Presýteného roztoku je taká, v ktorej je rozpúšťadlo rozpustí viac solu, než sa môže rozpustiť v nasýtenia rovnováhe. Všetky majú spoločnú saturačnú rovnováhu s tým rozdielom, že v niektorých roztokoch sa to dosahuje pri nižších alebo vyšších koncentráciách rozpustenej látky.
Solut môže byť tiež tuhá látka, ako je cukor, škrob, soli atď .; alebo z plynu, ako je CO 2 v sýtených nápojoch. Pri použití molekulárneho zdôvodnenia molekuly rozpúšťadla obklopujú molekuly rozpustenej látky a snažia sa medzi sebou otvoriť priestor, aby zadržali viac rozpustenej látky.
Preto prichádza čas, keď afinita medzi rozpúšťadlom a rozpúšťadlom nemôže prekonať nedostatok priestoru, čím sa dosiahne rovnováha nasýtenia medzi kryštálom a jeho okolím (roztok). V tomto okamihu nezáleží na tom, koľko kryštálov je rozdrvených alebo pretrepaných: rozpúšťadlo už nemôže ďalej rozpustiť rozpustenú látku.
Ako prinútiť rozpúšťadlo, aby rozpustilo viac rozpustenej látky? Zvýšením teploty (alebo tlaku v prípade plynov). Týmto spôsobom sa zvyšujú molekulárne vibrácie a kryštál sa začne rozpúšťať viac svojich molekúl, až kým sa úplne nerozpustí; to je, keď sa hovorí, že roztok je presýtený.
Horný obrázok ukazuje presýtený roztok octanu sodného, ktorého kryštály sú produktom obnovenia saturačnej rovnováhy.
Teoretické aspekty
nasýtenia
Roztoky môžu byť vyrobené z kompozície, ktorá obsahuje stavy látok (pevné, kvapalné alebo plynné); vždy však majú jednu fázu.
Ak rozpúšťadlo nemôže úplne rozpustiť rozpustenú látku, v dôsledku toho sa pozoruje ďalšia fáza. Táto skutočnosť odráža rovnováhu nasýtenia; O čom je táto rovnováha?
Ióny alebo molekuly interagujú za vzniku kryštálov, ktoré sa vyskytujú častejšie, pretože ich rozpúšťadlo už dlhšie nemôže udržiavať od seba.
Na povrchu skla sa jeho zložky zrážajú, aby sa k nemu prilepili, alebo sa môžu tiež obklopiť molekulami rozpúšťadla; niektorí odchádzajú, iní palica. Vyššie uvedené môže predstavovať nasledujúca rovnica:
Tuhá látka <=> rozpustená tuhá látka
V zriedených roztokoch je „rovnováha“ úplne ďaleko doprava, pretože medzi molekulami rozpúšťadla je k dispozícii toľko priestoru. Na druhej strane, v koncentrovaných roztokoch môže rozpúšťadlo stále rozpustiť rozpustenú látku a tuhá látka, ktorá sa pridá po miešaní, sa rozpustí.
Akonáhle sa dosiahne rovnováha, častice pridanej tuhej látky, len čo sa rozpustia v rozpúšťadle a ďalšie, v roztoku, musia „vyjsť“, aby sa otvoril priestor a umožnili ich začlenenie do kvapalnej fázy. Solut sa teda vracia z tuhej fázy do kvapalnej fázy rovnakou rýchlosťou; keď sa to stane, hovorí sa, že roztok je nasýtený.
presýteniu
Aby prinútila rovnováhu k rozpusteniu tuhšej látky, musí kvapalná fáza otvoriť molekulárny priestor, a preto je potrebné ju energicky stimulovať. To spôsobí, že rozpúšťadlo pripustí viac rozpustenej látky, ako obvykle, za podmienok okolitej teploty a tlaku.
Akonáhle príspevok energie do kvapalnej fázy ustane, presýtený roztok zostáva metastabilný. Preto môže v prípade akejkoľvek poruchy narušiť svoju rovnováhu a spôsobiť kryštalizáciu prebytku rozpustenej látky, až kým znova nedosiahne saturačnú rovnováhu.
Napríklad pri rozpustenej látke, ktorá je veľmi dobre rozpustná vo vode, sa pridáva určité množstvo, kým sa tuhá látka nemôže rozpustiť. Potom sa na vodu aplikuje teplo, až kým nie je zaručené rozpustenie zvyšnej tuhej látky. Presýtený roztok sa odstráni a nechá sa vychladnúť.
