Đặc điểm giải pháp không bão hòa, Cách chuẩn bị và ví dụ

các dung dịch siêu bão hòa là một trong đó dung môi đã hòa tan nhiều chất tan hơn nó có thể hòa tan trong trạng thái cân bằng bão hòa. Tất cả đều có điểm chung là cân bằng bão hòa, với sự khác biệt là trong một số giải pháp, điều này đạt được ở nồng độ chất tan thấp hơn hoặc cao hơn.

Chất tan cũng có thể là một chất rắn, như đường, tinh bột, muối, v.v.; hoặc một loại khí, chẳng hạn như CO₂ trong đồ uống có ga. Áp dụng lý luận phân tử, các phân tử dung môi bao quanh các chất tan và tìm cách mở không gian giữa chúng để chứa nhiều chất tan hơn.

Do đó, đã đến lúc mà ái lực tan trong dung môi không thể khắc phục được tình trạng thiếu không gian, thiết lập trạng thái cân bằng bão hòa giữa tinh thể và môi trường xung quanh (dung dịch). Tại thời điểm này, không quan trọng bao nhiêu tinh thể được xay hoặc khuấy: dung môi không còn có thể hòa tan nhiều chất tan.

Làm thế nào để "buộc" dung môi hòa tan nhiều chất tan? Thông qua sự gia tăng nhiệt độ (hoặc áp suất, trong trường hợp khí). Theo cách này, các rung động phân tử tăng lên và tinh thể bắt đầu mang lại nhiều phân tử hơn cho dung dịch, cho đến khi tan hoàn toàn; Nó ở đây khi người ta nói rằng giải pháp là quá bão hòa.

Hình trên cho thấy dung dịch natri axetat bão hòa, có tinh thể là sản phẩm của sự phục hồi trạng thái cân bằng bão hòa.

Chỉ số

• 1 khía cạnh lý thuyết
  • 1.1 Độ bão hòa
  • 1.2 Quá bão hòa
• 2 Đặc điểm
• 3 Nó được chuẩn bị như thế nào?
• 4 ví dụ và ứng dụng
• 5 tài liệu tham khảo 

Các khía cạnh lý thuyết

Độ bão hòa

Các giải pháp có thể được hình thành bởi một chế phẩm bao gồm các trạng thái của vật chất (rắn, lỏng hoặc khí); tuy nhiên, chúng luôn có một pha.

Khi dung môi không thể hòa tan hoàn toàn chất tan, một pha khác được quan sát là hậu quả. Thực tế này phản ánh sự cân bằng bão hòa; Nhưng sự cân bằng này là gì??

Các ion hoặc phân tử tương tác với nhau tạo thành tinh thể, xảy ra nhiều hơn vì dung môi không thể tách chúng lâu hơn.

Trên bề mặt của kính, các thành phần của nó va chạm để tuân thủ điều này, hoặc chúng cũng có thể được bao quanh bởi các phân tử dung môi; Một số rời đi, những người khác tuân thủ. Trên đây có thể được biểu diễn với phương trình sau:

Rắn <=> chất rắn hòa tan

Trong các dung dịch pha loãng, "trạng thái cân bằng" rất dịch chuyển sang phải, bởi vì có rất nhiều khoảng trống có sẵn giữa các phân tử dung môi. Mặt khác, trong các dung dịch đậm đặc, dung môi vẫn có thể hòa tan chất tan và chất rắn được thêm vào sau khi khuấy sẽ hòa tan.

Khi đạt đến trạng thái cân bằng, các hạt của chất rắn được thêm vào ngay khi chúng hòa tan trong dung môi và các chất khác, trong dung dịch, phải "đi ra" để mở không gian và cho phép chúng kết hợp trong pha lỏng. Do đó, chất tan đi và đi từ pha rắn sang pha lỏng với cùng tốc độ; Khi điều này xảy ra, người ta nói rằng giải pháp đã bão hòa.

Quá bão hòa

Để cân bằng với sự hòa tan của chất rắn hơn, pha lỏng phải mở không gian phân tử, và để làm điều này cần phải kích thích nó một cách hăng hái. Điều này làm cho dung môi thừa nhận nhiều chất tan hơn bình thường trong điều kiện nhiệt độ và áp suất xung quanh.

Một khi nguồn cung cấp năng lượng cho pha lỏng đã hết, dung dịch siêu bão hòa vẫn có thể di chuyển. Do đó, trước bất kỳ sự xáo trộn nào, nó có thể phá vỡ trạng thái cân bằng của nó và tạo ra sự kết tinh của phần dư của chất tan cho đến khi đạt lại trạng thái cân bằng bão hòa.

Ví dụ, cho một chất tan rất dễ hòa tan trong nước, một lượng nhất định của nó được thêm vào cho đến khi chất rắn không thể hòa tan. Sau đó nhiệt được áp dụng cho nước, cho đến khi chất rắn còn lại được hòa tan. Dung dịch siêu bão hòa được loại bỏ và để nguội.

Nếu làm mát rất đột ngột, sự kết tinh sẽ xảy ra ngay lập tức; ví dụ, thêm một ít đá vào dung dịch siêu bão hòa.

