Soveltumattoman liuoksen ominaisuudet, miten se valmistetaan ja esimerkit



ylikyllästetty liuos on sellainen, jossa liuotin on liuennut enemmän liuennutta kuin se voi liueta kyllästymis tasapainoon. Kaikilla on yhteinen kyllästymistasapaino, sillä eräissä ratkaisuissa tämä saavutetaan alhaisemmilla tai suuremmilla liuenneilla pitoisuuksilla.

Liukoinen aine voi olla hyvin kiinteä aine, kuten sokeri, tärkkelys, suolat jne .; tai kaasu, kuten CO2 hiilihappopitoisissa juomissa. Liuotinmolekyylejä käytetään molekyylien perustelujen avulla, jotka ympäröivät liuenneita aineita ja pyrkivät avaamaan tilaa keskenään mahtumaan enemmän liuenneita aineita.

Niinpä tulee aika, jolloin liuotin-liukoinen affiniteetti ei pysty voittamaan tilan puuttumista, jolloin kyllästys tasapaino kiteen ja sen ympäristön (liuos) välillä. Tässä vaiheessa ei ole väliä, kuinka paljon kiteet jauhetaan tai sekoitetaan: liuotin ei voi enää liuottaa enemmän liuenneita aineita.

Miten "pakottaa" liuotin liuottamaan enemmän liuenneita aineita? Lämpötilan nousun (tai paineiden, kaasujen tapauksessa) avulla. Tällä tavoin molekyylivärähtelyt lisääntyvät ja kide alkaa tuottaa enemmän molekyylejä liuokseen, kunnes se liukenee kokonaan; se on täällä, kun sanotaan, että ratkaisu on ylikyllästynyt.

Ylemmässä kuvassa on natriumasetaatin ylikyllästetty liuos, jonka kiteet ovat kyllästymistasapainon palauttamisen tuote.

indeksi

  • 1 Teoreettiset näkökohdat
    • 1.1 Kylläisyys
    • 1.2 Ylikyllästyminen
  • 2 Ominaisuudet
  • 3 Miten se valmistetaan?
  • 4 Esimerkkejä ja sovelluksia
  • 5 Viitteet 

Teoreettiset näkökohdat

kyllästys

Liuokset voidaan muodostaa koostumuksella, joka sisältää aineen tilat (kiinteät, nestemäiset tai kaasumaiset); niillä on kuitenkin aina yksi vaihe.

Kun liuotin ei voi liuottaa täysin liuosta, seuraa toinen vaihe. Tämä tosiasia heijastaa kylläisyystasapainoa; Mutta mikä on tämä tasapaino??

Ionit tai molekyylit ovat vuorovaikutuksessa muodostamaan kiteitä, jotka esiintyvät todennäköisemmin, koska liuotin ei voi pitää niitä erillään pidempään.

Lasin pinnalla sen komponentit törmäävät kiinnittymään tähän, tai ne voidaan myös ympäröitä liuotinmolekyyleillä; jotkut lähteä, toiset noudattavat. Edellä esitettyä voidaan esittää seuraavalla yhtälöllä:

vankka <=> liuennut kiinteä aine

Laimennetuissa liuoksissa "tasapaino" on hyvin siirtynyt oikealle, koska liuotinmolekyylien välillä on paljon tilaa. Toisaalta konsentroiduissa liuoksissa liuotin voi silti liuottaa liuenneen aineen ja kiinteän aineen, joka lisätään sekoituksen jälkeen, liukenee.

Kun tasapaino on saavutettu, kiinteän aineen hiukkaset lisätään heti, kun ne liukenevat liuottimeen ja toiset, liuoksessa, "tulee ulos" avaten tilan ja sallia niiden liittymisen nestefaasiin. Siten liukeneva aine menee ja tulee kiinteästä faasista nestefaasiin samalla nopeudella; kun tämä tapahtuu, sanotaan, että liuos on kylläinen.

Ylikyllästys

Tasapainon pakottamiseksi kiinteämmän nestemäisen faasin liukenemiseen on avattava molekyylitila ja tähän on tarpeen stimuloida sitä energisesti. Tämä saa aikaan sen, että liuotin antaa enemmän liuosta kuin se normaalisti voi vallitsevissa lämpötiloissa ja paineoloissa.

Kun energian syöttö nestefaasiin on lakannut, ylikyllästetty liuos pysyy metastabiilina. Siksi se voi ennen häirintää rikkoa sen tasapainon ja aiheuttaa liukoisen liuoksen kiteytymisen, kunnes saavutetaan jälleen kyllästymistasapaino.

Esimerkiksi veteen hyvin liukoisen liuoksen saamiseksi lisätään tietty määrä sitä, kunnes kiinteä aine ei liukene. Sitten kuumennetaan vettä, kunnes jäljellä oleva kiinteä aine on liuennut. Ylikyllästetty liuos poistetaan ja annetaan jäähtyä.

