Tabla de Contenidos
Dung dịch bão hòa là dung dịch không cho thêm chất tan hòa tan. Nói cách khác, đó là một dung dịch trong đó nồng độ tối đa của chất tan có thể được hòa tan trong dung môi cụ thể đó và ở một áp suất và nhiệt độ cụ thể đã đạt được. Đây là những dung dịch trong đó cân bằng độ hòa tan đã được thiết lập giữa chất tan hòa tan trong dung môi và chất tan ở trạng thái rắn ở đáy bình chứa, ở trạng thái lỏng ở trên hoặc dưới dung môi (tùy thuộc vào tỷ trọng) hoặc ở trạng thái lỏng. trạng thái khí.
cân bằng độ hòa tan
Như vừa đề cập, một dung dịch được bão hòa khi đạt đến trạng thái cân bằng hòa tan. Trong trường hợp đơn giản nhất, trạng thái cân bằng này có thể được biểu diễn bằng phương trình hóa học sau:
Trong đó S đại diện cho một chất tan phân tử (không phân ly) và các chỉ số dưới đây cho biết liệu nó có tinh khiết và ở trạng thái rắn hay không hoặc nếu nó bị hòa tan (ac có nghĩa là trong dung dịch nước, mặc dù nó có thể ở trong bất kỳ dung môi nào khác).
Khi bạn có dung môi phân tử như trong trường hợp này, để thu được dung dịch bão hòa và trạng thái cân bằng có thể được thiết lập, nồng độ của chất tan trong dung dịch cần phải bằng hằng số cân bằng Ks và vẫn còn một lượng chất tan .ở trạng thái rắn không tan.
Trong trường hợp các chất tan dạng ion như muối, phản ứng chung sẽ như sau:
trong đó K ps là hằng số tích số tan, [M m+ ] eq biểu thị nồng độ mol của cation M m+ trong dung dịch bão hòa và [A n- ] eq biểu thị nồng độ mol của A n- trong dung dịch bão hòa.
Trong trường hợp này, điều kiện xác định dung dịch bão hòa là tích nồng độ của các ion trong dung dịch (M m+ và A n- ) được nâng lên hệ số cân bằng hóa học tương ứng của chúng (nym) phải bằng hằng số của tích của độ hòa tan. Nếu kết quả lớn hơn K ps , dung dịch đã quá bão hòa và nếu nhỏ hơn, dung dịch đó chưa bão hòa.
Cân bằng của dung dịch bão hoà là cân bằng động.
Khi đạt được dung dịch bão hòa, có vẻ như chất tan không còn hòa tan trong dung môi và quá trình hòa tan đã dừng lại. Tuy nhiên, điều này không chính xác như vậy. Thực tế, như trong hầu hết các cân bằng hóa học, cân bằng độ tan không phải là cân bằng tĩnh mà là cân bằng động, trong đó phản ứng thuận (sự hòa tan của chất tan nhiều hơn) và phản ứng nghịch (sự kết tủa của chất tan ra khỏi dung dịch) xảy ra đồng thời tỷ lệ. Vì lý do này, không có sự thay đổi nào được ghi nhận về lượng chất tan rắn hoặc nồng độ của chất tan trong dung dịch.
Các cách để có được một giải pháp bão hòa
Có ba cách cơ bản để thu được dung dịch bão hòa:
- Thêm chất tan cho đến khi không còn tan nữa , bất kể dung dịch được lắc mạnh như thế nào. Đây là phương pháp đơn giản nhất, mặc dù đôi khi nó có thể rất tẻ nhạt vì có những chất tan rất chậm.
- Cách thứ hai là bắt đầu từ dung dịch chưa bão hòa và bắt đầu làm bay hơi dung môi . Khi tổng thể tích của dung dịch giảm mà không làm mất chất tan, nồng độ của chất tan sẽ tăng cho đến khi đạt được nồng độ (hoặc độ tan) cực đại. Tại thời điểm đó, chất tan sẽ bắt đầu kết tủa và từ đó bạn sẽ có dung dịch bão hòa.
- Một cách khác là hòa tan nhiều chất tan hơn dung môi có thể xử lý thông qua đun nóng . Bằng cách để dung dịch này nguội đi , sẽ thu được dung dịch siêu bão hòa. Vì lý do này, bất kỳ sự xáo trộn nào, từ rung động đến tạo tinh thể nhỏ trên bề mặt dung dịch, sẽ ngay lập tức kích hoạt sự kết tủa của chất tan dư thừa. Lượng mưa này sẽ chấm dứt ngay khi đạt đến mức bão hòa.
Có một cách thứ tư để thu được dung dịch bão hòa từ dung dịch chưa bão hòa bao gồm thay đổi dần dần môi trường hoặc dung môi để giảm khả năng hòa tan của chất tan. Điều này có thể được thực hiện bằng cách thêm dung môi hữu cơ, thay đổi độ pH và theo những cách khác.
