Характеристики созрешенних розчинів, як вона готується і приклади



The пересичений розчин є той, в якому розчинник розчиняється більш розчиненим речовиною, ніж він може розчинятися в рівновазі насичення. Всі вони мають загальний баланс насичення, з тією відмінністю, що в деяких розчинах це досягається при більш низьких або більш високих концентраціях розчиненої речовини.

Розчинена речовина цілком може бути твердим речовиною, таким як цукор, крохмаль, солі тощо; або газ, такий як CO2 у газованих напоях. Застосовуючи молекулярні міркування, молекули розчинника оточують молекули розчинників і намагаються відкрити простір між собою, щоб розмістити більше кількості розчиненої речовини.

Таким чином, настає момент, коли розчинник-розчинена речовина не може подолати недолік простору, встановивши рівновагу насичення між кристалом і його оточенням (розчином). У цей момент не має значення, скільки кристалів розмелюють або перемішують: розчинник більше не може розчиняти більше розчиненої речовини.

Як «примусити» розчинник до розчинення більш розчиненої речовини? Через збільшення температури (або тиску, у випадку газів). Таким чином, молекулярні коливання зростають, і кристал починає виходити до розчину більшої кількості молекул, поки він повністю не розчиниться; саме тут сказано, що розчин перенасичений.

Верхнє зображення показує перенасичений розчин ацетату натрію, кристали якого є продуктом відновлення рівноваги насичення..

Індекс

  • 1 Теоретичні аспекти
    • 1.1 Насиченість
    • 1.2 Над насиченістю
  • 2 Характеристики
  • 3 Як це готується?
  • 4 Приклади та програми
  • 5 Посилання 

Теоретичні аспекти

Насиченість

Розчини можуть бути утворені композицією, що включає в себе стани речовини (тверде, рідке або газоподібне); однак вони завжди мають одну фазу.

Коли розчинник не може повністю розчиняти розчинену речовину, внаслідок цього спостерігається інша фаза. Цей факт відображає баланс насичення; Але про що це баланс??

Іони або молекули взаємодіють, утворюючи кристали, які частіше зустрічаються, оскільки розчинник не може тримати їх надовго.

На поверхні скла його складові стикаються, щоб дотримуватися цього, або вони також можуть бути оточені молекулами розчинника; Дехто залишає, інші дотримуються. Вищенаведене можна представити наступним рівнянням:

Твердий <=> розчинене тверда речовина

У розбавлених розчинах "рівновагу" дуже зрушено вправо, оскільки між молекулами розчинника є багато місця. З іншого боку, в концентрованих розчинах розчинник все ще може розчиняти розчинену речовину, і тверда речовина, яке додають після перемішування, розчиняється.

Після досягнення рівноваги частинки твердого речовини додають, як тільки вони розчиняються в розчиннику, а інші, у розчині, повинні "вийти" на відкритий простір і дозволити їх включення в рідку фазу. Таким чином, розчинена речовина йде і надходить з твердої фази в рідку фазу з однаковою швидкістю; коли це відбувається, кажуть, що розчин насичений.

Перенасичення

Щоб змусити рівновагу до розчинення більш твердого, рідка фаза повинна відкрити молекулярний простір, і для цього необхідно його енергетично стимулювати. Це призводить до того, що розчинник допускає більше розчиненої речовини, ніж зазвичай в умовах навколишньої температури і тиску.

Після припинення подачі енергії в рідку фазу перенасичений розчин залишається метастабільним. Тому перед будь-яким збуренням він може порушити своє рівновагу і виникнути кристалізації надлишку розчиненої речовини до досягнення знову рівноваги насичення.

Наприклад, з урахуванням розчинної речовини, дуже розчинної у воді, додається деяка кількість його, поки тверда речовина не може розчинитися. Потім до води наносять тепло, поки не розчиниться залишилася тверда речовина. Перенасичений розчин видаляють і дають охолонути.

