De oververzadigde oplossing Het is er een waarin het oplosmiddel meer opgeloste stof heeft opgelost dan het kan oplossen bij verzadigingsevenwicht. Ze hebben allemaal het verzadigingsevenwicht gemeen, met het verschil dat dit in sommige oplossingen wordt bereikt bij lagere of hogere concentraties opgeloste stof..
De opgeloste stof kan heel goed een vaste stof zijn, zoals suiker, zetmeel, zouten, enz .; of uit een gas, zoals COtwee in koolzuurhoudende dranken. Door moleculair redeneren toe te passen, omringen de oplosmiddelmoleculen die van de opgeloste stof en proberen ze ruimte tussen henzelf te openen om meer van de opgeloste stof te kunnen huisvesten..
Er komt dus een tijd dat de affiniteit tussen oplosmiddel en opgeloste stof het ruimtegebrek niet kan overwinnen, waardoor het verzadigingsevenwicht tussen het kristal en zijn omgeving (de oplossing) tot stand wordt gebracht. Op dit punt maakt het niet uit hoeveel de kristallen worden gemalen of geschud - het oplosmiddel kan niet langer opgeloste stof oplossen.
Hoe "dwingen" het oplosmiddel om meer opgeloste stof op te lossen? Door een verhoging van temperatuur (of druk, in het geval van gassen). Op deze manier nemen de moleculaire trillingen toe en begint het kristal meer van zijn moleculen af te geven om op te lossen, totdat het volledig oplost; dit is wanneer er wordt gezegd dat de oplossing oververzadigd is.
De bovenste afbeelding toont een oververzadigde oplossing van natriumacetaat, waarvan de kristallen het product zijn van het herstel van het verzadigingsevenwicht.
Artikel index
De oplossingen kunnen bestaan uit een samenstelling die de toestanden van materie (vast, vloeibaar of gasvormig) omvat; ze hebben echter altijd een enkele fase.
Wanneer het oplosmiddel de opgeloste stof niet volledig kan oplossen, wordt als gevolg een andere fase waargenomen. Dit feit weerspiegelt de balans van verzadiging; maar waar gaat deze balans over??
Ionen of moleculen werken samen om kristallen te vormen, wat waarschijnlijker is omdat het oplosmiddel ze niet langer uit elkaar kan houden..
Op het oppervlak van het glas botsen de componenten om eraan te hechten, of ze kunnen zichzelf ook omringen met oplosmiddelmoleculen; sommige komen eruit, sommige blijven hangen. Het bovenstaande kan worden weergegeven door de volgende vergelijking:
Solide <=> opgeloste vaste stof
Bij verdunde oplossingen is het "evenwicht" ver naar rechts, omdat er veel ruimte beschikbaar is tussen de oplosmiddelmoleculen. Aan de andere kant kan het oplosmiddel in geconcentreerde oplossingen nog steeds opgeloste stoffen oplossen en de vaste stof die na het roeren wordt toegevoegd, zal oplossen.
Zodra het evenwicht is bereikt, moeten de deeltjes van de toegevoegde vaste stof zodra ze oplossen in het oplosmiddel en andere, in oplossing, "naar buiten komen" om de ruimte te openen en hun opname in de vloeistoffase mogelijk maken. De opgeloste stof komt en gaat dus met dezelfde snelheid van de vaste fase naar de vloeibare fase; wanneer dit gebeurt, wordt gezegd dat de oplossing verzadigd is.
Om het evenwicht te forceren tot het oplossen van meer vaste stoffen, moet de vloeistoffase moleculaire ruimte openen, en hiervoor is het noodzakelijk om deze energetisch te stimuleren. Dit zorgt ervoor dat het oplosmiddel meer opgeloste stof toelaat dan normaal mogelijk is bij omgevingstemperatuur en -druk..
Zodra de bijdrage van energie aan de vloeistoffase is gestopt, blijft de oververzadigde oplossing metastabiel. Daarom kan het in het geval van enige storing zijn evenwicht verbreken en de kristallisatie van overtollige opgeloste stof veroorzaken totdat het verzadigingsevenwicht weer wordt bereikt..