Hiệu ứng tương tự cũng có thể được quan sát nếu một tinh thể của hợp chất hòa tan được ném vào nước. Điều này phục vụ như là một hỗ trợ tạo mầm cho các hạt hòa tan. Tinh thể phát triển bằng cách tích lũy các hạt của môi trường cho đến khi pha lỏng được ổn định; đó là cho đến khi dung dịch bão hòa.

Tính năng

Trong các dung dịch siêu bão hòa, giới hạn đã bị vượt quá, trong đó lượng chất tan không còn được hòa tan bởi dung môi; do đó, loại dung dịch này có quá nhiều chất tan và có các đặc điểm sau:

-Chúng có thể tồn tại với các thành phần của chúng trong một pha, như trong dung dịch nước hoặc khí, hoặc hiện diện dưới dạng hỗn hợp khí trong môi trường lỏng.

-Khi đạt đến mức độ bão hòa, chất tan không bị hòa tan sẽ kết tinh hoặc kết tủa (nó tạo thành một chất rắn vô tổ chức, không tinh khiết và không có tiêu chuẩn cấu trúc) một cách dễ dàng trong dung dịch.

-Đó là một giải pháp không ổn định. Khi kết tủa chất tan không hòa tan dư thừa, sự giải phóng nhiệt được tạo ra tỷ lệ thuận với lượng kết tủa. Nhiệt này được tạo ra bởi cú sốc cục bộ hoặc tại chỗ của các phân tử kết tinh. Bởi vì nó được ổn định, nó nhất thiết phải giải phóng năng lượng dưới dạng nhiệt (trong những trường hợp này).

-Một số tính chất vật lý như độ hòa tan, mật độ, độ nhớt và chỉ số khúc xạ phụ thuộc vào nhiệt độ, thể tích và áp suất mà dung dịch phải chịu. Vì lý do này, nó có các tính chất khác nhau đối với các giải pháp bão hòa tương ứng của chúng.

Nó được chuẩn bị như thế nào?

Có các biến trong việc chuẩn bị các dung dịch, chẳng hạn như loại và nồng độ chất tan, thể tích dung môi, nhiệt độ hoặc áp suất. Sửa đổi bất kỳ trong số này có thể được chuẩn bị một giải pháp siêu bão hòa từ bão hòa.

Khi dung dịch đạt đến trạng thái bão hòa và một trong các biến này được sửa đổi, thì có thể thu được dung dịch siêu bão hòa. Nói chung, biến ưa thích là nhiệt độ, mặc dù nó cũng có thể là áp suất.

Nếu dung dịch siêu bão hòa bị bay hơi chậm, các hạt rắn được tìm thấy và có thể tạo thành dung dịch nhớt hoặc toàn bộ tinh thể.

Ví dụ và ứng dụng

-Có rất nhiều loại muối mà bạn có thể thu được dung dịch siêu bão hòa. Chúng đã được sử dụng trong một thời gian dài ở cấp độ công nghiệp và thương mại, và là chủ đề của nhiều cuộc điều tra. Giữa các ứng dụng nổi bật các giải pháp của sunfat natri và các dung dịch bichromate kali.

-Các giải pháp siêu bão hòa được hình thành bởi các giải pháp có đường, như mật ong, là những ví dụ khác. Từ đây là kẹo hoặc xi-rô được chuẩn bị, có một tầm quan trọng quan trọng trong ngành công nghiệp thực phẩm. Đáng chú ý cũng áp dụng trong ngành dược phẩm trong việc chuẩn bị một số loại thuốc.

Tài liệu tham khảo

1. Đồng hành hóa học cho giáo viên khoa học trung học. Giải pháp và sự tập trung. [PDF] Truy cập ngày 7 tháng 6 năm 2018, từ: ice.ool.wisc.edu
2. K. Taimni. (1927). Độ nhớt của các giải pháp siêu bão hòa. Tôi. Tạp chí Hóa lý32(4), 604-615 DOI: 10.1021 / j150286a011
3. Szewchot, W. Sokolowski và K. Sangwal. (1985). Một số tính chất vật lý của dung dịch kali bichromat bão hòa, siêu bão hòa và không bão hòa. Tạp chí dữ liệu hóa học & kỹ thuật30(3), 243-246. DOI: 10.1021 / je00041a001
4. Wikipedia. (2018). Siêu bão hòa. Truy cập ngày 8 tháng 6 năm 2018, từ: en.wikipedia.org/wiki/Supersaturation
5. Roberts, Anna. (Ngày 24 tháng 4 năm 2017). Làm thế nào để thực hiện một giải pháp siêu bão hòa. Khoa học. Truy cập ngày 8 tháng 6 năm 2018, từ: sciences.com
6. Gia sư. (2018). Dung dịch siêu bão hòa. Truy cập ngày 8 tháng 6 năm 2018, từ: chem.tutorvista.com  
7. Neda Glisovic. (Ngày 25 tháng 5 năm 2015). Kristalizacija. [Hình] Truy cập ngày 8 tháng 6 năm 2018, từ: commons.wikidia.org