NEPIESĀTINĀTS RISINĀJUMS: RAKSTURLIELUMI, SAGATAVOŠANA, PIEMĒRI - ĶĪMIJA - 2025

Pārsātināts šķīdums ir tāda, kur šķīdinātājs ir izšķīdis vairāk izšķīdušās vielas, nekā tas var izšķīst at saturation līdzsvara stāvoklī. Visiem ir kopīgs piesātinājuma līdzsvars, ar atšķirību, ka dažos šķīdumos tas tiek sasniegts ar zemāku vai augstāku izšķīdušās vielas koncentrāciju.

Šķīdinātā viela var būt cieta viela, piemēram, cukurs, ciete, sāļi utt .; vai no gāzes, piemēram, CO ₂ gāzētos dzērienos. Izmantojot molekulāro spriešanu, šķīdinātāja molekulas ieskauj izšķīdušās vielas molekulas un mēģina savā starpā atvērt vietu, lai noturētu vairāk izšķīdušās vielas.

Tādējādi pienāk laiks, kad šķīdinātāja-izšķīdinātā afinitāte nevar pārvarēt vietas trūkumu, izveidojot piesātinājuma līdzsvaru starp kristālu un tā apkārtni (šķīdumu). Šajā brīdī nav svarīgi, cik daudz kristālu ir samalti vai sakratīti: šķīdinātājs vairs nevar izšķīdināt izšķīdušo vielu.

Kā "piespiest" šķīdinātāju izšķīdināt vairāk šķīdinātāja? Paaugstinot temperatūru (vai spiedienu gāzēm). Tādā veidā palielinās molekulu vibrācijas un kristāls sāk izšķīst vairāk savu molekulu, līdz tas pilnībā izšķīst; tas ir tad, kad tiek sacīts, ka risinājums ir pārsātināts.

Augšējā attēlā ir parādīts piesātināta nātrija acetāta šķīdums, kura kristāli ir piesātinājuma līdzsvara atjaunošanas produkts.

Teorētiskie aspekti

Piesātinājums

Risinājumus var izgatavot no kompozīcijas, kas satur vielas stāvokļus (cietus, šķidrus vai gāzveida); tomēr viņiem vienmēr ir viena fāze.

Ja šķīdinātājs nevar pilnībā izšķīdināt izšķīdušo vielu, tad tiek novērota cita fāze. Šis fakts atspoguļo piesātinājuma līdzsvaru; Bet kāds ir šis līdzsvars?

Joni vai molekulas mijiedarbojas, veidojot kristālus, kas rodas vairāk tāpēc, ka šķīdinātājs vairs nespēj tos atdalīt.

Uz stikla virsmas tā sastāvdaļas saduras, lai pie tā pieliptu, vai arī tās var sevi apņemt ar šķīdinātāja molekulām; daži nokrīt, citi pielīp. Iepriekšminēto var attēlot ar šādu vienādojumu:

Cieta <=> izšķīdināta cieta viela

Atšķaidītos šķīdumos "līdzsvars" ir ļoti tālu pa labi, jo starp šķīdinātāja molekulām ir pieejams tik daudz vietas. No otras puses, koncentrētos šķīdumos šķīdinātājs joprojām var izšķīdināt izšķīdušo vielu, un cietā viela, kas pievienota pēc maisīšanas, izšķīdīs.

Kad līdzsvars ir sasniegts, pievienotās cietās daļiņas, tiklīdz tās izšķīst šķīdinātājā, un pārējām šķīdumā esošajām daļiņām "jāiznāk" atvērtā telpā un jāļauj tām iekļauties šķidrā fāzē. Tādējādi šķīstošā viela no cietās fāzes uz šķidru fāzi tiek turpināta un atpakaļ ar tādu pašu ātrumu; kad tas notiek, tiek uzskatīts, ka risinājums ir piesātināts.

Pārmērīga piesātināšana

Lai piespiestu līdzsvaru šķīst vairāk cietas vielas, šķidrajai fāzei ir jāatver molekulārā telpa, un tas ir nepieciešams to enerģētiski stimulēt. Tas liek šķīdinātājam uzņemt vairāk šķīstas vielas, nekā tas parasti var apkārtējās temperatūras un spiediena apstākļos.

Kad enerģijas ieguldījums šķidrajā fāzē ir beidzies, pārsātināts šķīdums paliek metastabils. Tāpēc jebkādu traucējumu gadījumā tas var izjaukt līdzsvaru un izraisīt pārpalikuma kristalizāciju, līdz tas atkal sasniedz piesātinājuma līdzsvaru.

Piemēram, ņemot vērā izšķīdušo vielu, kas ļoti labi šķīst ūdenī, tam pievieno noteiktu daudzumu, līdz cietā viela nevar izšķīst. Pēc tam ūdeni uzkarsē, līdz tiek garantēta atlikušās cietās vielas izšķīšana. Piesātinātu šķīdumu noņem un ļauj atdzist.

