De övermättad lösning Det är en där lösningsmedlet har löst sig mer löst än det kan lösa sig vid mättnadsvikt. De har alla mättnadsbalansen gemensamt, med skillnaden att i vissa lösningar uppnås detta vid lägre eller högre koncentrationer av löst ämne..
Det lösta ämnet kan mycket väl vara ett fast ämne, såsom socker, stärkelse, salter, etc. eller från en gas, såsom COtvå i kolsyrade drycker. Genom att använda molekylärt resonemang omger lösningsmedelsmolekylerna de lösta ämnena och försöker öppna utrymme mellan sig för att kunna hysa mer av det lösta ämnet..
Således kommer det en tid då lösningsmedelslösningsaffiniteten inte kan övervinna bristen på utrymme, vilket skapar mättnadsbalansen mellan kristallen och dess omgivning (lösningen). Vid det här laget spelar det ingen roll hur mycket kristallerna mals eller skakas - lösningsmedlet kan inte längre lösa upp mer löst ämne.
Hur "tvingar" lösningsmedlet att lösa upp mer löst ämne? Genom en ökning av temperaturen (eller trycket, när det gäller gaser). På detta sätt ökar de molekylära vibrationerna och kristallen börjar ge mer av sina molekyler för upplösning tills den löser sig helt; detta är när det sägs att lösningen är övermättad.
Den övre bilden visar en övermättad lösning av natriumacetat, vars kristaller är produkten av återställningen av mättnadsjämvikten.
Artikelindex
Lösningarna kan bestå av en komposition som inkluderar tillstånden av materia (fast, flytande eller gasformig); de har dock alltid en enda fas.
När lösningsmedlet inte helt kan lösa upp lösningen observeras en annan fas som en konsekvens. Detta faktum återspeglar mättnadsbalansen; men vad handlar den här balansen om?
Joner eller molekyler samverkar för att bilda kristaller, vilket förekommer mer sannolikt eftersom lösningsmedlet inte kan hålla isär dem längre..
På ytan av glaset kolliderar dess komponenter för att fästa vid det, eller de kan också omge sig med lösningsmedelsmolekyler; några kommer ut, några stick. Ovanstående kan representeras av följande ekvation:
Fast <=> löst fast ämne
I utspädda lösningar är "jämvikten" långt till höger, eftersom det finns mycket utrymme tillgängligt mellan lösningsmedelsmolekylerna. Å andra sidan kan lösningsmedlet fortfarande lösas i koncentrerade lösningar, och det fasta ämnet som tillsätts efter omrörning löses upp.
När väl jämvikten har uppnåtts måste partiklarna i det tillsatta fasta ämnet så snart de löser sig i lösningsmedlet och andra i lösning "komma ut" för att öppna utrymme och tillåta att de införlivas i vätskefasen. Således kommer den lösta produkten och går från den fasta fasen till vätskefasen med samma hastighet; när detta händer sägs lösningen vara mättad.
För att tvinga jämvikten till upplösningen av mer fast måste vätskefasen öppna molekylärt utrymme, och för detta är det nödvändigt att stimulera det energiskt. Detta får lösningsmedlet att tillåta mer löst ämne än det normalt kan under omgivningstemperatur och tryckförhållanden..
När energiförbrukningen till vätskefasen har upphört förblir den övermättade lösningen metastabil. Därför, i händelse av störningar, kan den bryta dess jämvikt och orsaka kristallisation av överflödigt löst ämne tills det når mättnadsvikt igen..
Till exempel, med tanke på ett lösningsmedel som är mycket lösligt i vatten, tillsätts en viss mängd av det tills det fasta ämnet inte kan lösas upp. Därefter appliceras värme på vattnet tills upplösning av det återstående fasta materialet garanteras. Den övermättade lösningen avlägsnas och får svalna.
Om kylningen är mycket abrupt kommer kristallisering att ske omedelbart. till exempel tillsätta lite is till den övermättade lösningen.
Samma effekt kunde också observeras om en kristall av den lösliga föreningen kastades i vattnet. Detta fungerar som ett kärnbildningsstöd för de upplösta partiklarna. Kristallen växer och ackumulerar partiklarna i mediet tills vätskefasen stabiliseras; det vill säga tills lösningen är mättad.
I övermättade lösningar har gränsen i vilken mängden löst ämne inte längre upplöses av lösningsmedlet överskridits; därför har denna typ av lösning ett överskott av löst ämne och har följande egenskaper:
-De kan existera med sina komponenter i en enda fas, som i vattenhaltiga eller gasformiga lösningar, eller finns som en blandning av gaser i ett flytande medium..
-När mättnadsgraden uppnåtts kristalliseras eller fälls ut det lösta ämnet som inte är löst (bildar ett oorganiserat fast ämne, orent och utan strukturmönster) i lösningen..
-Det är en instabil lösning. När överskott av oupplöst löst utfälls sker en frisättning av värme som är proportionell mot mängden fällning. Denna värme genereras av lokal chock eller in situ av molekylerna som kristalliserar. Eftersom den stabiliseras måste den nödvändigtvis frigöra energi i form av värme (i dessa fall).
-Vissa fysikaliska egenskaper såsom löslighet, densitet, viskositet och brytningsindex beror på temperaturen, volymen och trycket som lösningen utsätts för. Av denna anledning har den andra egenskaper än sina respektive mättade lösningar..
Det finns variabler i beredningen av lösningar, såsom lösningens typ och koncentration, lösningsmedlets volym, temperaturen eller trycket. Genom att modifiera någon av dessa kan en övermättad lösning framställas från en mättad..
När lösningen når ett mättnadstillstånd och en av dessa variabler modifieras kan en övermättad lösning erhållas. I allmänhet är den föredragna variabeln temperatur, även om den också kan vara tryck.
Om en övermättad lösning utsätts för långsam avdunstning möts partiklarna av det fasta ämnet och kan bilda en viskös lösning eller en hel kristall.
-Det finns en stor variation av salter med vilka övermättade lösningar kan erhållas. De har använts länge industriellt och kommersiellt och har varit föremål för omfattande forskning. Tillämpningar inkluderar natriumsulfatlösningar och vattenhaltiga kaliumdikromatlösningar.
-Övermättade lösningar som består av söta lösningar, såsom honung, är andra exempel. Från dessa godis eller sirap bereds, som har en avgörande betydelse i livsmedelsindustrin. Det bör noteras att de också används inom läkemedelsindustrin vid beredning av vissa läkemedel..
Ingen har kommenterat den här artikeln än.