Tabla de Contenidos
Procesy rozpuszczania i krystalizacji można przedstawić w następujący sposób:
Chociaż terminy krystalizacja i wytrącanie są używane do opisania oddzielania stałej substancji rozpuszczonej od roztworu, krystalizacja odnosi się do tworzenia ciała stałego o dobrze określonej strukturze krystalicznej, podczas gdy wytrącanie odnosi się do tworzenia dowolnego ciała stałego w fazie. z różnymi cząstkami bez określonej struktury.
Jak przygotowuje się roztwór nasycony?
Przez roztwór nasycony rozumie się roztwór zawierający maksymalną ilość substancji rozpuszczonej, jaką można rozpuścić we wskazanym rozpuszczalniku . Oznacza to, że w roztworze istnieje punkt, w którym nie można już rozpuścić substancji rozpuszczonej, a po tym punkcie następuje wytrącenie ciała stałego lub uwolnienie gazu w zależności od stanu, w którym zachodzi rozpuszczanie .
Nasycony roztwór przygotowuje się przez ciągłe dodawanie substancji rozpuszczonej, aż do osiągnięcia punktu, w którym substancja rozpuszczona pojawia się jako wytrącone ciało stałe lub kryształy, tworząc nasycony roztwór.
Jako bardziej uproszczone tworzenie nasyconego roztworu można przyjąć jako przykład dodanie cukru do wody, w którym przeprowadza się następujące kroki:
- Cukier dodaje się do szklanki wody.
- Początkowo po kilku łyżkach cukier rozpuszcza się płynnie w wodzie przy niewielkim mechanicznym mieszaniu.
- Im więcej dodanego cukru, tym więcej wysiłku potrzeba, aby go rozpuścić, nawet przy energicznym mieszaniu.
- Przychodzi czas, kiedy cukier nie rozpuszcza się i pozostaje w dolnej części szklanki w stanie stałym: wtedy roztwór zaczyna się nasycać.
stopnie nasycenia
Istnieją trzy stopnie nasycenia roztworu:
- Roztwór nasycony: Roztwór nasycony to taki, w którym reakcja chemiczna danej substancji jest w równowadze, na przykład wody gazowanej.
- Roztwór nienasycony: roztwór, który nie jest w równowadze z rozpuszczoną substancją. Możesz dodać więcej substancji rozpuszczonej, która rozpuści się bez problemów.
- Roztwór przesycony lub przesycony: Jest to roztwór, który zawiera więcej rozpuszczonej substancji niż mogłoby to nastąpić w normalnych warunkach, co ma miejsce w przypadku zastosowania ciepła w przypadku cieczy i ciał stałych.
Czynniki wpływające na punkt nasycenia
Maksymalna ilość substancji rozpuszczonej, jaką można rozpuścić w rozpuszczalniku przy określonym ciśnieniu i temperaturze, to jego rozpuszczalność . Rozpuszczalność można wyrazić jako:
- Masa substancji rozpuszczonej na objętość rozpuszczalnika (g/L).
- Masa substancji rozpuszczonej na masę rozpuszczalnika (g/g).
- Mole substancji rozpuszczonej na objętość rozpuszczalnika (mol/l).
Nawet jeśli substancje są dobrze rozpuszczalne, istnieje granica tego, ile substancji rozpuszczonej może rozpuścić się w danej ilości rozpuszczalnika. Ogólnie rzecz biorąc, rozpuszczalność substancji nie zależy wyłącznie od współczynników energii, ale także od temperatury, aw przypadku gazów nawet od ciśnienia.
