Přesyceného roztoku je taková, ve které je rozpouštědlo rozpustí více solute, než se může rozpustit v nasycení rovnováze. Všichni mají společnou saturační rovnováhu s tím rozdílem, že v některých řešeních je toho dosaženo při nižších nebo vyšších koncentracích solutu.
Solut může být také pevná látka, jako je cukr, škrob, soli atd.; nebo z plynu, jako je CO 2 v sycených nápojích. Při použití molekulárního uvažování obklopují molekuly rozpouštědla molekuly rozpuštěné látky a snaží se mezi sebou otevřít prostor, aby zadržely více rozpuštěné látky.
Tedy nastává doba, kdy afinita mezi rozpouštědlem a solutem nemůže překonat nedostatek prostoru, čímž se vytvoří saturační rovnováha mezi krystalem a jeho okolím (roztok). V tomto bodě nezáleží na tom, jak moc jsou krystaly rozdrceny nebo protřepány: rozpouštědlo již nemůže rozpouštět.
Jak "přinutit" rozpouštědlo k rozpuštění více rozpuštěné látky? Zvýšením teploty (nebo tlaku, v případě plynů). Tímto způsobem se molekulární vibrace zvyšují a krystal začíná vydávat více svých molekul k rozpuštění, dokud se úplně nerozpustí; to je, když se říká, že roztok je přesycen.
Horní obrázek ukazuje přesycený roztok octanu sodného, jehož krystaly jsou výsledkem obnovení saturační rovnováhy.
Teoretické aspekty
Nasycení
Roztoky mohou být tvořeny kompozicí, která zahrnuje stavy látek (pevné, kapalné nebo plynné); vždy však mají jednu fázi.
Když rozpouštědlo nemůže úplně rozpustit rozpuštěnou látku, je následkem toho pozorována další fáze. Tato skutečnost odráží rovnováhu nasycení; O čem je tato rovnováha?
Ionty nebo molekuly interagují za vzniku krystalů, které se vyskytují častěji, protože je rozpouštědlo už déle neudrží.
Na povrchu skla se jeho složky srazí a přilnou k němu, nebo se mohou také obklopit molekulami rozpouštědla; někteří přicházejí, jiní hůl. Výše uvedené může být reprezentováno následující rovnicí:
Pevná látka <=> rozpuštěná pevná látka
Ve zředěných roztocích je „rovnováha“ velmi daleko doprava, protože mezi molekulami rozpouštědla je tolik prostoru. Na druhé straně, v koncentrovaných roztocích může rozpouštědlo stále rozpouštět solut a pevná látka, která se přidává po míchání, se rozpustí.
Jakmile je dosaženo rovnováhy, musí částice přidané pevné látky, jakmile se rozpustí v rozpouštědle, a ostatní v roztoku, musí "vyjít", aby otevřely prostor a umožnily jejich začlenění do kapalné fáze. Solut se tedy pohybuje z pevné fáze do kapalné fáze stejnou rychlostí; když k tomu dojde, říká se, že roztok je nasycený.
Přesycení
Aby se rovnováha přinutila k rozpuštění pevnějšího stavu, musí kapalná fáze otevřít molekulární prostor, a proto je nutné jej energicky stimulovat. To způsobuje, že rozpouštědlo připouští více rozpuštěné látky, než obvykle, za podmínek okolní teploty a tlaku.
Jakmile přestane přispívat energie do kapalné fáze, zůstává přesycený roztok metastabilní. Proto v případě jakéhokoli rušení může narušit rovnováhu a způsobit krystalizaci přebytku rozpuštěné látky, dokud znovu nedosáhne saturační rovnováhy.
Například vzhledem k rozpustné látce, která je velmi rozpustná ve vodě, se přidává určité množství, dokud se pevná látka nemůže rozpustit. Poté se na vodu aplikuje teplo, dokud není zaručeno rozpuštění zbývající pevné látky. Přesycený roztok se odstraní a nechá se vychladnout.
Pokud je chlazení velmi prudké, krystalizace nastane okamžitě; například přidání malého ledu do přesyceného roztoku.
