Sobresaturated Solution Characteristics, How It Is Prepared en Examples

de oververzadigde oplossing is er een waarin het oplosmiddel meer opgeloste stof heeft opgelost dan het kan oplossen in het verzadigingsevenwicht. Alle hebben de verzadigingsbalans gemeen, met het verschil dat dit bij sommige oplossingen wordt bereikt bij lagere of hogere concentraties opgeloste stof.

De opgeloste stof kan een vaste stof zijn, zoals suiker, zetmeel, zouten, enz.; of een gas, zoals CO₂ in koolzuurhoudende dranken. Moleculaire redeneringen worden toegepast, oplosmiddelmoleculen omringen die van de opgeloste stof en proberen om ruimte tussen zichzelf te openen om meer hoeveelheid opgeloste stof op te vangen.

Er komt dus een moment dat de solvent-opgeloste affiniteit het gebrek aan ruimte niet kan overwinnen, waardoor het verzadigingsevenwicht tussen het kristal en zijn omgeving (de oplossing) wordt vastgesteld. Op dit punt maakt het niet uit hoeveel de kristallen worden gemalen of geroerd: het oplosmiddel kan niet meer opgeloste stof oplossen.

Hoe "forceer" je het oplosmiddel om meer opgeloste stoffen op te lossen? Door een verhoging van de temperatuur (of druk, in het geval van gassen). Op deze manier nemen de moleculaire trillingen toe en begint het kristal meer van zijn moleculen aan de oplossing te geven, totdat het volledig oplost; het is hier wanneer wordt gezegd dat de oplossing oververzadigd is.

De bovenste afbeelding toont een oververzadigde oplossing van natriumacetaat, waarvan de kristallen het product zijn van het herstel van het verzadigingsevenwicht.

index

• 1 Theoretische aspecten
  • 1.1 Verzadiging
  • 1.2 Oververzadiging
• 2 kenmerken
• 3 Hoe is het voorbereid?
• 4 Voorbeelden en toepassingen
• 5 Referenties 

Theoretische aspecten

verzadiging

De oplossingen kunnen worden gevormd door een samenstelling die de toestanden van materie (vast, vloeibaar of gasvormig) omvat; ze hebben echter altijd een enkele fase.

Wanneer het oplosmiddel de opgeloste stof niet volledig kan oplossen, wordt als gevolg daarvan een andere fase waargenomen. Dit feit geeft de verzadigingsbalans weer; Maar waar gaat deze balans over??

Ionen of moleculen werken samen om kristallen te vormen, die waarschijnlijker voorkomen omdat het oplosmiddel hen niet langer uit elkaar kan houden.

Op het oppervlak van het glas botsen de componenten ervan om zich eraan te hechten, of ze kunnen ook worden omringd door oplosmiddelmoleculen; sommigen vertrekken, anderen houden zich aan. Het bovenstaande kan worden weergegeven met de volgende vergelijking:

solide <=> opgeloste vaste stof

In verdunde oplossingen is het "evenwicht" erg naar rechts verschoven, omdat er veel ruimte beschikbaar is tussen de solventmoleculen. Aan de andere kant kan in geconcentreerde oplossingen het oplosmiddel opgeloste opgeloste stof blijven, en de vaste stof die wordt toegevoegd na roeren, zal oplossen.

Zodra het evenwicht is bereikt, worden de deeltjes van de vaste stof toegevoegd zodra ze oplossen in het oplosmiddel en andere, in oplossing, moeten "naar buiten komen" om ruimte te openen en hun opname in de vloeibare fase mogelijk te maken. De opgeloste stof gaat dus en komt van de vaste fase naar de vloeibare fase met dezelfde snelheid; wanneer dit gebeurt, wordt er gezegd dat de oplossing verzadigd is.

oververzadiging

Om het evenwicht tot het oplossen van meer vaste stoffen te dwingen, moet de vloeibare fase de moleculaire ruimte openen, en daarvoor is het nodig om het energetisch te stimuleren. Dit zorgt ervoor dat het oplosmiddel meer opgeloste stof laat dan normaal bij omgevingstemperatuur en druk.

Zodra de energietoevoer naar de vloeibare fase is gestopt, blijft de oververzadigde oplossing metastabiel. Daarom kan het voor elke verstoring zijn evenwicht verbreken en de kristallisatie van de overmaat van de opgeloste stof veroorzaken totdat het verzadigingsevenwicht weer wordt bereikt.

Bijvoorbeeld, gezien een opgeloste stof zeer oplosbaar in water, wordt een bepaalde hoeveelheid toegevoegd totdat de vaste stof niet kan oplossen. Vervolgens wordt warmte op het water aangebracht totdat de resterende vaste stof is opgelost. De oververzadigde oplossing wordt verwijderd en men laat afkoelen.

