SUPERSATURATED SOLUTION: MGA KATANGIAN, PAGHAHANDA, HALIMBAWA - CHEMISTRY - 2025

Ang supersaturated solution ay isa kung saan ang solvent ay natunaw ng higit na solute kaysa sa maaari itong matunaw sa saturation equilibrium. Lahat ay magkakapareho sa pagkakapareho ng saturation equilibrium, na may pagkakaiba na sa ilang mga solusyon na ito ay naabot sa mas mababa o mas mataas na konsentrasyon ng solute.

Ang solute ay maaaring maging isang solid, tulad ng asukal, almirol, asin, atbp; o mula sa isang gas, tulad ng CO ₂ sa mga inuming carbonated. Nag-aaplay ng pang-akit na pangangatuwiran, ang mga solvent molekular ay pumapalibot sa mga solitiko at naghahangad na magbukas ng puwang sa pagitan ng kanilang sarili upang hawakan ang higit sa solitiko.

Sa gayon, may darating na oras na hindi malampasan ng pagkakaugnay ng solvent ang kakulangan ng puwang, na itinatag ang balanse ng balanse sa pagitan ng kristal at sa paligid nito (ang solusyon). Sa puntong ito, hindi mahalaga kung gaano kalaki ang mga kristal o yumanig: ang solvent ay hindi na maaaring matunaw ng higit pang solute.

Paano "pilitin" ang solvent upang matunaw ang higit na solute? Sa pamamagitan ng isang pagtaas sa temperatura (o presyon, sa kaso ng mga gas). Sa ganitong paraan, ang mga molekulang panginginig ng boses ay nadaragdagan at nagsisimula ang kristal na magbunga nang higit pa sa mga molekula nito upang matunaw, hanggang sa ganap itong matunaw; ito ay kapag ang solusyon ay sinabi na supersaturated.

Ang itaas na imahe ay nagpapakita ng isang supersaturated na sodium acetate solution, ang mga kristal na kung saan ay ang produkto ng pagpapanumbalik ng saturation equilibrium.

Mga aspeto ng teoretikal

Sabasyon

Ang mga solusyon ay maaaring binubuo ng isang komposisyon na kasama ang mga estado ng bagay (solid, likido o gas); gayunpaman, palaging mayroon silang isang solong yugto.

Kapag ang solvent ay hindi maaaring ganap na matunaw ang solute, ang isa pang yugto ay sinusunod bilang isang kinahinatnan. Ang katotohanang ito ay sumasalamin sa balanse ng saturation; Ngunit ano ang tungkol sa balanse na ito?

Ang mga ion o molekula ay nakikipag-ugnay upang makabuo ng mga kristal, na nagaganap na mas malamang na hindi mapigilan ang mga ito ng solvent.

Sa ibabaw ng baso, ang mga bahagi nito ay sumalungat upang sumunod dito, o maaari din nilang palibutan ang kanilang sarili ng mga solvent molekula; ang ilan ay bumaba, ang ilang stick. Ang nasa itaas ay maaaring kinakatawan ng mga sumusunod na equation:

Solid <=> natunaw na solid

Sa palabnawin ang mga solusyon ang "equilibrium" ay napakalayo sa kanan, dahil napakaraming puwang na magagamit sa pagitan ng mga molekulang molekula. Sa kabilang banda, sa mga konsentradong solusyon ang solvent ay maaari pa ring matunaw ang solute, at ang solid na idinagdag pagkatapos ng pagpapakilos ay matunaw.

Kapag naabot ang balanse, ang mga particle ng idinagdag na solid sa sandaling mawala ito sa solvent at iba pa, sa solusyon, ay dapat "lumabas" upang buksan ang puwang at payagan ang kanilang pagsasama sa likidong yugto. Kaya, ang solute ay nagmumula at pupunta mula sa solidong yugto hanggang sa likidong yugto sa parehong bilis; kapag nangyari ito ang solusyon ay sinasabing saturated.

Oversaturation

Upang pilitin ang balanse ng balanse ng mas solidong phase ng likido ay dapat magbukas ng puwang ng molekular, at para dito kinakailangan na pasiglahin ito nang masigla. Ito ang dahilan ng pag-amin ng solvent na higit na solute kaysa sa normal na maaari sa ilalim ng ambient na temperatura at mga kondisyon ng presyon.

Kapag natapos ang kontribusyon ng enerhiya sa likido na phase, ang supersaturated solution ay nananatiling metastable. Samakatuwid, kung sakaling magkaroon ng kaguluhan, maaari nitong masira ang balanse nito at maging sanhi ng pagkikristal ng labis na solute hanggang sa makarating muli ang saturation equilibrium.

Halimbawa, binigyan ng isang solusyong napaka natutunaw sa tubig, ang isang tiyak na halaga nito ay idinagdag hanggang ang solid ay hindi maaaring matunaw. Pagkatapos ang init ay inilalapat sa tubig, hanggang sa natitirang solidong natunaw. Ang supersaturated solution ay tinanggal at pinapayagan na palamig.

Kung ang paglamig ay napakadali, ang pagkikristal ay magaganap agad; halimbawa, ang pagdaragdag ng isang maliit na yelo sa supersaturated solution.

