāzētos dzērienos. Piemērojot molekulāro pamatojumu, šķīdinātāju molekulas ieskauj šķīdinātāju molekulas un cenšas atklāt telpu starp tām, lai ietilptu vairāk šķīduma..

Tādējādi nāk laiks, kad šķīdinātāja šķīdinātāja afinitāte nevar pārvarēt telpas trūkumu, nosakot piesātinājuma līdzsvaru starp kristālu un tā apkārtni (šķīdumu). Šajā brīdī nav svarīgi, cik lielā mērā kristāli tiek slīpēti vai sajaukti: šķīdinātājs vairs nevar izšķīdināt vairāk šķīstošu.

Kā "piespiest" šķīdinātāju izšķīdināt vairāk šķīstošu? Paaugstinot temperatūru (vai spiedienu gāzes gadījumā). Tādā veidā palielinās molekulārā vibrācija un kristāls sāk dot vairāk šķīduma molekulām, līdz tas pilnībā izšķīst; tas ir šeit, kad tiek teikts, ka risinājums ir pārāk piesātināts.

Augšējā attēlā redzams nātrija acetāta pārpildīts šķīdums, kura kristāli ir piesātinājuma līdzsvara atjaunošanas rezultāts..

Indekss

  • 1 Teorētiskie aspekti
    • 1.1. Piesātinājums
    • 1.2 Pārāk piesātinājums
  • 2 Raksturojums
  • 3 Kā tas tiek sagatavots?
  • 4 Piemēri un pielietojumi
  • 5 Atsauces 

Teorētiskie aspekti

Piesātinājums

Risinājumus var veidot ar sastāvu, kas ietver materiāla stāvokli (cietā, šķidrā vai gāzveida); tomēr viņiem vienmēr ir viens posms.

Ja šķīdinātājs nevar pilnībā izšķīdināt šķīdinātāju, seko cita fāze. Šis fakts atspoguļo piesātinājuma līdzsvaru; Bet kas ir šis līdzsvars??

Jonus vai molekulas mijiedarbojas, veidojot kristālus, kas rodas biežāk, jo šķīdinātājs vairs nespēj tos atdalīt.

Uz stikla virsmas tās sastāvdaļas saduras, lai tās pievienotos, vai arī tās var ieskauj šķīdinātāju molekulas; daži atvaļinājumi, citi ievēro. Iepriekš minēto var attēlot ar šādu vienādojumu:

Cieta viela <=> izšķīdusi cieta viela

Atšķaidītos šķīdumos "līdzsvars" ir ļoti pārvietots pa labi, jo starp šķīdinātāju molekulām ir daudz vietas. No otras puses, koncentrētos šķīdumos šķīdinātājs joprojām var izšķīdināt šķīdinātāju, un pēc sajaukšanas pievienotā cietviela izšķīst.

Kad līdzsvars ir sasniegts, cietās daļiņas, kas tiek pievienotas, tiklīdz tās izšķīst šķīdinātājā, un citas, šķīdumā, "iznāk", lai atvērtu telpu un ļautu tās iekļaut šķidrā fāzē. Tādējādi šķīdinātājs iet un nāk no cietās fāzes uz šķidro fāzi ar tādu pašu ātrumu; kad tas notiek, ir teikts, ka šķīdums ir piesātināts.

Pārāk piesātinājums

Lai piespiestu līdzsvaru izšķīdināt cietāku šķidro fāzi, ir jāatver molekulārā telpa, un tam ir nepieciešams to enerģiski stimulēt. Tas izraisa šķīdinātāja lielāku šķīdinātāju uzņemšanu, nekā parasti var apkārtējā temperatūrā un spiediena apstākļos.

Kad šķidrās fāzes energoapgāde ir beigusies, pārpildīts šķīdums paliek metastabils. Līdz ar to pirms jebkādiem traucējumiem tas var izjaukt tā līdzsvaru un radīt šķidruma pārpalikuma kristalizāciju, līdz atkal sasniedz piesātinājuma līdzsvaru..

Piemēram, ievadot ūdenī ļoti šķīstošu šķīdinātāju, pievieno noteiktu daudzumu tā, līdz cietā viela nevar izšķīst. Tad karstums tiek uzklāts uz ūdeni, līdz atlikušā cietā viela izšķīst. Pārsātinātais šķīdums tiek noņemts un atdzesēts.

Ja dzesēšana ir ļoti pēkšņa, kristalizācija notiks uzreiz; piemēram, pievienojot nelielu ledu pārpildītajam šķīdumam.

To pašu efektu varēja novērot arī tad, ja ūdenī tika izmests šķīstošā savienojuma kristāls. Tas kalpo kā izšķīdušo daļiņu kodēšanas atbalsts. Kristāls aug, uzkrājot vidē esošās daļiņas, līdz šķidruma fāze ir stabilizējusies; tas ir, līdz šķīdums ir piesātināts.

