Sobresaturirane karakteristike otopine, kako se priprema i primjeri



prezasićena otopina gdje je otapalo otopljeno više otopljene tvari nego što se može otopiti u ravnoteži zasićenja. Svi imaju zajedničku ravnotežu zasićenja, s tom razlikom što se u nekim otopinama to postiže pri nižim ili višim koncentracijama otopljene tvari.

Otopljena tvar može biti kruta tvar, kao što su šećer, škrob, soli itd.; ili plin, kao što je CO2 u gaziranim pićima. Primjenom molekularnog rasuđivanja, molekule otapala okružuju one otopljene tvari i nastoje otvoriti prostor između sebe kako bi se smjestila veća količina otopljene tvari.

Tako dolazi vrijeme kada afinitet otapala-otapala ne može prevladati nedostatak prostora, uspostavljajući ravnotežu zasićenja između kristala i njegove okoline (rješenje). U ovom trenutku, nije važno koliko su kristali mljeveni ili miješani: otapalo više ne može otopiti više otopljene tvari.

Kako "prisiliti" otapalo da otopi više otopljene tvari? Povećanjem temperature (ili tlaka, u slučaju plinova). Na taj se način povećavaju molekularne vibracije i kristal počinje da daje više svojih molekula u otopinu, dok se ne otopi u potpunosti; ovdje je rečeno da je otopina prezasićena.

Gornja slika prikazuje prezasićenu otopinu natrijevog acetata, čiji su kristali produkt vraćanja ravnoteže zasićenja.

indeks

  • 1 Teorijski aspekti
    • 1.1 Zasićenje
    • 1.2 Prekomjerno zasićenje
  • 2 Značajke
  • 3 Kako se priprema?
  • 4 Primjeri i primjene
  • 5 Reference 

Teorijski aspekti

zasićenje

Otopine se mogu oblikovati kompozicijom koja uključuje stanja materije (čvrsta, tekuća ili plinovita); međutim, uvijek imaju jednu fazu.

Kada otapalo ne može potpuno otopiti otopljenu tvar, slijedi druga faza. Ta činjenica odražava ravnotežu zasićenja; Ali o čemu je ta ravnoteža??

Ioni ili molekule međusobno djeluju tako da tvore kristale koji se pojavljuju vjerojatnije jer ih otapalo ne može duže odvojiti.

Na površini stakla, njegove se komponente sudaraju kako bi se pridržavale toga, ili mogu biti okružene molekulama otapala; neki odlaze, drugi se pridržavaju. Navedeno se može predstaviti sljedećom jednadžbom:

solidan <=> otopljena krutina

U razrijeđenim otopinama "ravnoteža" je vrlo pomaknuta udesno, jer postoji mnogo prostora između molekula otapala. S druge strane, u koncentriranim otopinama otapalo još uvijek može otopiti otopljenu tvar, a krutina koja se dodaje nakon miješanja će se otopiti.

Kada se dostigne ravnoteža, čestice krute tvari se dodaju čim se otope u otapalu, a druge, u otopini, moraju "izaći" u otvoreni prostor i omogućiti njihovu ugradnju u tekuću fazu. Prema tome, otopljena tvar ide i dolazi iz čvrste faze u tekuću fazu istom brzinom; kada se to dogodi, kaže se da je otopina zasićena.

supersaturacija

Da bi se ravnoteža prisilila na otapanje krutije, tekuća faza mora otvoriti molekularni prostor, a za to ju je potrebno energično stimulirati. To uzrokuje da otapalo prihvati više otopljene tvari nego što je normalno u uvjetima okolne temperature i tlaka.

Jednom kada prestane dovod energije u tekuću fazu, prezasićena otopina ostaje metastabilna. Stoga, prije bilo kakvog poremećaja, može prekinuti svoju ravnotežu i potaknuti kristalizaciju viška otopljene tvari do ponovnog postizanja ravnoteže zasićenja..

Primjerice, s obzirom da je otopljena tvar vrlo topiva u vodi, dodaje se određena količina dok se krutina ne otopi. Zatim se na vodu nanosi toplina, sve dok se preostala krutina ne otopi. Prezasićena otopina je uklonjena i ostavljena da se ohladi.