Jos jäähdytys on hyvin äkillinen, kiteytyminen tapahtuu välittömästi; esimerkiksi lisäämällä hieman jäätä ylikyllästettyyn liuokseen.

Sama vaikutus voitaisiin havaita myös, jos liukoisen yhdisteen kide heitettiin veteen. Tämä toimii liuenneiden hiukkasten nukleaatiotukena. Kide kasvaa kertymällä väliaineen hiukkasia, kunnes nestefaasi on vakiintunut; eli kunnes liuos on kyllästetty.

piirteet

Ylikyllästetyissä liuoksissa raja on ylitetty, jossa liuotin ei liukene enää liuoksen määrää; tämän vuoksi tämäntyyppisillä liuoksilla on liiallinen liukoisuus ja sillä on seuraavat ominaisuudet:

-Ne voivat olla niiden komponenttien kanssa yhdessä faasissa, kuten vesipitoisissa tai kaasumaisissa liuoksissa, tai ne voivat esiintyä kaasuseoksina nestemäisessä väliaineessa.

-Kun saavutetaan kylläisyysaste, liukenematon liuos kiteytyy tai saostuu (se muodostaa epäorgaanisen kiinteän aineen, epäpuhtaan ja ilman rakenteellisia standardeja) liuoksessa..

-Se on epävakaa ratkaisu. Kun liukenematon liukoinen liuos saostuu, syntyy lämmön vapautuminen, joka on verrannollinen sakan määrään. Tämä lämpö syntyy paikallisen iskun tai in situ molekyyleistä, jotka kiteytyvät. Koska se on vakiintunut, se on välttämättä vapautettava energiaa lämmön muodossa (näissä tapauksissa).

-Jotkin fysikaaliset ominaisuudet, kuten liukoisuus, tiheys, viskositeetti ja taitekerroin, riippuvat lämpötilasta, tilavuudesta ja paineesta, johon liuos altistetaan. Tästä syystä sillä on erilaiset ominaisuudet kuin niiden kyllästetyt liuokset.

Miten se valmistetaan?

Liuosten valmistuksessa on muuttujia, kuten liuoksen tyyppi ja konsentraatio, liuottimen tilavuus, lämpötila tai paine. Minkä tahansa näistä modifioimalla voidaan valmistaa ylikyllästetty liuos kyllästetystä.

Kun liuos saavuttaa kyllästystilan ja jotakin näistä muuttujista modifioidaan, voidaan saada ylikyllästetty liuos. Yleensä edullinen muuttuja on lämpötila, vaikka se voi myös olla paine.

Jos ylikyllästettyä liuosta haihdutetaan hitaasti, kiinteät hiukkaset löytyvät ja voivat muodostaa viskoosin liuoksen tai kokonaisen kiteen..

Esimerkkejä ja sovelluksia

-On olemassa runsaasti erilaisia ​​suoloja, joiden avulla voit saada ylikyllästettyjä liuoksia. Niitä on käytetty pitkään teollisella ja kaupallisella tasolla, ja niistä on tehty lukuisia tutkimuksia. Sovellusten välissä erottuvat natriumsulfaatin liuokset ja kaliumin bikromaatin vesiliuokset.

-Muita esimerkkejä ovat sokeriliuosten, kuten hunajan, muodostamat ylikyllästetyt liuokset. Näistä valmistetaan makeisia tai siirappia, joilla on elintärkeä merkitys elintarviketeollisuudessa. Huomattavaa on myös lääketeollisuudessa joidenkin lääkkeiden valmistuksessa.

viittaukset

  1. Keskioppilaitoksen opettajien kemiankumppani. Ratkaisut ja pitoisuus. [PDF]. Haettu 7. kesäkuuta 2018 osoitteesta ice.chem.wisc.edu
  2. K. Taimni. (1927). Ylikyllästettyjen liuosten viskositeetti. minä. Fyysisen kemian lehti32(4), 604-615 DOI: 10.1021 / j150286a011
  3. Szewczyk, W. Sokolowski ja K. Sangwal. (1985). Jotkut tyydyttyneet, tyydyttyneet ja tyydyttymättömät kalium-bikromaatti- liuokset ovat fysikaalisia. Journal of Chemical & Engineering Data30(3), 243 - 246. DOI: 10.1021 / je00041a001
  4. Wikipedia. (2018). Ylikylläisyyteen. Haettu 8. kesäkuuta 2018 osoitteesta: en.wikipedia.org/wiki/Supersaturation
  5. Roberts, Anna. (24. huhtikuuta 2017). Kuinka tehdä ylikyllästetty liuos. sciencing. Haettu 8. kesäkuuta 2018 alkaen: sciencing.com
  6. TutorVista. (2018). Ylikyllästetty liuos. Haettu 8. kesäkuuta 2018 osoitteesta: chemistry.tutorvista.com  
  7. Neda Glisovic. (25. toukokuuta 2015). Kristalizacija. [Kuva]. Haettu 8. kesäkuuta 2018 alkaen: commons.wikimedia.org