ลักษณะการแก้ปัญหา Sobresaturated วิธีการเตรียมและตัวอย่าง

สารละลายอิ่มตัว เป็นหนึ่งในตัวทำละลายที่ละลายตัวละลายได้มากกว่าที่จะละลายในสมดุลความอิ่มตัว ทุกคนต่างมีสมดุลของความอิ่มตัวโดยทั่วไปด้วยความแตกต่างที่ว่าในการแก้ปัญหาบางอย่างสามารถทำได้ที่ความเข้มข้นของตัวถูกละลายต่ำหรือสูงกว่า.

ตัวถูกละลายอาจเป็นของแข็งเช่นน้ำตาลแป้งเกลือ ฯลฯ หรือแก๊สเช่น CO₂ ในเครื่องดื่มอัดลม การใช้เหตุผลเชิงโมเลกุลโมเลกุลของตัวทำละลายล้อมรอบตัวถูกละลายและหาที่ว่างระหว่างตัวเองเพื่อรองรับตัวถูกละลายจำนวนมากขึ้น.

ดังนั้นจึงมีเวลาที่ความสัมพันธ์ของตัวทำละลาย - ตัวทำละลายไม่สามารถเอาชนะการขาดพื้นที่สร้างสมดุลความอิ่มตัวระหว่างคริสตัลและสภาพแวดล้อม (การแก้ปัญหา) ณ จุดนี้มันไม่สำคัญว่าผลึกจะถูกบดหรือกวนมากแค่ไหนตัวทำละลายไม่สามารถละลายตัวทำละลายได้มากขึ้น.

วิธี "บังคับ" ตัวทำละลายเพื่อละลายตัวละลายมากขึ้นได้อย่างไร ผ่านการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิ (หรือความดันในกรณีของก๊าซ) ด้วยวิธีนี้การสั่นสะเทือนของโมเลกุลจะเพิ่มขึ้นและคริสตัลเริ่มที่จะให้โมเลกุลมากขึ้นเพื่อแก้ปัญหาจนกว่ามันจะละลายอย่างสมบูรณ์; มันอยู่ที่นี่เมื่อมีการกล่าวว่าวิธีแก้ปัญหานั้นมากเกินไป.

ภาพด้านบนแสดงสารละลายโซเดียมอะซิเตตที่มีความอิ่มตัวสูงซึ่งผลึกเป็นผลมาจากการฟื้นฟูสมดุลความอิ่มตัว.

ดัชนี

• 1 แง่มุมทางทฤษฎี
  • 1.1 ความอิ่มตัว
  • 1.2 มากกว่าความอิ่มตัว
• 2 ลักษณะ
• 3 มันเตรียมอย่างไร?
• 4 ตัวอย่างและแอพพลิเคชั่น
• 5 อ้างอิง 

แง่มุมทางทฤษฎี

ความอิ่มตัว

การแก้ปัญหาสามารถเกิดขึ้นได้จากองค์ประกอบที่รวมถึงสถานะของสสาร (ของแข็งของเหลวหรือก๊าซ); อย่างไรก็ตามพวกเขามักจะมีเฟสเดียว.

เมื่อตัวทำละลายไม่สามารถละลายตัวละลายได้อย่างสมบูรณ์ขั้นตอนอื่นจะถูกสังเกตว่าเป็นผล ความจริงนี้สะท้อนให้เห็นถึงความสมดุลของความอิ่มตัว แต่ความสมดุลนี้เกี่ยวกับอะไร??

ไอออนหรือโมเลกุลทำปฏิกิริยากับผลึกทำให้เกิดโอกาสได้มากขึ้นเนื่องจากตัวทำละลายไม่สามารถแยกพวกมันออกจากกันได้นานขึ้น.

บนพื้นผิวของแก้วส่วนประกอบของมันจะชนกันเพื่อยึดเกาะกับสิ่งนี้หรืออาจถูกล้อมรอบด้วยโมเลกุลของตัวทำละลาย ปล่อยให้บางคนอื่น ๆ เป็นไปตาม ด้านบนสามารถแสดงด้วยสมการต่อไปนี้:

ของแข็ง <=> ของแข็งละลาย

ในการแก้ปัญหาเจือจาง "สมดุล" ถูกเลื่อนไปทางขวามากเนื่องจากมีพื้นที่ว่างมากมายระหว่างโมเลกุลของตัวทำละลาย ในทางตรงกันข้ามในสารละลายเข้มข้นตัวทำละลายยังสามารถละลายตัวละลายและของแข็งที่เติมหลังจากกวนจะละลาย.