Ang parehong epekto ay maaari ring sundin kung ang isang kristal ng natutunaw na compound ay itinapon sa tubig. Nagsisilbi ito bilang suporta sa nucleation para sa mga natunaw na mga particle. Ang kristal ay lumalaki na nagtitipon ng mga particle ng daluyan hanggang sa ang phase ng likido ay nagpapatatag; iyon ay, hanggang sa malunod ang solusyon.

katangian

Sa mga supersaturated na solusyon ang limitasyon kung saan ang halaga ng solute ay hindi na natunaw ng solvent ay nalampasan; samakatuwid, ang ganitong uri ng solusyon ay may labis na solute at may mga sumusunod na katangian:

Maaari silang umiiral kasama ang kanilang mga sangkap sa isang solong yugto, tulad ng sa isang may tubig o gas na solusyon, o naroroon bilang isang halo ng mga gas sa isang likidong daluyan.

-Ang pag-abot sa antas ng saturation, ang solute na hindi natutunaw ay mag-crystallize o mag-ayos (bumubuo ng isang hindi maayos na solid, madumi at walang mga pattern ng istruktura) madali sa solusyon.

Ito ay isang hindi matatag na solusyon. Kapag ang labis na hindi nalulutas na pag-aayos ng solitasyon, mayroong isang paglabas ng init na proporsyonal sa dami ng pag-uunlad. Ang init na ito ay nabuo ng lokal o sa lugar na banggaan ng mga crystallizing molekula. Dahil ito ay nagpapatatag, kinakailangang kinakailangang mag-release ng enerhiya sa anyo ng init (sa mga kasong ito).

-Ang ilang mga pisikal na katangian tulad ng solubility, density, lagkit at refractive index ay nakasalalay sa temperatura, dami at presyon kung saan ang solusyon ay nasasakop. Para sa kadahilanang ito ay may iba't ibang mga katangian kaysa sa kani-kanilang mga saturated solution.

Paano ka naghahanda?

Mayroong mga variable sa paghahanda ng mga solusyon, tulad ng uri at konsentrasyon ng solute, dami ng solvent, temperatura o presyon. Sa pamamagitan ng pagbabago ng alinman sa mga ito, ang isang supersaturated na solusyon ay maaaring ihanda mula sa isang puspos.

Kapag naabot ang solusyon sa isang estado ng saturation at ang isa sa mga variable na ito ay binago, pagkatapos ay maaaring makuha ang isang supersaturated solution. Kadalasan, ang ginustong variable ay temperatura, kahit na maaari ding maging presyon.

Kung ang isang supersaturated na solusyon ay sumailalim sa mabagal na pagsingaw, ang mga particle ng solidong matugunan at maaaring makabuo ng isang malapot na solusyon, o isang buong kristal.

Mga halimbawa at aplikasyon

-May isang mahusay na iba't ibang mga asing-gamot na kung saan maaaring makuha ang supersaturated na mga solusyon. Ginamit ang mga ito nang mahabang panahon sa industriya at komersyal, at naging paksa ng malawak na pananaliksik. Kasama sa mga aplikasyon ang mga solusyon sa sodium sulfate at may tubig na solusyon sa potassium dichromate.

-Supersaturated na mga solusyon na nabuo ng mga matamis na solusyon, tulad ng honey, ay iba pang mga halimbawa. Mula sa mga candies o syrups na ito ay inihanda, pagkakaroon ng isang mahalagang kahalagahan sa industriya ng pagkain. Dapat pansinin na ang mga ito ay inilalapat din sa industriya ng parmasyutiko sa paghahanda ng ilang mga gamot.

Mga Sanggunian

1. Ang Kemikal na Kasosyo para sa Mga Guro sa Agham ng Paaralang Gitnang. Mga solusyon at konsentrasyon. . Nakuha noong Hunyo 7, 2018, mula sa: ice.chem.wisc.edu
2. K. Taimni. (1927). Ang lapot ng Supersaturated Solutions. Ako Ang Journal of Physical Chemistry 32 (4), 604-615 DOI: 10.1021 / j150286a011
3. Szewczyk, W. Sokolowski, at K. Sangwal. (1985). Ang ilang mga pisikal na katangian ng puspos, supersaturated at undersaturated aqueous potassium bichromate solution. Journal ng Chemical & Engineering Data 30 (3), 243-246. DOI: 10.1021 / je00041a001
4. Wikipedia. (2018). Supersaturation. Nakuha noong Hunyo 08, 2018, mula sa: en.wikipedia.org/wiki/Supersaturation
5. Roberts, Anna. (Abril 24, 2017). Paano Gumawa ng isang Supersaturated Solution. Sciencing. Nakuha noong Hunyo 8, 2018, mula sa: sciencing.com
6. TutorVista. (2018). Supersaturated solution. Nakuha noong Hunyo 8, 2018, mula sa: chemistry.tutorvista.com
7. Neda Glisovic. (Mayo 25, 2015). Kristalizacija. . Nakuha noong Hunyo 8, 2018, mula sa: commons.wikimedia.org