Gegeven een opgeloste stof die bijvoorbeeld zeer oplosbaar is in water, wordt een bepaalde hoeveelheid ervan toegevoegd totdat de vaste stof niet kan oplossen. Vervolgens wordt het water verwarmd tot het oplossen van de resterende vaste stof is gegarandeerd. De oververzadigde oplossing wordt verwijderd en afgekoeld.
Als de afkoeling zeer abrupt is, zal kristallisatie onmiddellijk optreden; bijvoorbeeld door een beetje ijs aan de oververzadigde oplossing toe te voegen.
Hetzelfde effect kan ook worden waargenomen als een kristal van de oplosbare verbinding in het water wordt gegooid. Dit dient als kiemvormingsondersteuning voor de opgeloste deeltjes. Het kristal groeit en accumuleert de deeltjes van het medium totdat de vloeistoffase is gestabiliseerd; dat wil zeggen, totdat de oplossing verzadigd is.
In oververzadigde oplossingen is de limiet waarin de hoeveelheid opgeloste stof niet langer wordt opgelost door het oplosmiddel overschreden; daarom heeft dit type oplossing een overmaat aan opgeloste stof en heeft het de volgende kenmerken:
-Ze kunnen bestaan met hun componenten in een enkele fase, zoals in waterige of gasvormige oplossingen, of aanwezig zijn als een mengsel van gassen in een vloeibaar medium..
-Bij het bereiken van de verzadigingsgraad zal de opgeloste stof die niet is opgelost gemakkelijk kristalliseren of neerslaan (vormt een ongeorganiseerde vaste stof, onzuiver en zonder structurele patronen) in de oplossing..
-Het is een onstabiele oplossing. Wanneer een overmaat aan onopgeloste opgeloste stof neerslaat, komt er warmte vrij die evenredig is met de hoeveelheid neerslag. Deze warmte wordt gegenereerd door de plaatselijke schok of in situ van de moleculen die kristalliseren. Omdat het stabiliseert, moet het noodzakelijkerwijs energie afgeven in de vorm van warmte (in deze gevallen).
-Sommige fysische eigenschappen zoals oplosbaarheid, dichtheid, viscositeit en brekingsindex hangen af van de temperatuur, het volume en de druk waaraan de oplossing wordt blootgesteld. Om deze reden heeft het andere eigenschappen dan zijn respectievelijke verzadigde oplossingen..
Er zijn variabelen bij de bereiding van oplossingen, zoals het type en de concentratie van de opgeloste stof, het volume van het oplosmiddel, de temperatuur of de druk. Door een van deze te wijzigen, kan een oververzadigde oplossing worden bereid uit een verzadigde oplossing..
Wanneer de oplossing een verzadigingstoestand bereikt en een van deze variabelen wordt gewijzigd, kan een oververzadigde oplossing worden verkregen. In het algemeen is temperatuur de voorkeursvariabele, hoewel het ook druk kan zijn.
Als een oververzadigde oplossing langzaam verdampt, ontmoeten de deeltjes van de vaste stof elkaar en kunnen ze een stroperige oplossing of een heel kristal vormen.
-Er is een grote verscheidenheid aan zouten waarmee oververzadigde oplossingen kunnen worden verkregen. Ze worden al lange tijd industrieel en commercieel gebruikt en er is uitgebreid onderzoek naar gedaan. Toepassingen zijn onder meer natriumsulfaatoplossingen en waterige kaliumdichromaatoplossingen.
-Oververzadigde oplossingen bestaande uit suikerachtige oplossingen, zoals honing, zijn andere voorbeelden. Van deze snoepjes of siropen worden gemaakt, die van vitaal belang zijn in de voedingsindustrie. Opgemerkt moet worden dat ze ook in de farmaceutische industrie worden toegepast bij de bereiding van sommige medicijnen..
Niemand heeft nog op dit artikel gereageerd.