PRENASIČENA RAZTOPINA: ZNAČILNOSTI, PRIPRAVA, PRIMERI - KEMIJA - 2026

Prenasičena raztopina je tisti, v katerem je topilo raztopi več topljenca, kot ga lahko hitro raztopijo ravnotežje nasičenja. Vsem je skupno ravnovesje nasičenosti, s to razliko, da je v nekaterih raztopinah to doseženo pri nižjih ali višjih koncentracijah topljene snovi.

Topni del je lahko trdna snov, kot so sladkor, škrob, soli itd .; ali iz plina, kot je CO ₂ v gaziranih pijačah. Z uporabo molekularnih sklepov molekule topila obkrožajo molekule topljenca in si prizadevajo odpreti prostor med seboj, da zadržijo več topila.

Tako pride čas, ko afiniteta s topilom ne more premagati pomanjkanja prostora in vzpostavi ravnovesje nasičenja med kristalom in okolico (raztopino). Na tej točki ni pomembno, koliko kristalov se mleti ali pretresa: topilo ne more več raztopiti več topljene snovi.

Kako "prisiliti" topilo, da raztopi več topljenega? Skozi zvišanje temperature (ali tlaka, v primeru plinov). Na ta način se molekulske vibracije povečajo in kristal začne oddajati več svojih molekul, da se popolnoma raztopi; to je takrat, ko rečemo, da je raztopina prenasičena.

Zgornja slika prikazuje prenasičeno raztopino natrijevega acetata, katere kristali so produkt obnovitve ravnovesja nasičenja.

Teoretični vidiki

Nasičenost

Raztopine so lahko sestavljene iz sestave, ki vključuje stanje snovi (trdna, tekoča ali plinasta); vendar imajo vedno eno fazo.

Kadar topilo ne more popolnoma raztopiti topljenca, posledično opazimo drugo fazo. To dejstvo odraža ravnovesje nasičenosti; Toda kaj je to ravnovesje?

Ioni ali molekule medsebojno delujejo in tvorijo kristale, ki se pojavljajo bolj verjetno, saj jih topilo ne more več ločevati.

Na površini kozarca se njegovi sestavni deli trčijo, da se lepijo nanj, ali pa se lahko obdajajo tudi z molekulami topila; nekateri se odlepijo, nekateri se držijo. Zgoraj lahko predstavimo z enačbo:

Trdna <=> raztopljena trdna snov

V razredčenih raztopinah je "ravnotežje" zelo daleč desno, saj je med molekulami topila na voljo toliko prostora. Po drugi strani lahko v koncentrirani raztopini topilo še vedno raztopi in trdna snov, ki jo dodamo po mešanju, se raztopi.

Ko je ravnotežje doseženo, morajo delci dodane trdne snovi, takoj ko se raztopijo v topilu, in drugi v raztopini "izstopiti", da odprejo prostor in omogočijo njihovo vključitev v tekočo fazo. Tako topilo prehaja iz trdne faze v tekočo fazo z enako hitrostjo; ko se to zgodi, naj bi bila rešitev nasičena.

Prenasičenost

Da bi se ravnotežje spodbudilo raztapljanju trdnejših snovi, mora tekoča faza odpreti molekularni prostor in za to jo je potrebno energijsko spodbuditi. To povzroči, da topilo pri sobni temperaturi in tlaku odda več topnosti, kot je običajno.

Ko preneha prispevek energije k tekoči fazi, ostane nasičena raztopina metastabilna. Zato lahko v primeru kakršnih koli motenj poruši ravnovesje in povzroči kristalizacijo odvečne raztopine, dokler spet ne doseže nasičenosti.

Na primer, glede na topen, ki je zelo topen v vodi, ga dodamo določeno količino, dokler se trda snov ne raztopi. Nato se voda doda toploti, dokler ni zagotovljeno raztapljanje preostale trdne snovi. Prenasičeno raztopino odstranimo in pustimo, da se ohladi.

Če je hlajenje zelo naglo, se bo v trenutku pojavila kristalizacija; na primer dodajanje malo ledu v nasičeno raztopino.