Funkcijas

Pārāk piesātinātajos šķīdumos ir pārsniegts robežlielums, kurā šķīdinātājs vairs neizšķīdina šķīdinātāju; tādēļ šāda veida šķīdumiem ir lieko šķidrumu daudzums un tam ir šādas īpašības:

-Tie var pastāvēt ar to sastāvdaļām vienā fāzē, piemēram, ūdens vai gāzveida šķīdumos, vai arī kā gāzu maisījums šķidrā vidē..

-Sasniedzot piesātinājuma pakāpi, šķīdums, kas nav izšķīdis, kristalizējas vai nogulsnēsies (tas veido neorganizētu cietu, netīru un bez strukturāliem standartiem)..

-Tas ir nestabils risinājums. Kad lieko neizšķīdušo šķīdinātāju nogulsnes, rodas siltuma izdalīšanās, kas ir proporcionāla nogulšņu daudzumam. Šo siltumu rada vietējais šoks vai in situ no molekulām, kas kristalizējas. Tā kā tas ir stabilizējies, tai noteikti ir jāizslēdz enerģija siltuma veidā (šajos gadījumos)..

-Dažas fizikālās īpašības, piemēram, šķīdība, blīvums, viskozitāte un refrakcijas koeficients, ir atkarīgas no temperatūras, tilpuma un spiediena, kam šķīdums ir pakļauts. Šī iemesla dēļ tam ir atšķirīgas īpašības, salīdzinot ar to piesātinātajiem šķīdumiem.

Kā tas tiek sagatavots?

Šķīdumu sagatavošanā ir mainīgie, piemēram, šķīdinātāja veids un koncentrācija, šķīdinātāja tilpums, temperatūra vai spiediens. Jebkura no šīm izmaiņām var tikt sagatavots pārpildīts šķīdums no piesātināta.

Ja šķīdums sasniedz piesātinājuma stāvokli un viens no šiem mainīgajiem lielumiem ir modificēts, tad var iegūt pārmērīgu piesātinātu šķīdumu. Kopumā vēlamais mainīgais ir temperatūra, lai gan tas var būt arī spiediens.

Ja pārpildīts šķīdums tiek lēni iztvaicēts, cietās daļiņas tiek atrastas un var veidot viskozu šķīdumu vai visu kristālu..

Piemēri un lietojumprogrammas

-Ir daudz dažādu sāļu, ar kuriem var iegūt pārspriegotus šķīdumus. Tos ilgu laiku izmantoja rūpnieciskā un komerciālā līmenī, un tie ir bijuši pakļauti daudzām izmeklēšanām. Starp lietojumiem izceļas nātrija sulfāta šķīdumi un kālija bichromāta ūdens šķīdumi.

-Citi piemēri ir pārmērīgi piesātinātie šķīdumi, ko veido saldie šķīdumi, piemēram, medus. No tiem ir sagatavoti saldumi vai sīrupi, kuriem ir būtiska nozīme pārtikas rūpniecībā. Jāatzīmē arī farmaceitiskā rūpniecība dažu zāļu sagatavošanā.

Atsauces

  1. Ķīmijas biedrs vidusskolas zinātņu skolotājiem. Risinājumi un koncentrācija. [PDF] Saturs iegūts 2018. gada 7. jūnijā no: ice.chem.wisc.edu
  2. K. Taimni. (1927). Supersaturēto šķīdumu viskozitāte. I. Fizikālās ķīmijas žurnāls32(4), 604-615 DOI: 10.1021 / j150286a011
  3. Szewczyk, W. Sokolowski un K. Sangwal. (1985). Dažas piesātinātu, nepiesātinātu un nepiesātinātu kālija bichromāta šķīdumu fizikālās īpašības. Ķīmisko un inženiertehnisko datu žurnāls30(3), 243-246. DOI: 10.1021 / je00041a001
  4. Vikipēdija. (2018). Pārspriegums. Ielogots 2018. gada 8. jūnijā no: en.wikipedia.org/wiki/Supersaturation
  5. Roberts, Anna. (2017. gada 24. aprīlis). Kā izveidot pārpildītu šķīdumu. Science. Saturs iegūts 2018. gada 8. jūnijā no: sciencing.com
  6. TutorVista. (2018). Pārāk piesātināts šķīdums. Saturs iegūts 2018. gada 8. jūnijā no: chemistry.tutorvista.com  
  7. Neda Glisovic. (2015. gada 25. maijs). Kristalizacija. [Attēls] Saturs iegūts 2018. gada 8. jūnijā no: commons.wikimedia.org