Als de koeling heel plotseling is, zal de kristallisatie onmiddellijk plaatsvinden; bijvoorbeeld het toevoegen van een beetje ijs aan de oververzadigde oplossing.

Hetzelfde effect kon ook worden waargenomen als een kristal van de oplosbare verbinding in het water werd gegooid. Dit dient als een kiemvormingsondersteuning voor de opgeloste deeltjes. Het kristal groeit door de deeltjes van het medium te accumuleren totdat de vloeibare fase is gestabiliseerd; dat wil zeggen, totdat de oplossing verzadigd is.

features

In oververzadigde oplossingen is de limiet overschreden waarbij de hoeveelheid opgeloste stof niet langer wordt opgelost door het oplosmiddel; daarom heeft dit type oplossingen een overmaat aan opgeloste stof en heeft het de volgende kenmerken:

-Ze kunnen bestaan ​​met hun componenten in een enkele fase, zoals in waterige of gasvormige oplossingen, of aanwezig als een mengsel van gassen in een vloeibaar medium.

-Wanneer de mate van verzadiging wordt bereikt, zal de opgeloste stof die niet is opgelost, kristalliseren of neerslaan (het vormt een gedesorganiseerde vaste stof, onzuiver en zonder structurele normen) met gemak in de oplossing.

-Het is een onstabiele oplossing. Wanneer de overmaat onopgeloste opgeloste stof precipiteert, wordt een warmteafgifte geproduceerd die evenredig is aan de hoeveelheid precipitaat. Deze warmte wordt gegenereerd door de lokale schok of in situ van de moleculen die kristalliseren. Omdat het is gestabiliseerd, moet het noodzakelijkerwijs energie vrijmaken in de vorm van warmte (in deze gevallen).

-Sommige fysische eigenschappen zoals oplosbaarheid, dichtheid, viscositeit en brekingsindex hangen af ​​van de temperatuur, het volume en de druk waaraan de oplossing wordt onderworpen. Om deze reden heeft het verschillende eigenschappen met hun respectievelijke verzadigde oplossingen.

Hoe is het voorbereid?

Er zijn variabelen bij de bereiding van de oplossingen, zoals het type en de concentratie van de opgeloste stof, het volume van het oplosmiddel, de temperatuur of de druk. Het modificeren van een van deze kan worden bereid een oververzadigde oplossing van een verzadigde.

Wanneer de oplossing verzadigd is en een van deze variabelen wordt gewijzigd, kan een oververzadigde oplossing worden verkregen. Over het algemeen is de variabele die de voorkeur heeft temperatuur, hoewel het ook de druk kan zijn.

Als een oververzadigde oplossing wordt onderworpen aan langzame verdamping, worden de vaste deeltjes gevonden en kunnen ze een stroperige oplossing vormen, of een heel kristal.

Voorbeelden en toepassingen

-Er is een grote verscheidenheid aan zouten waarmee u oververzadigde oplossingen kunt verkrijgen. Ze zijn lange tijd op industrieel en commercieel niveau gebruikt en zijn onderwerp geweest van talrijke onderzoeken. Tussen de toepassingen vallen de oplossingen van sulfaat van natrium en de waterige oplossingen van bichromaat van kalium op.

-Oververzadigde oplossingen gevormd door suikerhoudende oplossingen, zoals honing, zijn andere voorbeelden. Van deze zijn bereid snoep of stropen, die van vitaal belang zijn in de voedingsindustrie. Opmerkelijk zijn ook van toepassing in de farmaceutische industrie bij de bereiding van sommige medicijnen.

referenties

1. The Chemistry Companion for Middle School Science Teachers. Oplossingen en concentratie. [PDF]. Opgehaald op 7 juni 2018, vanuit: ice.chem.wisc.edu
2. K. Taimni. (1927). De viscositeit van superverzadigde oplossingen. ik. The Journal of Physical Chemistry32(4), 604-615 DOI: 10.1021 / j150286a011
3. Szewczyk, W. Sokolowski en K. Sangwal. (1985). Enkele fysische eigenschappen van verzadigde, oververzadigde en onderverzadigde waterige kaliumbichromaatoplossingen. Journal of Chemical & Engineering Data30(3), 243-246. DOI: 10.1021 / je00041a001
4. Wikipedia. (2018). Oververzadiging. Opgewekt op 8 juni 2018, vanaf: en.wikipedia.org/wiki/Supersaturation
5. Roberts, Anna. (24 april 2017). Hoe een oververzadigde oplossing te maken. sciencing. Opgehaald op 8 juni 2018, vanaf: sciencing.com
6. TutorVista. (2018). Superverzadigde oplossing. Opgehaald op 8 juni 2018, vanaf: chemistry.tutorvista.com  
7. Neda Glisovic. (25 mei 2015). Kristalizacija. [Afbeelding]. Opgehaald op 8 juni 2018, vanaf: commons.wikimedia.org