Các Yếu Tố Ảnh Hưởng Đến Độ Hòa Tan Dung Dịch Cân Bằng Và Bão Hòa
Bản chất của chất tan và dung môi
Mỗi hợp chất hóa học có khả năng hòa tan trong từng loại dung môi khác nhau. Ví dụ, đường dễ hòa tan hơn nhiều so với muối trong nước, vì vậy việc bão hòa dung dịch bằng muối sẽ luôn dễ dàng hơn so với đường. Cũng có trường hợp không thể thu được dung dịch bão hòa. Đó là trường hợp chất tan có thể trộn được với dung môi, chẳng hạn như dung dịch rượu etylic và nước, có thể trộn với nhau theo bất kỳ tỷ lệ nào.
Nhiệt độ
Như vừa thấy, nhiệt độ đóng một vai trò quan trọng trong dung dịch bão hòa, vì sự gia tăng nhiệt độ có thể làm tăng độ hòa tan của chất tan, hòa tan tất cả chất tan rắn và biến dung dịch bão hòa thành dung dịch chưa bão hòa.
Mặt khác, ảnh hưởng của nhiệt độ đến độ hòa tan của chất khí thì ngược lại. Thay vì tăng độ hòa tan của nó, nhiệt độ cao làm giảm nó. Bằng chứng về điều này là trường hợp của nước giải khát. Những mất hầu hết các khí của họ với nhiệt độ ngày càng tăng.
pH
Trong những trường hợp chất tan có đặc tính axit-bazơ, pH có thể đóng một vai trò rất quan trọng trong việc xác định độ hòa tan của nó. Nói chung, bất kỳ phản ứng nào giúp ion hóa thêm chất tan sẽ làm tăng khả năng hòa tan của nó, có thể biến dung dịch bão hòa thành dung dịch chưa bão hòa.
Ví dụ: nếu chất tan là một axit yếu như axit benzoic và bạn có dung dịch bão hòa, thì việc thêm natri hydroxit phản ứng với axit đó và ion hóa nó sẽ giúp hòa tan nhiều chất tan hơn trong dung dịch.
Áp lực
Áp suất ảnh hưởng nhiều nhất đến các chất hòa tan ở thể khí. Tăng mạnh áp suất của khí trên dung dịch có thể buộc khí hòa tan với lượng lớn hơn trong dung môi. Điều này tương đương với việc tăng nhiệt độ đối với các chất rắn hòa tan. Đối với chất khí, chỉ cần dung dịch và chất khí được đựng trong một bình kín, thì dù áp suất có là bao nhiêu, nếu có đủ thời gian thì dung dịch sẽ luôn ở trạng thái bão hòa khí.
hiệu ứng ion chung
Các ion thông thường đại diện cho một hiệu ứng tương tự như của pH. Khi muốn hòa tan một chất tan ion trong dung dịch, nó sẽ phân ly và tạo ra một nồng độ nhất định của các ion tương ứng. Nếu chúng ta cố gắng hòa tan cùng một chất tan ion trong dung dịch đã chứa một số ion của nó, thì sẽ khó hòa tan hơn so với khi chúng ta làm trong dung môi nguyên chất. Đây được gọi là hiệu ứng ion chung và làm cho dung dịch bão hòa dễ dàng hơn.
Ví dụ về dung dịch bão hòa
đồ uống có ga
Tất cả nước ngọt, sô-đa và bia có ga đều là dung dịch bão hòa carbon dioxide trong nước miễn là chai hoặc lon được đậy kín hoàn toàn.
Khi mở nút chai, trạng thái cân bằng bị mất và dung dịch đột nhiên trở thành dung dịch quá bão hòa, do đó các khí bắt đầu sủi bọt và thoát ra ngoài.
Nước bên bờ biển chết
Biển Chết là một trong những hồ mặn nhất trên trái đất và trên bờ, bạn có thể thấy sự kết tinh của muối từ nước hồ. Điều này có nghĩa là, ở một số nơi, nước đã bị giữ lại trong các vũng nước nhỏ, khi chúng bay hơi, sẽ bão hòa muối và bắt đầu kết tủa.
một số loại mật ong
Có một số loại mật ong cô đặc hơn những loại khác, và trong một số trường hợp, chúng đặc đến mức đường chứa trong chúng bắt đầu kết tinh trong chai.
Điều này cho thấy dung dịch ban đầu đã quá bão hòa và sau khi kết tinh, nó trở thành dung dịch bão hòa.
Người giới thiệu
Nâu, T. (2021). Hóa học: Trung tâm Khoa học. (tái bản lần thứ 11). Luân Đôn, Anh: Giáo dục Pearson.
Chang, R., Manzo, Á. R., Lopez, PS, & Herranz, ZR (2020). Hóa học (tái bản lần thứ 10). Thành phố New York, NY: MCGRAW-HILL.
Flowers, P., Theopold, K., Langley, R., & Robinson, WR (2019). Hóa học 2e . Lấy từ https://openstax.org/books/chemology-2e
Bubis, M. (1998). Biển Chết – Một Vùng Biển Khác Thường. Lấy từ http://sedici.unlp.edu.ar/bitstream/handle/10915/49306/Documento_completo.pdf
Mật ong và nhiệt độ (nd) Lấy từ https://www.latiendadelapicultor.com/blog/la-miel-y-la-temperatura/