Ciri-ciri Penyelesaian Terganggu, Bagaimana Ia Disediakan dan Contohnya

The penyelesaian supersaturated adalah satu di mana pelarut telah membubarkan lebih larut daripada ia boleh larut dalam keseimbangan tepu. Semua mempunyai kesamaan baki ketepuan, dengan perbezaan bahawa dalam beberapa penyelesaian ini dicapai pada konsentrasi larut rendah atau lebih tinggi.

Larutan itu mungkin menjadi pepejal, seperti gula, kanji, garam, dan sebagainya; atau gas, seperti CO₂ dalam minuman berkarbonat. Memohon penalaran molekul, molekul pelarut mengelilingi bahan larut dan berusaha untuk membuka ruang antara mereka untuk menampung lebih banyak larutan.

Oleh itu, terdapat masa apabila afiniti pelarut-larut tidak dapat mengatasi kekurangan ruang, mewujudkan keseimbangan tepu antara kristal dan sekitarnya (penyelesaiannya). Pada ketika ini, tidak kira betapa kristal giling atau diaduk: pelarut tidak lagi dapat membubarkan lebih larut.

Bagaimana untuk "memaksa" pelarut untuk membubarkan lebih larut? Melalui peningkatan suhu (atau tekanan, dalam kes gas). Dengan cara ini, getaran molekul meningkat dan kristal mula menghasilkan lebih banyak molekulnya ke larutan, sehingga ia larut sepenuhnya; ia adalah di sini apabila dikatakan bahawa penyelesaiannya terlalu tertutup.

Imej atas menunjukkan larutan natrium asetat yang supersaturated, yang kristalnya adalah hasil pemulihan keseimbangan tepu.

Indeks

• 1 Aspek teori
  • 1.1 Ketepuan
  • 1.2 Lebih ketepuan
• 2 Ciri-ciri
• 3 Bagaimana ia disediakan??
• 4 Contoh dan aplikasi
• 5 Rujukan 

Aspek teori

Ketepuan

Penyelesaian ini boleh dibentuk oleh komposisi yang merangkumi keadaan bahan (pepejal, cair atau gas); Walau bagaimanapun, mereka sentiasa mempunyai fasa tunggal.

Apabila pelarut tidak dapat sepenuhnya membubarkan larut, satu lagi fasa diperhatikan sebagai akibatnya. Fakta ini mencerminkan keseimbangan tepu; Tetapi apakah keseimbangan ini??

Ion atau molekul berinteraksi untuk membentuk kristal, yang berlaku lebih cenderung kerana pelarut tidak dapat memisahkannya lebih lama.

Di permukaan kaca, komponennya bertembung untuk mematuhi ini, atau mereka juga boleh dikelilingi oleh molekul pelarut; sesetengah cuti, yang lain mematuhi. Di atas boleh ditunjukkan dengan persamaan berikut:

Pepejal <=> dibubarkan pepejal

Dalam penyelesaian yang dicairkan, "keseimbangan" sangat beralih ke kanan, kerana terdapat banyak ruang yang tersedia di antara molekul pelarut. Sebaliknya, dalam penyelesaian pekat pelarut masih boleh larut larut, dan pepejal yang ditambahkan selepas kacau akan dibubarkan.

Apabila keseimbangan dicapai, zarah-zat pepejal ditambah sebaik sahaja ia larut dalam pelarut dan yang lain, dalam larutan, mesti "keluar" untuk membuka ruang dan membenarkan penggabungan mereka dalam fasa cair. Oleh itu, pelarut itu berlaku dan datang dari fasa pepejal ke fasa cair pada kelajuan yang sama; apabila ini berlaku, dikatakan bahawa penyelesaian itu tepu.

Pemantauan

Untuk memaksa keseimbangan untuk pembubaran lebih padat fasa cecair mesti membuka ruang molekul, dan untuk itu perlu untuk merangsangnya dengan penuh semangat. Ini menyebabkan pelarut untuk mengakui lebih larut daripada yang biasanya boleh di bawah suhu ambien dan keadaan tekanan.

Apabila bekalan tenaga ke fasa cair telah berhenti, penyelesaian supersaturated tetap metastable. Oleh itu, sebelum sebarang gangguan, ia boleh memecahkan keseimbangannya dan mula penghabluran lebihan larut sehingga mencapai lagi keseimbangan tepu.

Sebagai contoh, diberikan larut sangat larut dalam air, jumlah tertentu ditambah sehingga pepejal tidak dapat dibubarkan. Kemudian haba digunakan pada air, sehingga baki pepejal dibubarkan. Larutan supersaturated dikeluarkan dan dibiarkan sejuk.

