SOLUȚIE SUPRASATURATĂ: CARACTERISTICI, PREPARARE, EXEMPLE - CHIMIE - 2025

Soluția suprasaturată este una în care solventul a dizolvat mai mult solut decât se poate dizolva la echilibrul de saturație. Toate au în comun echilibrul de saturație, cu diferența că în unele soluții se ajunge la concentrații mai mici sau mai mari de solut.

Solutul poate fi un solid, cum ar fi zahărul, amidonul, sărurile etc .; sau dintr-un gaz, cum ar fi CO ₂ în băuturile carbogazoase. Aplicând raționamentul molecular, moleculele de solvent îi înconjoară pe cele ale solutului și încearcă să deschidă spațiu între ele pentru a reține mai mult din solut.

Astfel, vine un moment în care afinitatea solvent-solut nu poate depăși lipsa de spațiu, stabilind echilibrul de saturație între cristal și împrejurimile sale (soluția). În acest moment, nu contează cât de mult sunt măcinate sau agitate cristalele - solventul nu mai poate dizolva solutii.

Cum să „forțezi” solventul să dizolve mai mult solut? Printr-o creștere a temperaturii (sau a presiunii, în cazul gazelor). În acest fel, vibrațiile moleculare cresc și cristalul începe să cedeze mai mult din moleculele sale spre dizolvare, până când se dizolvă complet; atunci se spune că soluția este suprasaturată.

Imaginea superioară prezintă o soluție suprasaturată de acetat de sodiu, ale cărei cristale sunt produsul restabilirii echilibrului de saturație.

Aspecte teoretice

Saturare

Soluțiile pot fi alcătuite dintr-o compoziție care include stările de materie (solide, lichide sau gazoase); cu toate acestea, au întotdeauna o singură fază.

Când solventul nu poate dizolva complet solutul, se observă o altă fază ca o consecință. Acest fapt reflectă echilibrul de saturație; Dar despre ce este acest echilibru?

Ionii sau moleculele interacționează pentru a forma cristale, apărând mai probabil, deoarece solventul nu le poate ține mai mult timp.

Pe suprafața sticlei, componentele sale se ciocnesc pentru a adera la el sau se pot înconjura și cu molecule de solvent; unii se desprind, alții se lipesc. Cele de mai sus pot fi reprezentate prin următoarea ecuație:

Solid <=> solid dizolvat

În soluții diluate, „echilibrul” este foarte departe spre dreapta, deoarece există atât de mult spațiu disponibil între moleculele de solvent. Pe de altă parte, în soluții concentrate, solventul poate încă dizolva solutul, iar solidul adăugat după agitare se va dizolva.

Odată ce echilibrul este atins, particulele solidului adăugat imediat ce se dizolvă în solvent, iar altele, în soluție, trebuie „să iasă” pentru a deschide spațiul și a permite încorporarea lor în faza lichidă. Astfel, solutul merge înainte și înapoi din faza solidă în faza lichidă cu aceeași viteză; atunci când se întâmplă acest lucru, se spune că soluția este saturată.

suprasaturație

Pentru a forța echilibrul până la dizolvarea unei faze lichide mai solide trebuie să se deschidă spațiu molecular, iar pentru aceasta este necesar să-l stimuleze energetic. Acest lucru face ca solventul să admită mai mult solut decât poate în mod normal în condiții de temperatură și presiune.

Odată ce încetarea contribuției de energie la faza lichidă, soluția suprasaturată rămâne metastabilă. Prin urmare, în caz de perturbare, își poate rupe echilibrul și poate provoca cristalizarea excesului de solut până când atinge din nou echilibrul de saturație.

De exemplu, având în vedere un solut care este foarte solubil în apă, se adaugă o anumită cantitate până când solidul nu se poate dizolva. Apoi se aplică căldură pe apă, până la garantarea dizolvării solidului rămas. Soluția suprasaturată este îndepărtată și lăsată să se răcească.

Dacă răcirea este foarte bruscă, cristalizarea se va produce instantaneu; de exemplu, adăugând puțină gheață la soluția suprasaturată.

