ПЕРЕНАСИЧЕНИЙ РОЗЧИН: ХАРАКТЕРИСТИКИ, ПРЕПАРАТ, ПРИКЛАДИ - ХІМІЯ - 2025

Пересичений розчин є той , в якому розчинник розчиниться більше , ніж розчиненого речовини він може розчиняти в рівновазі насичення. Всі вони мають загальну рівновагу насичення, з тією різницею, що в деяких розчинах це досягається при менших або більш високих концентраціях розчиненого речовини.

Розчинник цілком може бути твердим, таким як цукор, крохмаль, солі тощо; або з газу, такого як CO ₂ у газованих напоях. Застосовуючи молекулярні міркування, молекули розчинника оточують молекули розчинника і прагнуть відкрити простір між собою, щоб утримати більше розчиненого речовини.

Таким чином, настає час, коли спорідненість до розчинника не може подолати брак місця, встановивши рівновагу насичення між кристалом та його оточенням (розчином). На даний момент не має значення, скільки кристалів подрібнюють або струшують: розчинник вже не може розчиняти більше розчинних речовин.

Як «змусити» розчинник розчинити більше розчиненого речовини? Через підвищення температури (або тиску, у разі газів). Таким чином, молекулярні коливання збільшуються, і кристал починає віддавати більше молекул до розчинення, до повного розчинення; це коли кажуть, що розчин перенасичений.

На верхньому зображенні зображено перенасичений розчин ацетату натрію, кристали якого є продуктом відновлення рівноваги насичення.

Теоретичні аспекти

Насичення

Розчини можуть складатися з композиції, що включає стани речовини (тверді, рідкі або газоподібні); однак вони завжди мають одну фазу.

Коли розчинник не може повністю розчинити розчинний розчин, як наслідок спостерігається інша фаза. Цей факт відображає рівновагу насичення; Але про що цей баланс?

Іони або молекули взаємодіють з утворенням кристалів, що виникають більш імовірно, оскільки розчинник більше не може тримати їх один від одного.

На поверхні скла його компоненти стикаються, щоб прилипати до нього, або вони також можуть оточувати себе молекулами розчинника; деякі відриваються, деякі палиця. Вищенаведене можна представити наступним рівнянням:

Твердий <=> розчинений твердий

У розведених розчинах "рівновага" знаходиться дуже далеко вправо, оскільки між молекулами розчинника є стільки місця. З іншого боку, у концентрованих розчинах розчинник все ще може розчиняти розчинний розчин, і тверда речовина, яка додається після перемішування, розчиниться.

Після досягнення рівноваги частинки доданої твердої речовини, як тільки вони розчиняться в розчиннику, та інші, що знаходяться в розчині, повинні "вийти", щоб відкрити простір і дозволити їх включенню в рідку фазу. Таким чином, розчинник надходить і переходить з твердої фази в рідку фазу з однаковою швидкістю; коли це відбувається, кажуть, що розчин насичений.

Перенасичення

Щоб змусити рівновагу до розчинення більш твердої речовини, рідка фаза повинна відкрити молекулярний простір, і для цього необхідно її енергійно стимулювати. Це змушує розчинник впускати більше розчиненого речовини, ніж зазвичай, при температурі навколишнього середовища та тиску.

Як тільки внесок енергії в рідку фазу припиняється, перенасичений розчин залишається метастабільним. Тому в разі будь-яких порушень він може порушити свою рівновагу і викликати кристалізацію надлишку розчиненого речовини, поки він знову не досягне рівноваги насичення.

Наприклад, враховуючи розчинний у воді розчинний розчин, його додають певну кількість, поки тверда речовина не може розчинитися. Потім тепло подається до води, поки не буде забезпечено розчинення залишку твердого речовини. Перенасичений розчин видаляють і дають охолонути.

Якщо охолодження дуже різке, кристалізація відбудеться миттєво; наприклад, додавання трохи льоду до перенасиченого розчину.

Такий же ефект можна було б спостерігати також, якщо у воду кидали кристал розчинної сполуки. Це служить опорою для зародження розчинених частинок. Кристал росте, накопичуючи частинки середовища, поки рідка фаза не стабілізується; тобто поки розчин не насичується.

характеристики

У перенасичених розчинах перевищена межа, при якій кількість розчинника більше не розчиняється розчинником; тому цей тип розчину має надлишок розчиненої речовини та має такі характеристики:

- Вони можуть існувати зі своїми компонентами в одній фазі, як у водних або газоподібних розчинах, або бути у вигляді суміші газів у рідкому середовищі.

-Пійшовши на ступінь насичення, розчин, який не розчиняється, легко кристалізується або осадить (утворює дезорганізований твердий, нечистий і без структурних зразків) легко в розчині.

-Це нестабільне рішення. При надлишку нерозчиненого осаду утворюється виділення тепла, пропорційне кількості осаду. Це тепло генерується при локальному або in situ зіткненні кристалізуючих молекул. Оскільки він стабілізується, він обов’язково повинен вивільняти енергію у вигляді тепла (у цих випадках).

-Неякі фізичні властивості, такі як розчинність, щільність, в'язкість та показник заломлення, залежать від температури, об'єму та тиску, яким піддається розчин. З цієї причини він має інші властивості, ніж відповідні насичені розчини.

Як ви готуєтесь?

У приготуванні розчинів існують змінні, такі як тип і концентрація розчиненого речовини, об'єм розчинника, температура або тиск. Змінюючи будь-яке з них, з насиченого розчину можна приготувати перенасичений розчин.

Коли розчин досягає стану насичення і одна з цих змінних модифікується, тоді можна отримати перенасичений розчин. Як правило, кращою змінною є температура, хоча вона також може бути тиском.

Якщо перенасичений розчин піддається повільному випаровуванню, частинки твердого речовини зустрічаються і можуть утворювати в'язкий розчин або цілий кристал.

Приклади та програми

- Існує велика різноманітність солей, з якими можна отримати перенасичені розчини. Вони тривалий час використовуються промислово і комерційно, і були предметом широких досліджень. Застосування включають розчини сульфату натрію та водні розчини дихромату калію.

-Насичені розчини, утворені цукристими розчинами, такими як мед, є іншими прикладами. З цих цукерок або сиропів готують, що мають життєво важливе значення в харчовій промисловості. Слід зазначити, що вони також застосовуються у фармацевтичній промисловості при приготуванні деяких препаратів.

Список літератури

1. Товариш з хімії для вчителів середньої школи. Розчини та концентрація. . Отримано 7 червня 2018 року з: ice.chem.wisc.edu
2. К. Таймні. (1927). В'язкість перенасичених розчинів. Я Журнал фізичної хімії 32 (4), 604-615 DOI: 10.1021 / j150286a011
3. Шевчик, В. Соколовський та К. Сангваль. (1985). Деякі фізичні властивості насичених, перенасичених і ненасичених водних розчинів біхромату калію. Журнал хімічних та інженерних даних 30 (3), 243-246. DOI: 10.1021 / je00041a001
4. Вікіпедія. (2018). Перенасичення. Отримано 8 червня 2018 року з: en.wikipedia.org/wiki/Supersaturation
5. Робертс, Анна. (24 квітня 2017 р.). Як зробити перенасичений розчин. Наукові роботи. Отримано 8 червня 2018 року з: sciaching.com
6. TutorVista. (2018). Перенасичений розчин. Отримано 8 червня 2018 року з: chemistry.tutorvista.com
7. Неда Глісович. (25 травня 2015 р.). Кристалізація. . Отримано 8 червня 2018 року з: commons.wikimedia.org