Na przykład w 100 gramach wody o temperaturze 20°C można rozpuścić:
- 177 g NaI
- 91,2 g NaBr
- 35,9 g NaCl
- 4,1 g NaF
Jednak w temperaturze 70 ºC rozpuszczalność wzrasta, więc w 100 g wody można rozpuścić:
- 295 g NaI
- 119g NaBr
- 37,5 g NaCl
- 4,8 g NaF
Kiedy roztwór zawiera maksymalną możliwą ilość substancji rozpuszczonej, mówi się, że jest nasycony. Jeśli roztwór zawiera mniej niż maksymalna możliwa ilość substancji rozpuszczonej, nie jest nasycony. Gdy roztwór jest nasycony i obecny jest nadmiar substancji rozpuszczonej, szybkość rozpuszczania jest dokładnie równa szybkości krystalizacji lub wytrącania.
Tak więc, stosując poprzednio wskazaną wartość dla NaCl, czyli 35,9 g NaCl w 100 ml w temperaturze 20 ºC, wodny roztwór tej soli zostanie nasycony, dodając więcej niż te 35,9 g do 100 ml, a jeśli wstrząsnąć aż do uzyskania możliwe jest rozpuszczenie, otrzymamy jednorodny nasycony roztwór, po usunięciu nierozpuszczonej substancji rozpuszczonej przez filtrację.
Ponieważ rozpuszczalność większości ciał stałych wzrasta wraz ze wzrostem temperatury, nasycony roztwór przygotowany w wysokich temperaturach będzie zawierał więcej rozpuszczonej substancji rozpuszczonej niż w niskich temperaturach. Kiedy ten roztwór ostygnie, może stać się roztworem przesyconym. W taki sam sposób, jak dzieje się to z przechłodzoną lub przegrzaną cieczą, ponieważ przesycony roztwór nie jest stabilny.
Można stwierdzić, co następuje:
- Wraz ze wzrostem temperatury wzrasta rozpuszczalność reakcji z pierwiastkami stałymi i ciekłymi; w przypadku roztworów gazowych stałoby się odwrotnie, to znaczy rozpuszczalność zmniejszyłaby się wraz ze wzrostem temperatury.
- Szybkość krystalizacji osadów stałych zależy od ilości substancji rozpuszczonej na powierzchni kryształu.
- Rozpuszczaniu substancji rozpuszczonej sprzyja również mieszanie mechaniczne.
- Powstająca reakcja równowagi jest zgodna z zasadą Le Chateliera, która zależy od zmian warunków temperatury, ciśnienia i stężenia, którym jest poddawana.
Typowe przykłady roztworów nasyconych
- Przykładem najczęściej stosowanych roztworów nasyconych są napoje gazowane. W tego typu napojach woda jest rozpuszczalnikiem, a węgiel jest zawarty jako substancja rozpuszczona, aż do osiągnięcia punktu nasycenia.
- Wiele przepisów przygotowywanych w kuchni obejmuje rozpuszczanie soli, cukru i innych domowych składników w wodzie. Ta procedura zależy od temperatury. Wraz ze wzrostem temperatury wody wzrasta rozpuszczalność substancji rozpuszczonej. Po osiągnięciu punktu nasycenia substancja rozpuszczona tworzy widoczną warstwę na wierzchu rozpuszczalnika.
- Glebę występującą na powierzchni ziemi można również uznać za mieszaninę nasyconą azotem. Po osiągnięciu punktu nasycenia nadmiar azotu jest uwalniany do powietrza w postaci gazu.
Bibliografia
13.2: Roztwory nasycone i rozpuszczalność – Chemia LibreTexts. (2022). Pobrano 10 kwietnia 2022 r. z https://chem.libretexts.org/Bookshelves/General_Chemistry/Map%3A_Chemistry_-_The_Central_Science_(Brown_et_al.)/13%3A_Properties_of_Solutions/13.02%3A_Saturated_Solutions_and_Solubility
Co to jest roztwór nasycony? (z przykładami). (2019). Pobrano 10 kwietnia 2022 r. z https://www.lifeder.com/solucion-saturated/
Co to jest roztwór nasycony – przygotowanie, rodzaje i przykłady. (2022). Pobrano 10 kwietnia 2022 r. z https://byjus.com/chemistry/saturated-solution/