Enak učinek bi lahko opazili tudi, če bi kristal topne spojine vrgli v vodo. To služi kot osnova za nukleacijo raztopljenih delcev. Kristal raste, kopiči delce medija, dokler se tekoča faza ne stabilizira; torej, dokler raztopina ni nasičena.

značilnosti

V prenasičenih raztopinah je bila presežena meja, pri kateri topila več ne raztopijo topila; zato ima ta vrsta raztopine presežek topljene snovi in ​​ima naslednje značilnosti:

- S svojimi komponentami lahko obstajajo v eni fazi, kot v vodni ali plinasti raztopini, ali pa so prisotni kot mešanica plinov v tekočem mediju.

-Ko doseže stopnjo nasičenosti, se topilo, ki se ne raztopi, v raztopini zlahka kristalizira ali obori (tvori neorganizirano trdno snov, nečisto in brez strukturnih vzorcev).

-To je nestabilna rešitev. Ko se obori obilno neraztopljeno topilo, se sprosti toplota, sorazmerna s količino oborine. Ta toplota nastaja pri lokalnem ali in situ trčenju kristalizirajočih molekul. Ker se stabilizira, mora nujno sprostiti energijo v obliki toplote (v teh primerih).

-Neke fizikalne lastnosti, kot so topnost, gostota, viskoznost in indeks loma, so odvisne od temperature, prostornine in tlaka, ki mu je raztopina izpostavljena. Zaradi tega ima drugačne lastnosti kot ustrezne nasičene raztopine.

Kako se pripravljate?

Pri pripravi raztopin obstajajo spremenljivke, kot so vrsta in koncentracija topljenca, prostornina topila, temperatura ali tlak. S spremembo katerega koli od njih lahko iz nasičene pripravimo prenasičeno raztopino.

Ko raztopina doseže stanje nasičenosti in se ena od teh spremenljivk spremeni, lahko dobimo prenasičeno raztopino. Na splošno je prednostna spremenljivka temperatura, čeprav je lahko tudi tlak.

Če se prenasičena raztopina počasi izhlapi, se delci trdne snovi srečajo in lahko tvorijo viskozno raztopino ali cel kristal.

Primeri in aplikacije

- Obstaja velika količina soli, s katerimi lahko dobimo prenasičene raztopine. Uporabljajo se že dolgo industrijsko in komercialno ter so bile predmet obsežnih raziskav. Uporaba vključuje raztopine natrijevega sulfata in vodne raztopine kalijevega dikromata.

-Nasičene nasičene raztopine, ki jih tvorijo sladke raztopine, kot je med, so drugi primeri. Iz teh pripravljajo bombone ali sirupe, ki imajo življenjsko pomemben pomen v prehrambeni industriji. Treba je opozoriti, da se uporabljajo tudi v farmacevtski industriji pri pripravi nekaterih zdravil.

Reference

1. Spremljevalka kemije za učitelje naravoslovja v srednji šoli. Raztopine in koncentracija. . Pridobljeno 7. junija 2018 z: ice.chem.wisc.edu
2. K. Taimni. (1927). Viskoznost prenasičenih raztopin. JAZ. Časopis za fizikalno kemijo 32 (4), 604-615 DOI: 10.1021 / j150286a011
3. Szewczyk, W. Sokolowski in K. Sangwal. (1985). Nekatere fizikalne lastnosti nasičenih, prenasičenih in nezasičenih vodnih raztopin kalijevega bikromata. Journal of Chemical & Engineering Data 30 (3), 243-246. DOI: 10.1021 / je00041a001
4. Wikipedija. (2018). Prenasičenost. Pridobljeno 8. junija 2018 z: en.wikipedia.org/wiki/Supersaturation
5. Roberts, Anna. (24. april 2017). Kako narediti prenasičeno raztopino. Sciaching. Pridobljeno 8. junija 2018 z: sciaching.com
6. TutorVista. (2018). Prenasičena raztopina. Pridobljeno 8. junija 2018 z: chemistry.tutorvista.com
7. Neda Glisović. (25. maj 2015). Kristalizacija. . Pridobljeno 8. junija 2018 z: commons.wikimedia.org