Stejný účinek lze také pozorovat, pokud byl do vody vhozen krystal rozpustné sloučeniny. Toto slouží jako nukleační podpora pro rozpuštěné částice. Krystal roste a hromadí částice média, dokud se kapalná fáze nestabilizuje; to znamená, dokud není roztok nasycený.
vlastnosti
V přesycených roztocích byl překročen limit, ve kterém množství rozpuštěné látky již není rozpuštěno v rozpouštědle; proto tento typ roztoku má nadbytek solutu a má následující vlastnosti:
- Mohou existovat se svými složkami v jedné fázi, jako ve vodných nebo plynných roztocích, nebo mohou být přítomny jako směs plynů v kapalném médiu.
- Po dosažení stupně nasycení rozpuštěná látka, která není rozpuštěna, bude v roztoku snadno krystalovat nebo srážet (tvoří dezorganovanou pevnou látku, nečistou a bez strukturních vzorů).
-Je to nestabilní řešení. Když se nadbytek nerozpuštěné rozpuštěné látky vysráží, dojde k uvolnění tepla, které je úměrné množství sraženiny. Toto teplo je vytvářeno lokální nebo in situ kolizí krystalizujících molekul. Protože se stabilizuje, musí nutně uvolňovat energii ve formě tepla (v těchto případech).
- Některé fyzikální vlastnosti, jako je rozpustnost, hustota, viskozita a index lomu, závisí na teplotě, objemu a tlaku, kterému je roztok podroben. Z tohoto důvodu má jiné vlastnosti než příslušné nasycené roztoky.
Jak se připravujete?
Při přípravě roztoků existují proměnné, jako je typ a koncentrace rozpuštěné látky, objem rozpouštědla, teplota nebo tlak. Modifikací kteréhokoli z nich může být přesycený roztok připraven z nasyceného roztoku.
Když roztok dosáhne stavu nasycení a jedna z těchto proměnných je modifikována, lze získat přesycený roztok. Obecně je výhodnou proměnnou teplota, ačkoli to může být také tlak.
Pokud je přesycený roztok podroben pomalému odpařování, částice pevné látky se setkávají a mohou tvořit viskózní roztok nebo celý krystal.
Příklady a aplikace
- Existuje celá řada solí, s nimiž lze získat přesycené roztoky. Byly používány po dlouhou dobu průmyslově a komerčně a byly předmětem rozsáhlého výzkumu. Aplikace zahrnují roztoky síranu sodného a vodné roztoky dichromanu draselného.
- Dalšími příklady jsou nasycené roztoky tvořené sladkými roztoky, jako je med. Z těchto cukrovinek nebo sirupů se připravují, které mají zásadní význam v potravinářském průmyslu. Je třeba poznamenat, že se také používají ve farmaceutickém průmyslu při přípravě některých léků.
Reference
- Společník chemie pro učitele středních škol. Řešení a koncentrace.. Získáno 7. června 2018, z: ice.chem.wisc.edu
- K. Taimni. (1927). Viskozita přesycených roztoků. I. The Journal of Physical Chemistry 32 (4), 604-615 DOI: 10,1021 / j150286a011
- Szewczyk, W. Sokolowski a K. Sangwal. (1985). Některé fyzikální vlastnosti nasycených, přesycených a nenasycených vodných roztoků bichromanu draselného. Journal of Chemical & Engineering Data 30 (3), 243-246. DOI: 10,1021 / je00041a001
- Wikipedia. (2018). Přesycení. Citováno z 8. června 2018 z: en.wikipedia.org/wiki/Supersaturation
- Roberts, Anna. (24. dubna 2017). Jak vytvořit přesycené řešení. Sciencing. Citováno z 8. června 2018, z: sciencing.com
- TutorVista. (2018). Přesycené řešení. Citováno z 8. června 2018, z: chemistry.tutorvista.com
- Neda Glisovic. (25. května 2015). Kristalizaceja.. Citováno z 8. června 2018, z: commons.wikimedia.org