เมื่อถึงสมดุลแล้วอนุภาคของของแข็งจะถูกเพิ่มเข้าไปทันทีที่ละลายในตัวทำละลายและสารละลายอื่น ๆ ในการแก้ปัญหาต้อง "ออกมา" เพื่อเปิดพื้นที่และอนุญาตให้รวมตัวกันในสถานะของเหลว ดังนั้นตัวถูกละลายจะไปและมาจากเฟสของแข็งถึงเฟสของเหลวที่ความเร็วเดียวกัน เมื่อสิ่งนี้เกิดขึ้นมันก็บอกว่าแก้ปัญหาอิ่มตัว.

การเพิ่มความเข้มข้นเกินจุดอิ่มตัว

เพื่อบังคับให้สมดุลกับการสลายตัวของของแข็งมากขึ้นเฟสของเหลวต้องเปิดพื้นที่โมเลกุลและสำหรับสิ่งนี้มันเป็นสิ่งจำเป็นในการกระตุ้นให้มันมีพลัง สิ่งนี้ทำให้ตัวทำละลายยอมรับตัวถูกละลายมากกว่าปกติภายใต้อุณหภูมิและความดันบรรยากาศ.

เมื่อการจัดหาพลังงานไปยังเฟสของเหลวหยุดลงสารละลายที่อิ่มตัวเชิงซ้อนยังคงแพร่กระจายได้ ดังนั้นก่อนการรบกวนใด ๆ ก็สามารถทำลายสมดุลและก่อให้เกิดการตกผลึกของส่วนเกินของตัวถูกละลายจนกว่าจะถึงสมดุลความอิ่มตัวอีกครั้ง.

ตัวอย่างเช่นเมื่อตัวถูกละลายละลายในน้ำจะมีการเติมจำนวนหนึ่งลงไปจนกว่าของแข็งไม่สามารถละลายได้ จากนั้นความร้อนจะถูกนำไปใช้กับน้ำจนกว่าของแข็งที่เหลือจะถูกละลาย สารละลายที่อิ่มตัวจะถูกลบและอนุญาตให้เย็นลง.

หากการทำความเย็นฉับพลันการตกผลึกจะเกิดขึ้นทันที ตัวอย่างเช่นการเพิ่มน้ำแข็งเล็กน้อยในสารละลายที่อิ่มตัว.

สามารถสังเกตเห็นผลกระทบเดียวกันนี้ได้หากผลึกของสารประกอบที่ละลายได้ถูกโยนลงไปในน้ำ สิ่งนี้ทำหน้าที่เป็นการสนับสนุน nucleation สำหรับอนุภาคที่ละลาย ผลึกเติบโตโดยการสะสมอนุภาคของตัวกลางจนกระทั่งสถานะของเหลวเสถียร นั่นคือจนกว่าจะแก้ปัญหาอิ่มตัว.

คุณสมบัติ

ในสารละลายที่อิ่มตัวจนเกินขีด จำกัด ที่จำนวนตัวถูกละลายจะไม่ละลายโดยตัวทำละลายอีกต่อไป ดังนั้นโซลูชันประเภทนี้จึงมีตัวถูกละลายมากเกินไปและมีคุณสมบัติดังต่อไปนี้:

-พวกเขาสามารถอยู่กับส่วนประกอบของพวกเขาในขั้นตอนเดียวเช่นเดียวกับในสารละลายน้ำหรือก๊าซหรือนำเสนอเป็นส่วนผสมของก๊าซในสื่อของเหลว.

-เมื่อถึงระดับความอิ่มตัวตัวละลายที่ไม่ละลายจะตกผลึกหรือตกตะกอน (มันเป็นของแข็งที่ไม่เป็นระเบียบไม่บริสุทธิ์และไม่มีมาตรฐานโครงสร้าง) ได้อย่างง่ายดายในการแก้ปัญหา.

-มันเป็นทางออกที่ไม่แน่นอน เมื่อตัวละลายที่ละลายได้ส่วนเกินตกตะกอนการปล่อยความร้อนจะเกิดขึ้นตามสัดส่วนของปริมาณการตกตะกอน ความร้อนนี้ถูกสร้างขึ้นโดยการกระแทกในท้องถิ่นหรือ ในแหล่งกำเนิด ของโมเลกุลที่ตกผลึก เนื่องจากมีความเสถียรจึงจำเป็นต้องปล่อยพลังงานในรูปของความร้อน (ในกรณีเหล่านี้).

