Eigenschaften der übersättigten Lösung, wie sie hergestellt wird und Beispiele



Die übersättigte Lösung ist eine, in der das Lösungsmittel mehr gelöste Stoffe gelöst hat, als es sich im Sättigungsgleichgewicht lösen kann. Allen gemeinsam ist das Sättigungsgleichgewicht, mit dem Unterschied, dass dies bei einigen Lösungen bei niedrigeren oder höheren Konzentrationen des gelösten Stoffes erreicht wird.

Der gelöste Stoff kann gut ein Feststoff sein, wie Zucker, Stärke, Salze usw .; oder ein Gas wie CO2 in kohlensäurehaltigen Getränken. Unter Anwendung einer molekularen Argumentation umgeben Lösungsmittelmoleküle diejenigen des gelösten Stoffes und versuchen, zwischen sich einen Raum zu öffnen, um eine größere Menge an gelöstem Stoff aufzunehmen.

So kommt es zu einer Zeit, in der die Affinität zwischen Lösungsmittel und gelöstem Stoff den Platzmangel nicht überwinden kann und das Sättigungsgleichgewicht zwischen dem Kristall und seiner Umgebung (der Lösung) herstellt. An dieser Stelle ist es egal, wie stark die Kristalle gemahlen oder gerührt werden: das Lösungsmittel kann nicht mehr gelösten Stoff auflösen.

Wie "forciert" man das Lösungsmittel, um mehr gelöste Stoffe aufzulösen? Durch eine Erhöhung der Temperatur (oder Druck, im Falle von Gasen). Auf diese Weise nehmen die molekularen Schwingungen zu und der Kristall beginnt, mehr seiner Moleküle der Lösung zuzuführen, bis er sich vollständig auflöst; Hier wird die Lösung als übersättigt bezeichnet.

Das obere Bild zeigt eine übersättigte Lösung von Natriumacetat, dessen Kristalle das Produkt der Wiederherstellung des Sättigungsgleichgewichts sind.

Index

  • 1 Theoretische Aspekte
    • 1.1 Sättigung
    • 1.2 Übersättigung
  • 2 Eigenschaften
  • 3 Wie ist es vorbereitet?
  • 4 Beispiele und Anwendungen
  • 5 Referenzen

Theoretische Aspekte

Sättigung

Die Lösungen können durch eine Zusammensetzung gebildet werden, die die Aggregatzustände (fest, flüssig oder gasförmig) enthält; Sie haben jedoch immer eine einzige Phase.

Wenn das Lösungsmittel den gelösten Stoff nicht vollständig auflösen kann, wird als Konsequenz eine andere Phase beobachtet. Diese Tatsache spiegelt das Sättigungsgleichgewicht wider; Aber worum geht es bei dieser Balance?

Ionen oder Moleküle interagieren, um Kristalle zu bilden, die wahrscheinlicher auftreten, da das Lösungsmittel sie nicht länger auseinander halten kann.

Auf der Glasoberfläche kollidieren seine Komponenten, um an diesem zu haften, oder sie können auch von Lösungsmittelmolekülen umgeben sein; manche gehen, andere bleiben. Das Obige kann mit der folgenden Gleichung dargestellt werden:

Solid <=> gelöster Feststoff

In verdünnten Lösungen ist das "Gleichgewicht" stark nach rechts verschoben, da zwischen den Lösungsmittelmolekülen viel Platz zur Verfügung steht. Auf der anderen Seite kann das Lösungsmittel in den konzentrierten Lösungen gelösten Stoff immer noch lösen, und der Feststoff, der nach dem Rühren zugegeben wird, wird sich lösen.

Sobald das Gleichgewicht erreicht ist, müssen die Feststoffteilchen, sobald sie sich in dem Lösungsmittel gelöst haben, und andere, in Lösung, "austreten", um den Raum zu öffnen und ihre Einbringung in die flüssige Phase zu erlauben. So geht der gelöste Stoff und kommt von der festen Phase zur flüssigen Phase mit der gleichen Geschwindigkeit; Wenn dies geschieht, wird gesagt, dass die Lösung gesättigt ist.

Übersättigung

Um das Gleichgewicht auf die Auflösung von mehr Feststoff zu zwingen, muss die flüssige Phase den molekularen Raum öffnen, und dazu ist es notwendig, es energetisch zu stimulieren. Dies führt dazu, dass das Lösungsmittel mehr gelösten Stoff zuläßt, als es normalerweise bei Umgebungstemperatur und Druckbedingungen möglich ist.

