- Teoretiske aspekter
- metning
- oversaturation
- kjennetegn
- Hvordan forbereder du deg?
- Eksempler og applikasjoner
- referanser
Den overmettede oppløsningen er en løsning hvor løsningsmidlet har løst seg mer oppløst enn det kan oppløses ved metningens likevekt. Alle har til felles metningsbalansen, med forskjellen at i noen løsninger oppnås dette ved lavere eller høyere konsentrasjoner av løst stoff.
Oppløsningen kan godt være et fast stoff, så som sukker, stivelse, salter, osv.; eller fra en gass, for eksempel CO 2 i kullsyreholdige drikker. Ved anvendelse av molekylær resonnement omslutter løsningsmiddelmolekylene de av løsningen og søker å åpne rom mellom seg for å holde mer av løsningen.
Dermed kommer det en tid hvor løsemiddel-løst affinitet ikke kan overvinne mangelen på plass, og etablere metningens likevekt mellom krystallen og dens omgivelser (løsningen). På dette tidspunktet spiller det ingen rolle hvor mye krystallene er malt eller ristet: løsningsmidlet kan ikke lenger løse opp mer oppløst stoff.
Hvordan "tvinge" løsningsmidlet til å løse opp mer løst stoff? Gjennom en økning i temperatur (eller trykk, for gasser). På denne måten øker molekylvibrasjoner og krystallen begynner å gi mer av molekylene til oppløsning, helt til den løses fullstendig; dette er når løsningen sies å være overmettet.
Det øvre bildet viser en overmettet natriumacetatoppløsning, hvis krystaller er produktet av gjenoppretting av metningens likevekt.
Teoretiske aspekter
metning
Løsningene kan bestå av en sammensetning som inkluderer stofftilstandene (faste, flytende eller gassformige); de har imidlertid alltid en enkelt fase.
Når løsningsmidlet ikke fullstendig kan oppløse oppløsningen, observeres en annen fase som en konsekvens. Dette faktum gjenspeiler metningsbalansen; Men hva handler denne balansen?
Ionene eller molekylene samvirker og danner krystaller, noe som forekommer mer sannsynlig da løsningsmidlet ikke kan holde dem fra hverandre lenger.
På overflaten av glasset kolliderer dets komponenter for å feste seg til det, eller de kan også omgi seg med løsemiddelmolekyler; noen kommer av, noen stikker. Ovennevnte kan være representert ved følgende ligning:
Fast <=> oppløst fast stoff
I fortynnede løsninger er "likevekten" veldig langt til høyre, fordi det er så mye plass tilgjengelig mellom løsningsmiddelmolekylene. På den annen side, i konsentrerte oppløsninger kan løsningsmidlet fortsatt løse opp løst stoff, og det faste stoffet som tilsettes etter omrøring vil oppløses.
Når likevekten er nådd, må partiklene av det tilsatte faste stoffet så snart de løses opp i løsningsmidlet og andre, i løsning, "komme ut" for å åpne rommet og tillate at de innlemmes i væskefasen. Dermed går løsningen frem og tilbake fra den faste fase til væskefasen med samme hastighet; når dette skjer, sies løsningen å være mettet.
oversaturation
For å tvinge likevekten til oppløsningen av mer fast stoff må den flytende fasen åpne molekylært rom, og for dette er det nødvendig å stimulere den energisk. Dette fører til at løsningsmidlet tilfører mer løst stoff enn det normalt kan under omgivelsestemperatur og trykkforhold.
Når energitilskuddet til væskefasen er opphørt, forblir den overmettede løsningen metastabil. I tilfelle forstyrrelser kan den derfor bryte likevekten og forårsake krystallisering av overflødig løst stoff inntil den når metningsbalanse igjen.
For eksempel, gitt et løst stoff som er veldig løselig i vann, tilsettes en viss mengde til det faste stoffet ikke kan oppløses. Deretter tilføres varme på vannet, til oppløsningen av det gjenværende faste stoffet er garantert. Den overmettede løsningen fjernes og får avkjøle seg.