-คุณสมบัติทางกายภาพบางอย่างเช่นความสามารถในการละลายความหนาแน่นความหนืดและดัชนีการหักเหของแสงขึ้นอยู่กับอุณหภูมิปริมาตรและความดันซึ่งวิธีการแก้ปัญหา ด้วยเหตุนี้มันจึงมีคุณสมบัติแตกต่างกันไปตามวิธีแก้ปัญหาอิ่มตัว.

มันเตรียมอย่างไร?

มีตัวแปรในการเตรียมสารละลายเช่นชนิดและความเข้มข้นของตัวถูกละลายปริมาตรของตัวทำละลายอุณหภูมิหรือความดัน การดัดแปลงใด ๆ เหล่านี้สามารถเตรียมสารละลายที่อิ่มตัวจากอิ่มตัว.

เมื่อสารละลายถึงสภาวะอิ่มตัวและหนึ่งในตัวแปรเหล่านี้ได้รับการแก้ไขแล้วสารละลายที่อิ่มตัวจะได้รับ โดยทั่วไปแล้วตัวแปรที่ต้องการคืออุณหภูมิแม้ว่ามันจะเป็นแรงดัน.

หากสารละลายอิ่มตัวที่มีการระเหยช้าจะพบอนุภาคของแข็งและสามารถเกิดเป็นสารละลายหนืดหรือผลึกทั้งหมด.

ตัวอย่างและแอพพลิเคชั่น

-มีเกลือที่หลากหลายซึ่งคุณสามารถหาวิธีแก้ปัญหาที่อิ่มตัว พวกเขาถูกนำมาใช้เป็นเวลานานในระดับอุตสาหกรรมและเชิงพาณิชย์และเป็นเรื่องของการสืบสวนจำนวนมาก ระหว่างการใช้งานโดดเด่นโซลูชันของซัลเฟตของโซเดียมและสารละลายน้ำของ bichromate ของโพแทสเซียม.

-สารละลายที่มีความอิ่มตัวสูงที่เกิดจากสารละลายที่มีน้ำตาลเช่นน้ำผึ้งเป็นอีกตัวอย่างหนึ่ง จากสิ่งเหล่านี้คือลูกอมหรือน้ำเชื่อมที่เตรียมไว้ซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งในอุตสาหกรรมอาหาร ที่สำคัญยังนำไปใช้ในอุตสาหกรรมยาในการเตรียมยาบางชนิด.

การอ้างอิง

1. สหายเคมีสำหรับครูวิทยาศาสตร์ระดับมัธยมศึกษา. วิธีแก้ปัญหาและความเข้มข้น. [PDF] สืบค้นเมื่อวันที่ 7 มิถุนายน 2018 จาก: ice.chem.wisc.edu
2. คุณ Taimni (1927). ความหนืดของสารละลายอิ่มตัว. ผม. วารสารเคมีเชิงฟิสิกส์32(4), 604-615 DOI: 10.1021 / j150286a011
3. Szewczyk, W. Sokolowski และ K. Sangwal (1985). สมบัติทางกายภาพบางประการของสารละลายโพแทสเซียมไบโครเมตแบบอิ่มตัวอิ่มตัวและไม่อิ่มตัว. วารสารเคมีและวิศวกรรมข้อมูล30(3), 243-246 DOI: 10.1021 / je00041a001
4. วิกิพีเดีย (2018) การเพิ่มความเข้มข้นเกินจุดอิ่มตัว สืบค้นเมื่อวันที่ 8 มิถุนายน 2018 จาก: en.wikipedia.org/wiki/Supersaturation
5. โรเบิร์ตแอนนา (24 เมษายน 2017). วิธีการสร้างโซลูชันที่อิ่มตัวยิ่งขึ้น. sciencing. สืบค้นเมื่อวันที่ 8 มิถุนายน 2018 จาก: sciencing.com
6. TutorVista (2018). สารละลายอิ่มตัว. สืบค้นเมื่อวันที่ 8 มิถุนายน 2018 จาก: เคมี.tutorvista.com  
7. Neda Glisovic (25 พฤษภาคม 2558) Kristalizacija [รูป] สืบค้นเมื่อวันที่ 8 มิถุนายน 2018 จาก: commons.wikimedia.org