Același efect ar putea fi observat și dacă un cristal din compusul solubil ar fi aruncat în apă. Aceasta servește ca suport de nucleare pentru particulele dizolvate. Cristalul crește acumulând particulele mediului până la stabilizarea fazei lichide; adică până când soluția este saturată.

caracteristici

În soluțiile suprasaturate a fost depășită limita în care cantitatea de solut nu mai este dizolvată de solvent; prin urmare, acest tip de soluție are un exces de solut și are următoarele caracteristici:

-Există cu componentele lor într-o singură fază, ca în soluții apoase sau gazoase, sau prezente ca amestec de gaze într-un mediu lichid.

-La atingerea gradului de saturație, solutul care nu este dizolvat se va cristaliza sau precipita (formează un solid dezorganizat, impur și fără modele structurale) ușor în soluție.

-E o soluție instabilă. Când se precipită excesul de solut nedizolvat, există o eliberare de căldură care este proporțională cu cantitatea de precipitat. Această căldură este generată de coliziunea locală sau in situ a moleculelor care cristalizează. Deoarece se stabilizează, trebuie să elibereze în mod necesar energie sub formă de căldură (în aceste cazuri).

-Unele proprietăți fizice precum solubilitatea, densitatea, vâscozitatea și indicele de refracție depind de temperatura, volumul și presiunea la care este supusă soluția. Din acest motiv are proprietăți diferite decât soluțiile sale saturate respective.

Cum te pregătești?

Există variabile în prepararea soluțiilor, cum ar fi tipul și concentrația solutului, volumul solventului, temperatura sau presiunea. Modificând oricare dintre acestea, o soluție suprasaturată poate fi preparată dintr-o soluție saturată.

Când soluția atinge o stare de saturație și una dintre aceste variabile este modificată, atunci se poate obține o soluție suprasaturată. În general, variabila preferată este temperatura, deși poate fi și presiune.

Dacă o soluție suprasaturată este supusă unei evaporații lente, particulele solidului se întâlnesc și pot forma o soluție vâscoasă sau un întreg cristal.

Exemple și aplicații

-Exista o mare varietate de săruri cu care se pot obține soluții suprasaturate. Au fost utilizate de mult timp în mod industrial și comercial și au făcut obiectul unor cercetări ample. Aplicațiile includ soluții de sulfat de sodiu și soluții apoase de dicromat de potasiu.

-Soluțiile saturate, formate din soluții zaharoase, precum mierea, sunt alte exemple. Din aceste bomboane sau siropuri se prepară, având o importanță vitală în industria alimentară. Trebuie menționat că acestea sunt aplicate și în industria farmaceutică la prepararea unor medicamente.

Referințe

1. Însoțitorul de chimie pentru profesorii de științe din școala medie. Soluții și concentrare. . Preluat pe 7 iunie 2018, de la: ice.chem.wisc.edu
2. K. Taimni. (1927). Viscozitatea soluțiilor suprasaturate. I. Journal of Physical Chemistry 32 (4), 604-615 DOI: 10.1021 / j150286a011
3. Szewczyk, W. Sokolowski și K. Sangwal. (1985). Unele proprietăți fizice ale soluțiilor apoase saturate, suprasaturate și nesaturate de bicromat de potasiu. Journal of Chemical & Engineering Data 30 (3), 243-246. DOI: 10.1021 / je00041a001
4. Wikipedia. (2018). Suprasaturație. Preluat pe 08 iunie 2018, de la: en.wikipedia.org/wiki/Supersaturation
5. Roberts, Anna. (24 aprilie 2017). Cum se face o soluție supersaturată. Sciencing. Preluat pe 8 iunie 2018, de la: sciencing.com
6. TutorVista. (2018). Soluție suprasaturată. Preluat pe 8 iunie 2018, de pe: chemistry.tutorvista.com
7. Neda Glisovic. (25 mai 2015). Kristalizacija. . Preluat pe 8 iunie 2018, de pe: commons.wikimedia.org