Sekiranya penyejukan sangat tiba-tiba, penghabluran akan berlaku serta-merta; sebagai contoh, menambah sedikit ais kepada larutan supersaturated.

Kesan yang sama juga boleh diperhatikan jika sebatian kristal yang larut dibuang ke dalam air. Ini berfungsi sebagai sokongan nukleasi bagi zarah terlarut. Kristal tumbuh dengan mengumpul zarah-zarah sederhana sehingga fasa cair stabil; iaitu sehingga penyelesaiannya tepu.

Ciri-ciri

Dalam larutan supersaturasi had telah melebihi jumlah larutan tidak lagi dibubarkan oleh pelarut; oleh itu, jenis penyelesaian ini mempunyai lebihan larut dan mempunyai ciri-ciri berikut:

-Mereka boleh wujud dengan komponen mereka dalam fasa tunggal, seperti dalam larutan akueus atau gas, atau hadir sebagai campuran gas dalam medium cecair.

-Apabila mencapai tahap ketepuan, larut yang tidak dibubarkan akan menjernihkan atau mendakan (ia membentuk pepejal yang tidak teratur, tidak suci dan tanpa piawaian struktur) dengan mudah dalam larutan.

-Ia adalah penyelesaian yang tidak stabil. Apabila larut terlarut berlebihan mendapan, pelepasan haba dihasilkan yang berkadar dengan jumlah cendawan. Haba ini dijana oleh kejutan tempatan atau in situ daripada molekul-molekul yang mengkristal. Kerana ia stabil, ia semestinya melepaskan tenaga dalam bentuk haba (dalam kes ini).

-Beberapa sifat fizikal seperti keterlarutan, ketumpatan, kelikatan dan indeks biasan bergantung kepada suhu, isipadu dan tekanan yang larutannya tertakluk. Oleh sebab itu, ia mempunyai ciri-ciri yang berbeza untuk penyelesaian tepu masing-masing.

Bagaimana ia disediakan??

Terdapat pembolehubah dalam penyediaan penyelesaian, seperti jenis dan kepekatan larut, jumlah pelarut, suhu atau tekanan. Mengubah mana-mana ini boleh disediakan penyelesaian larut dari tepu.

Apabila penyelesaian mencapai keadaan tepu dan salah satu daripada pembolehubah ini diubahsuai, penyelesaian supersaturasi kemudiannya boleh diperolehi. Secara umum, pemboleh ubah pilihan adalah suhu, walaupun ia juga boleh menjadi tekanan.

Sekiranya suatu larutan supersaturated tertakluk kepada penyejatan perlahan, zarah pepejal dijumpai dan boleh membentuk penyelesaian likat, atau kristal keseluruhan.

Contoh dan aplikasi

-Terdapat pelbagai jenis garam yang mana anda boleh mendapatkan penyelesaian supersaturated. Mereka telah digunakan untuk masa yang lama di peringkat perindustrian dan komersial, dan telah menjadi subjek pelbagai penyiasatan. Antara aplikasi menonjolkan penyelesaian sulfat natrium dan larutan akueus bichromate kalium.

-Penyelesaian supersaturated yang dibentuk oleh penyelesaian manis, seperti madu, adalah contoh lain. Dari ini disediakan gula-gula atau syrup, yang mempunyai kepentingan penting dalam industri makanan. Perlu diperhatikan juga dalam industri farmaseutikal dalam penyediaan beberapa ubat.

Rujukan

1. Companion Kimia untuk Guru Sains Sekolah Menengah. Penyelesaian dan kepekatan. [PDF] Diperoleh pada 7 Jun 2018, dari: ice.chem.wisc.edu
2. K. Taimni. (1927). The Viscosity of Solutions Supersaturated. Saya. Jurnal Kimia Fizikal32(4), 604-615 DOI: 10.1021 / j150286a011
3. Szewczyk, W. Sokolowski, dan K. Sangwal. (1985). Beberapa sifat fizikal penyelesaian tepu bicromate tepu tepu, supersaturated dan tertekan. Jurnal Data Kimia & Kejuruteraan30(3), 243-246. DOI: 10.1021 / je00041a001
4. Wikipedia. (2018). Supersaturation. Diperoleh pada 8 Jun 2018, dari: en.wikipedia.org/wiki/Supersaturation
5. Roberts, Anna. (24 April 2017). Bagaimana Membuat Penyelesaian Supersaturated. Saintifik. Diperoleh pada 8 Jun 2018, dari: sciencing.com
6. TutorVista. (2018). Penyelesaian supersaturated. Diperoleh pada 8 Jun 2018, dari: chemistry.tutorvista.com  
7. Neda Glisovic. (25 Mei 2015). Kristalizacija. [Rajah] Diperoleh pada 8 Jun 2018, dari: commons.wikimedia.org