Ako je hlađenje vrlo naglo, kristalizacija će se dogoditi trenutno; na primjer, dodavanjem malo leda u prezasićenu otopinu.

Isti efekt se također može uočiti ako se kristal topljivog spoja baci u vodu. Ovo služi kao nukleacijska potpora za otopljene čestice. Kristal raste akumuliranjem čestica medija dok se ne stabilizira tekuća faza; to jest, dok se otopina ne zasiti.

značajke

U prezasićenim otopinama prekoračena je granica u kojoj se otapalo više ne otapa količina otopljene tvari; prema tome, ova vrsta otopina ima višak otopljene tvari i ima sljedeće karakteristike:

-Mogu postojati sa svojim komponentama u jednoj fazi, kao u vodenim ili plinovitim otopinama, ili prisutne kao mješavina plinova u tekućem mediju.

-Kada se postigne stupanj zasićenja, otopljena tvar koja se ne otopi kristalizira ili precipitira (tvori neorganizirano kruto, nečisto i bez strukturnih standarda) s lakoćom u otopini.

-To je nestabilno rješenje. Kada se precipitira višak neotopljenih otopljenih tvari, proizvodi se oslobađanje topline koje je proporcionalno količini taloga. Ova toplina nastaje uslijed lokalnog šoka ili in situ molekula koje kristaliziraju. Budući da se stabilizira, nužno mora osloboditi energiju u obliku topline (u tim slučajevima).

-Neka fizikalna svojstva kao što su topljivost, gustoća, viskoznost i indeks loma ovise o temperaturi, volumenu i tlaku na koji je otopina podvrgnuta. Zbog toga ima različita svojstva od njihovih zasićenih otopina.

Kako se priprema?

Postoje varijable u pripremi otopina, kao što su vrsta i koncentracija otopljene tvari, volumen otapala, temperatura ili tlak. Modificiranjem bilo kojeg od ovih može se pripremiti prezasićena otopina iz zasićene.

Kada otopina dosegne stanje zasićenja i jedna od tih varijabli je modificirana, tada se može dobiti prezasićena otopina. Općenito, poželjna varijabla je temperatura, iako može biti i tlak.

Ako je prezasićena otopina podvrgnuta sporom isparavanju, čvrste čestice se mogu naći i mogu tvoriti viskoznu otopinu ili cijeli kristal..

Primjeri i aplikacije

-Postoji mnoštvo soli s kojima možete dobiti prezasićene otopine. Dugo su se koristili na industrijskoj i komercijalnoj razini i bili su predmetom brojnih istraživanja. Između primjena ističu se otopine sulfata natrija i vodenih otopina kalijevog bikromata.

-Prezasićene otopine nastale slatkim otopinama, kao što je med, su drugi primjeri. Od njih se pripremaju slatkiši ili sirupi, koji imaju vitalni značaj u prehrambenoj industriji. Vrijedi spomenuti i primjenu u farmaceutskoj industriji u pripremi nekih lijekova.

reference

  1. Kemijski pratilac za učitelje znanosti u srednjoj školi. Rješenja i koncentracija. [PDF]. Preuzeto 7. lipnja 2018., iz: ice.chem.wisc.edu
  2. K. Taimni. (1927). Viskoznost prezasićenih otopina. ja. Časopis za fizičku kemiju32(4), 604-615 DOI: 10.1021 / j150286a011
  3. Szewczyk, W. Sokolowski i K. Sangwal. (1985). Neka fizikalna svojstva zasićenih, prezasićenih i nedovoljno zasićenih vodenih otopina kalijevog bikromata. Časopis za kemijske i inženjerske podatke30(3), 243-246. DOI: 10,1021 / je00041a001
  4. Wikipedia. (2018.). Prezasićenja. Preuzeto 8. lipnja 2018., s adrese: en.wikipedia.org/wiki/Supersaturation
  5. Roberts, Anna. (24. travnja 2017.). Kako napraviti prezasićenu otopinu. sciencing. Preuzeto 8. lipnja 2018. iz: sciencing.com
  6. TutorVista. (2018.). Supersaturirana otopina. Preuzeto 8. lipnja 2018. iz: chemistry.tutorvista.com  
  7. Neda Glisović. (25. svibnja 2015.) Kristalizacija. [Slika]. Preuzeto 8. lipnja 2018. s adrese: commons.wikimedia.org