Hvis avkjølingen er veldig brå, vil krystallisering skje umiddelbart; for eksempel å tilsette litt is til den overmettede løsningen.
Den samme effekten kan også observeres hvis en krystall av den oppløselige forbindelse ble kastet i vannet. Dette fungerer som en kjernestøtningsbærer for de oppløste partikler. Krystallen vokser ved å akkumulere partiklene i mediet til væskefasen er stabilisert; det vil si inntil løsningen er mettet.
kjennetegn
I overmettede oppløsninger er grensen hvor mengden løst stoff ikke lenger er oppløst av løsningsmidlet, overskredet; derfor har denne typen oppløsninger et overskudd av løst stoff og har følgende egenskaper:
-De kan eksistere med komponentene sine i en enkelt fase, som i vandige eller gassformige oppløsninger, eller til stede som en blanding av gasser i et flytende medium.
-Når man oppnår metningsgraden, vil løsningen som ikke er oppløst krystallisere eller utfelle (danner et uorganisert fast stoff, uren og uten strukturelle mønstre) lett i løsningen.
-Det er en ustabil løsning. Når overflødig uoppløst løst stoff faller ut, er det en frigjøring av varme som er proporsjonal med mengden bunnfall. Denne varmen blir generert ved lokal kollisjon eller i situasjon av de krystalliserende molekylene. Fordi den stabiliserer seg, må den nødvendigvis frigi energi i form av varme (i disse tilfellene).
-Noen fysiske egenskaper som løselighet, tetthet, viskositet og brytningsindeks avhenger av temperaturen, volumet og trykket som løsningen blir utsatt for. Av denne grunn har den andre egenskaper enn de respektive mettede løsningene.
Hvordan forbereder du deg?
Det er variabler i fremstillingen av oppløsninger, slik som typen og konsentrasjonen av oppløsningen, volumet av løsningsmiddel, temperaturen eller trykket. Ved å modifisere en av disse, kan en overmettet løsning fremstilles fra en mettet løsning.
Når løsningen når en metningstilstand og en av disse variablene blir modifisert, kan en overmettet løsning oppnås. Generelt er den foretrukne variabelen temperatur, selv om den også kan være trykk.
Hvis en overmettet løsning blir utsatt for langsom fordampning, møtes partiklene i faststoffet og kan danne en viskøs løsning, eller en hel krystall.
Eksempler og applikasjoner
-Det er et stort utvalg av salter som overmettede løsninger kan oppnås. De har vært brukt i lang tid industrielt og kommersielt, og har vært gjenstand for omfattende forskning. Bruksområder inkluderer natriumsulfatoppløsninger og vandige kaliumdikromatoppløsninger.
Overmettede løsninger dannet av sukkerholdige oppløsninger, som honning, er andre eksempler. Fra disse tilberedes karameller eller sirup, som har en vital betydning i matindustrien. Det skal bemerkes at de også brukes i legemiddelindustrien i fremstillingen av noen legemidler.
referanser
- The Chemistry Companion for Middle School Science Teachers. Løsninger og konsentrasjon. . Hentet 7. juni 2018, fra: ice.chem.wisc.edu
- K. Taimni. (1927). Viskositeten til overmettet løsning. JEG. Journal of Physical Chemistry 32 (4), 604-615 DOI: 10.1021 / j150286a011
- Szewczyk, W. Sokolowski, og K. Sangwal. (1985). Noen fysiske egenskaper ved mettede, overmettede og undermettede vandige kaliumbikromatløsninger. Journal of Chemical & Engineering Data 30 (3), 243-246. DOI: 10.1021 / je00041a001
- Wikipedia. (2018). Metning. Hentet 8. juni 2018, fra: en.wikipedia.org/wiki/Supersaturation
- Roberts, Anna. (24. april 2017). Hvordan lage en overmettet løsning. Sciencing. Hentet 8. juni 2018, fra: sciencing.com
- TutorVista. (2018). Overmettet løsning. Hentet 8. juni 2018, fra: chemistry.tutorvista.com
- Neda Glisovic. (25. mai 2015). Kristalizacija. . Hentet 8. juni 2018, fra: commons.wikimedia.org