Sobald der Energiebeitrag zur flüssigen Phase aufgehört hat, bleibt die übersättigte Lösung metastabil. Daher kann es vor jeder Störung sein Gleichgewicht aufheben und die Kristallisation des Überschusses an gelöstem Stoff bewirken, bis das Sättigungsgleichgewicht wieder erreicht ist.

Zum Beispiel wird bei einem gelösten Stoff, der in Wasser sehr löslich ist, eine bestimmte Menge davon zugegeben, bis sich der Feststoff nicht auflösen kann. Dann wird Wärme auf das Wasser aufgebracht, bis die Auflösung des verbleibenden Feststoffes gewährleistet ist. Die übersättigte Lösung wird entfernt und abkühlen gelassen.

Wenn das Abkühlen sehr plötzlich erfolgt, tritt sofort Kristallisation auf; zum Beispiel, Hinzufügen von ein wenig Eis zu der übersättigten Lösung.

Derselbe Effekt konnte auch beobachtet werden, wenn ein Kristall der löslichen Verbindung in das Wasser geworfen wurde. Dies dient als Keimbildungsunterstützung für die gelösten Teilchen. Der Kristall wächst an und sammelt die Partikel des Mediums, bis die flüssige Phase stabilisiert ist; das heißt, bis die Lösung gesättigt ist.

Eigenschaften

In übersättigten Lösungen wurde die Grenze überschritten, bei der die Menge an gelöstem Stoff nicht mehr vom Lösungsmittel gelöst wird; daher hat diese Art von Lösungen einen Überschuss an gelösten Stoffen und weist die folgenden Eigenschaften auf:

Sie können mit ihren Komponenten in einer einzigen Phase vorliegen, wie in wässrigen oder gasförmigen Lösungen, oder als eine Mischung von Gasen in einem flüssigen Medium vorliegen.

- Wenn der Grad der Sättigung erreicht ist, wird der gelöste Stoff, der nicht gelöst ist, in der Lösung leicht kristallisieren oder ausfällen (er bildet einen unorganisierten Feststoff, unrein und ohne strukturelle Standards).

-Es ist eine instabile Lösung. Wenn der überschüssige ungelöste gelöste Stoff ausfällt, wird eine Wärmefreisetzung erzeugt, die proportional zur Menge des Niederschlags ist. Diese Wärme wird durch den lokalen Schock erzeugt oder in situ der Moleküle, die kristallisieren.Weil es stabilisiert ist, muss es notwendigerweise Energie in Form von Wärme freisetzen (in diesen Fällen).

Einige physikalische Eigenschaften wie Löslichkeit, Dichte, Viskosität und Brechungsindex hängen von der Temperatur, dem Volumen und dem Druck ab, dem die Lösung ausgesetzt ist. Aus diesem Grund hat es unterschiedliche Eigenschaften zu ihren jeweiligen gesättigten Lösungen.

Wie ist es vorbereitet?

Bei der Herstellung von Lösungen gibt es Variablen, wie Art und Konzentration des gelösten Stoffes, Volumen des Lösungsmittels, Temperatur oder Druck. Durch Modifizieren von diesen kann eine übersättigte Lösung aus einer gesättigten Lösung hergestellt werden.

Wenn die Lösung einen Sättigungszustand erreicht und eine dieser Variablen verändert wird, kann eine übersättigte Lösung erhalten werden. Im Allgemeinen ist die bevorzugte Variable die Temperatur, obwohl sie auch Druck sein kann.

Wenn eine übersättigte Lösung einer langsamen Verdampfung unterworfen wird, werden die festen Teilchen gefunden und können eine viskose Lösung oder einen ganzen Kristall bilden.

Beispiele und Anwendungen

-Es gibt eine große Vielfalt von Salzen, mit denen Sie übersättigte Lösungen erhalten können. Sie wurden lange Zeit auf industrieller und kommerzieller Ebene verwendet und waren Gegenstand zahlreicher Untersuchungen. Zu den Anwendungen gehören Natriumsulfatlösungen und wässrige Lösungen von Kaliumbichromat.

- Übersättigte Lösungen, die durch zuckerhaltige Lösungen wie Honig gebildet werden, sind andere Beispiele. Von diesen sind Bonbons oder Sirups vorbereitet, die in der Lebensmittelindustrie von entscheidender Bedeutung sind. Es sollte angemerkt werden, dass auch in der pharmazeutischen Industrie bei der Herstellung einiger Medikamente gelten.

Referenzen 

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