Ak je ochladenie veľmi prudké, kryštalizácia nastane okamžite; napríklad pridaním trochu ľadu do presýteného roztoku.
Rovnaký účinok bolo možné pozorovať aj vtedy, ak sa do vody vrhol kryštál rozpustnej zlúčeniny. Toto slúži ako nukleačný nosič pre rozpustené častice. Kryštál rastie a hromadí častice média, kým sa kvapalná fáza nestabilizuje; to znamená, až kým nie je roztok nasýtený.
vlastnosti
V presýtených roztokoch bol prekročený limit, v ktorom množstvo rozpustenej látky už nie je rozpúšťadlom rozpustené; preto tento typ roztoku má nadbytok rozpustenej látky a má nasledujúce vlastnosti:
- Môžu existovať so svojimi zložkami v jednej fáze, napríklad vo vodných alebo plynných roztokoch, alebo môžu byť prítomné ako zmes plynov v kvapalnom médiu.
- Po dosiahnutí stupňa nasýtenia nerozpustená látka v roztoku ľahko kryštalizuje alebo precipituje (vytvára dezorganizovanú pevnú látku, nečistú a bez štruktúrnych vzorov).
-Je to nestabilné riešenie. Keď sa vyzráža nadbytok nerozpustenej rozpustenej látky, uvoľňuje sa teplo, ktoré je úmerné množstvu zrazeniny. Toto teplo je generované lokálnym alebo in situ zrážaním kryštalizujúcich molekúl. Pretože sa stabilizuje, musí nevyhnutne uvoľňovať energiu vo forme tepla (v týchto prípadoch).
- Niektoré fyzikálne vlastnosti, ako je rozpustnosť, hustota, viskozita a index lomu, závisia od teploty, objemu a tlaku, ktorému je roztok vystavený. Z tohto dôvodu má odlišné vlastnosti ako príslušné nasýtené roztoky.
Ako sa pripravujete?
Pri príprave roztokov existujú premenné, ako je typ a koncentrácia rozpustenej látky, objem rozpúšťadla, teplota alebo tlak. Modifikáciou ktorejkoľvek z nich sa presýtený roztok môže pripraviť z nasýteného roztoku.
Keď roztok dosiahne stav nasýtenia a modifikuje sa jedna z týchto premenných, môže sa získať presýtený roztok. Všeobecne je výhodnou premennou teplota, aj keď to môže byť tiež tlak.
Ak sa presýtený roztok podrobí pomalému odparovaniu, častice tuhej látky sa stretnú a môžu tvoriť viskózny roztok alebo celý kryštál.
Príklady a aplikácie
- Existuje veľké množstvo solí, s ktorými je možné získať presýtené roztoky. Používajú sa už dlhodobo v priemysle a obchode a boli predmetom rozsiahleho výskumu. Aplikácie zahŕňajú roztoky síranu sodného a vodné roztoky dvojchromanu draselného.
- Ďalšími príkladmi sú nasýtené roztoky tvorené sladkými roztokmi, ako je napríklad med. Z týchto cukroviniek alebo sirupov sa pripravujú, ktoré majú zásadný význam v potravinárskom priemysle. Je potrebné poznamenať, že sa tiež používajú vo farmaceutickom priemysle pri príprave niektorých liekov.
Referencie
- Sprievodca chémie pre učiteľov prírodných vied na strednej škole. Roztoky a koncentrácia. , Získané 7. júna 2018, z: ice.chem.wisc.edu
- K. Taimni. (1927). Viskozita presýtených roztokov. I. The Journal of Physical Chemistry 32 (4), 604-615 DOI: 10,1021 / j150286a011
- Szewczyk, W. Sokolowski a K. Sangwal. (1985). Niektoré fyzikálne vlastnosti nasýtených, presýtených a nenasýtených vodných roztokov bichromanu draselného. Journal of Chemical & Engineering Data 30 (3), 243-246. DOI: 10,1021 / je00041a001
- Wikipedia. (2018). Presýteniu. Citované 8. júna 2018, z: en.wikipedia.org/wiki/Supersaturation
- Roberts, Anna. (24. apríla 2017). Ako vytvoriť presýtený roztok. Sciencing. Zdroj: 8. júna 2018, z: sciencing.com
- TutorVista. (2018). Presýtený roztok. Citované 8. júna 2018, z: chemistry.tutorvista.com
- Neda Glisovic. (25. mája 2015). Kristalizacija. , Zdroj: 8. júna 2018, z: commons.wikimedia.org