Якщо охолодження відбувається дуже раптово, кристалізація відбудеться миттєво; наприклад, додавання невеликого кількості льоду до пересиченого розчину.

Такий же ефект можна також спостерігати, якщо кристал розчинної сполуки був викинутий у воду. Це служить опорою нуклеації розчинених частинок. Кристал росте шляхом накопичення частинок середовища до стабілізації рідкої фази; тобто, поки розчин не буде насичений.

Особливості

У перенасичених розчинах перевищено межу, в якій кількість розчиненої речовини більше не розчиняється розчинником; тому цей тип розчинів має надлишок розчиненої речовини і має наступні характеристики:

-Вони можуть існувати з їх компонентами в одній фазі, як у водних або газоподібних розчинах, або присутні як суміш газів у рідкому середовищі.

-При досягненні ступеня насичення розчинена речовина, що не розчиняється, кристалізується або випадає в осад (вона утворює неорганізований твердий, нечистий і без структурних стандартів) з легкістю в розчині.

-Це нестабільне рішення. Коли надлишок нерозчиненого розчиненого речовини випадає в осад, виробляється виділення тепла, пропорційне кількості осаду. Це тепло генерується місцевим шоком або in situ молекул, які кристалізуються. Оскільки вона стабілізована, вона повинна обов'язково виділяти енергію у вигляді тепла (у цих випадках).

-Деякі фізичні властивості, такі як розчинність, щільність, в'язкість і показник заломлення, залежать від температури, об'єму і тиску, якому піддається розчин. З цієї причини він має різні властивості до відповідних насичених розчинів.

Як це готується?

Існують змінні в приготуванні розчинів, такі як тип і концентрація розчиненої речовини, об'єм розчинника, температура або тиск. Модифікуючи будь-який з них, можна приготувати перенасичений розчин з насиченого.

Коли розчин досягає стану насичення і одна з цих змінних модифікується, тоді можна отримати перенасичений розчин. Загалом, кращою змінною є температура, хоча вона також може бути тиском.

Якщо перенасичений розчин піддається повільному випаровуванню, то тверді частинки виявляються і можуть утворювати в'язкий розчин, або цілий кристал.

Приклади та програми

-Існує велика різноманітність солей, за допомогою яких можна отримати перенасичені розчини. Вони використовуються протягом тривалого часу на промисловому та комерційному рівні, і були предметом численних досліджень. Між застосуваннями виділяються розчини сульфату натрію і водних розчинів біхромату калію.

-Ненасичені розчини, утворені цукристими розчинами, такими як мед, є іншими прикладами. З них готують цукерки або сиропи, що мають життєво важливе значення в харчовій промисловості. Заслуговує на увагу також застосування у фармацевтичній промисловості при підготовці деяких лікарських засобів.

Список літератури

  1. Супутник хімії для вчителів науки середньої школи. Розчини і концентрація. [PDF] Отримано 7 червня 2018 року з: ice.chem.wisc.edu
  2. K. Taimni. (1927). В'язкість перенасичених розчинів. I. Журнал фізичної хімії32(4), 604-615 DOI: 10.1021 / j150286a011
  3. Шевчик, В. Соколовський та К. Сангвал. (1985). Деякі фізичні властивості насичених, перенасичених і ненасичених водних розчинів біхромату калію. Журнал хімічних та інженерних даних30(3), 243-246. DOI: 10.1021 / je00041a001
  4. Вікіпедія. (2018). Перенасичення. Отримано 8 червня 2018 року з: en.wikipedia.org/wiki/Supersaturation
  5. Робертс, Ганна. (24 квітня 2017 р.). Як зробити перенасичений розчин. Наука. Отримано 8 червня 2018 року з: sciencing.com
  6. TutorVista. (2018). Перенасичений розчин. Отримано 8 червня 2018 р. З: chemistry.tutorvista.com  
  7. Неда Глисович. (25 травня 2015 року). Кристалізація. [Малюнок] Отримано 8 червня 2018 року від: commons.wikimedia.org