Sobetettet løsning: Kjennetegn, hvordan det er forberedt og eksempler

Den overmettet oppløsningen er en der løsningsmidlet har oppløst mer oppløst enn det kan oppløses i metningsvektigheten. Alle har felles metningsvekt, med den forskjellen at i noen løsninger oppnås dette ved lavere eller høyere konsentrasjoner av løsemiddel.

Løsningsmidlet kan vel være et fast stoff, slik som sukker, stivelse, salter, etc .; eller en gass, slik som CO ₂ i karbonholdige drikker. Ved hjelp av molekylær resonnement omgir løsningsmiddelmolekyler løsningsmidlene og forsøker å åpne mellom seg selv for å imøtekomme mer mengde løsemiddel.

Dermed kommer det en tid når løsningsmiddel-løsemiddelaffiniteten ikke kan overvinne mangel på plass, etablering av metningsbalansen mellom krystallet og omgivelsene (løsningen). På dette punktet spiller det ingen rolle hvor mye krystallene blir malt eller omrørt: løsningsmidlet kan ikke lenger oppløse mer oppløst.

Hvordan "tvinge" løsningsmidlet til å oppløse mer løsemiddel? Gjennom en økning i temperatur (eller trykk, i tilfelle av gasser). På den måten øker molekylvibrasjonene og krystallet begynner å gi flere av dets molekyler til løsningen, til det oppløses helt. Det er her at løsningen sies å være overmettet.

Det øvre bildet viser en overmettet løsning av natriumacetat, hvis krystaller er produktet av gjenopprettingen av metningsvektigheten.

Teoretiske aspekter

metning

Løsningene kan dannes av en sammensetning som omfatter tilstandene av materie (fast, flytende eller gassformig); De har imidlertid alltid en enkelt fase.

Når løsningsmidlet ikke helt kan oppløse løsningsmidlet, observeres en annen fase som en konsekvens. Dette faktum reflekterer metningsbalansen; Men hva handler denne balansen om?

Ioner eller molekyler virker sammen for å danne krystaller, som er mer sannsynlige fordi løsningsmiddelet ikke kan holde dem fra hverandre lenger.

På overflaten av glasset kolliderer dets komponenter for å holde seg til dette, eller de kan også omgis av løsningsmiddelmolekyler; noen forlater, andre holder seg til. Ovennevnte kan representeres med følgende ligning:

Fast oppløst faststoff

I fortynnede løsninger er «likevekt» veldig forskjøvet til høyre, fordi det er mye plass tilgjengelig mellom løsningsmiddelmolekylene. På den annen side, i konsentrerte løsninger, kan løsningsmidlet fortsatt oppløse oppløst, og det faste stoffet som tilsettes etter omrøring vil oppløse.

Når likevekt er nådd, må partiklene av det faste stoffet tilsatt så snart de oppløses i løsningsmidlet og andre, i oppløsning, "komme ut" for å åpne rom og tillate innlemmelse i væskefasen. Således går løsningsmidlet og kommer fra fastfasen til væskefasen med samme hastighet; Når dette skjer, sies det at løsningen er mettet.

metning

For å tvinge likevekten til oppløsningen av mer fast, må væskefasen åpne molekylrommet, og for dette er det nødvendig å stimulere det energisk. Dette får løsningsmiddelet til å innrømme mer løsemiddel enn det normalt kan under omgivelsestemperatur og trykkforhold.

Når energiforsyningen til væskefasen har opphørt, er den overmettet løsning fortsatt metastabel. Derfor, før en forstyrrelse kan den bryte dens likevekt og oppstå krystallisasjonen av overskudd av løsemiddel inntil nå metningsvektigheten igjen.

For eksempel, gitt et oppløsningsmiddel som er meget løselig i vann, tilsettes en viss mengde til det faste stoffet ikke kan oppløses. Deretter påføres varme til vannet, til det gjenværende faste stoffet er oppløst. Den overmettet oppløsningen fjernes og får avkjøles.

Hvis kjølingen er veldig plutselig, vil krystallisasjonen skje øyeblikkelig; for eksempel, legge til litt is til den overmettet løsning.

Den samme effekten kunne også observeres dersom en krystall av den oppløselige forbindelsen ble kastet i vannet. Dette tjener som en nukleeringsstøtte for de oppløste partikler. Krystallet vokser ved å akkumulere partiklene av mediet inntil væskefasen er stabilisert; det vil si til løsningen er mettet.

funksjoner

I overmettet oppløsninger er grensen overskredet hvor mengden av oppløsningsmiddel ikke lenger er oppløst av løsningsmidlet; Derfor har denne type løsninger et overskudd av løsemiddel og har følgende egenskaper:

-De kan eksistere med komponentene i en enkelt fase, som i vandige eller gassformige løsninger, eller presentere som en blanding av gasser i et flytende medium.

- Ved oppnåelse av metningsgraden, vil løsningsmidlet som ikke er oppløst krystallisere eller utfelle (det danner et uorganisert fast stoff, urent og uten strukturelle standarder) med letthet i oppløsningen.

-Det er en ustabil løsning. Når det overskytende uoppløste løsemiddel utsettes, produseres en varmefrigivelse som er proporsjonal med mengden av utfelling. Denne varmen er generert av lokal eller in situ påvirkning av molekylene som krystalliserer. Fordi det er stabilisert, må det nødvendigvis frigjøre energi i form av varme (i disse tilfellene).

Noen fysiske egenskaper som oppløselighet, tetthet, viskositet og brytningsindeks er avhengig av temperatur, volum og trykk som løsningen blir utsatt for. Av denne grunn har den forskjellige egenskaper til sine respektive mettede løsninger.

Hvordan er det forberedt?

Det er variabler i fremstillingen av løsningene, slik som løsemiddelets type og konsentrasjon, volumet av løsningsmiddel, temperaturen eller trykket. Ved å modifisere noen av disse kan en overmettet løsning fremstilles fra en mettet løsning.

Når løsningen når en tilstand av metning og en av disse variablene er modifisert, kan en overmettet løsning deretter oppnås. Generelt er den foretrukne variabelen temperatur, selv om det også kan være trykket.

Hvis en overmettet løsning blir utsatt for langsom fordamping, blir de faste partikler funnet og kan danne en viskøs oppløsning eller en hel krystall.

Eksempler og applikasjoner

-Det finnes et stort utvalg av salter som du kan oppnå overmettet løsninger. De har vært brukt lenge på industrielt og kommersielt nivå, og har vært gjenstand for en rekke undersøkelser. Anvendelser inkluderer natriumsulfatløsninger og vandige løsninger av kaliumbikromat.

De overmettet metaller dannet av sukkerholdige oppløsninger, slik som honning, er andre eksempler. Fra disse er tilberedte godteri eller sirup, som har en viktig betydning i næringsmiddelindustrien. Bemerkelsesverdig gjelder også i farmasøytisk industri i utarbeidelsen av noen medisiner.