Ja dzesēšana notiek ļoti strauji, kristalizācija notiek uzreiz; piemēram, pievienojot nedaudz ledus pārsātinātajam šķīdumam.

To pašu efektu varēja novērot arī tad, ja ūdenī iemet šķīstošā savienojuma kristālu. Tas kalpo kā izšķīdušo daļiņu kodēšanas atbalsts. Kristāls aug, uzkrājot barotnes daļiņas, līdz šķidrā fāze ir stabilizēta; tas ir, līdz šķīdums ir piesātināts.

raksturojums

Ar piesātinātiem šķīdumiem ir pārsniegta robeža, kurā šķīdinātājs vairs neizšķīdina šķīdinātāju; tāpēc šāda veida šķīdumā ir izšķīdušās vielas pārpalikums, un tam ir šādas īpašības:

-Tie var pastāvēt ar to komponentiem vienfāzē, piemēram, ūdens vai gāzveida šķīdumos, vai arī kā gāzu maisījums šķidrā vidē.

- Sasniedzot piesātinājuma pakāpi, neizšķīdinātais viela šķīdumā viegli izkristalizējas vai izgulsnējas (veido neorganizētu cietu, tīru un bez struktūras pazīmēm).

-Tas ir nestabils risinājums. Kad izgulsnējas neizšķīdušā izšķīdinātā šķidruma daudzums, rodas siltuma izdalīšanās, kas ir proporcionāla nogulsnes daudzumam. Šo siltumu rada kristalizējošo molekulu lokāla vai in situ sadursme. Tā kā tas stabilizējas, tam obligāti jāatbrīvo enerģija siltuma veidā (šajos gadījumos).

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

Kā jūs gatavojaties?

Šķīdumu sagatavošanā ir mainīgi lielumi, piemēram, izšķīdušās vielas tips un koncentrācija, šķīdinātāja tilpums, temperatūra vai spiediens. Pārveidojot jebkuru no šiem, no piesātināta var pagatavot piesātinātu šķīdumu.

Kad šķīdums sasniedz piesātinājuma stāvokli un modificē vienu no šiem mainīgajiem lielumiem, var iegūt pārsātinātu šķīdumu. Parasti vēlamais mainīgais lielums ir temperatūra, lai arī tas var būt arī spiediens.

Ja pārāk piesātināts šķīdums tiek lēni iztvaicēts, cietās vielas daļiņas satiekas un var veidot viskozu šķīdumu vai veselu kristālu.

Piemēri un pielietojumi

- Ir ļoti daudz dažādu sāļu, ar kuriem var iegūt piesātinātus šķīdumus. Tie jau ilgu laiku tiek izmantoti rūpnieciski un komerciāli, un tie ir bijuši plašu pētījumu priekšmets. Pieteikumos ietilpst nātrija sulfāta šķīdumi un kālija dihromāta ūdens šķīdumi.

- Citi piemēri ir piesātināti šķīdumi, ko veido cukuroti šķīdumi, piemēram, medus. No tām tiek gatavotas konfektes vai sīrupi, kam ir ļoti liela nozīme pārtikas rūpniecībā. Jāatzīmē, ka tos piemēro arī farmācijas rūpniecībā dažu zāļu pagatavošanā.

Atsauces

1. Ķīmijas biedrs vidusskolas dabaszinātņu skolotājiem. Risinājumi un koncentrācija. . Iegūts 2018. gada 7. jūnijā no: ice.chem.wisc.edu
2. K. Taimni. (1927). Piesātinātu šķīdumu viskozitāte. I. The Journal of Physical Chemistry 32 (4), 604-615 DOI: 10.1021 / j150286a011
3. Szewczyk, W. Sokolowski un K. Sangwal. (1985). Dažas fizikālas īpašības piesātinātiem, piesātinātiem un nepietiekami piesātinātiem kālija bihromāta ūdens šķīdumiem. Journal of Chemical & Engineering Data 30 (3), 243.-246. DOI: 10.1021 / je00041a001
4. Wikipedia. (2018). Pārmērīga piesātināšana. Saņemts 2018. gada 8. jūnijā no: en.wikipedia.org/wiki/Supersaturation
5. Roberts, Anna. (2017. gada 24. aprīlis). Kā padarīt piesātinātu risinājumu. Zinātne. Saņemts 2018. gada 8. jūnijā no vietnes: sciencing.com
6. TutorVista. (2018). Piesātināts šķīdums. Saņemts 2018. gada 8. jūnijā no vietnes: chemistry.tutorvista.com
7. Neda Glisoviča. (2015. gada 25. maijs). Kristalizacija. . Saņemts 2018. gada 8. jūnijā no vietnes: commons.wikimedia.org