ÜBERSÄTTIGTE LÖSUNG: EIGENSCHAFTEN, HERSTELLUNG, BEISPIELE - CHEMIE - 2025

Die übersättigte Lösung ist eine, in der sich das Lösungsmittel mehr gelöst hat, als es sich im Sättigungsgleichgewicht lösen kann. Allen ist das Sättigungsgleichgewicht gemeinsam, mit dem Unterschied, dass dies in einigen Lösungen bei niedrigeren oder höheren Konzentrationen an gelöstem Stoff erreicht wird.

Der gelöste Stoff kann durchaus ein Feststoff sein, wie Zucker, Stärke, Salze usw.; oder aus einem Gas wie CO ₂ in kohlensäurehaltigen Getränken. Unter Anwendung molekularer Überlegungen umgeben die Lösungsmittelmoleküle die des gelösten Stoffes und versuchen, einen Raum zwischen sich zu öffnen, um mehr vom gelösten Stoff zu halten.

Es kommt also eine Zeit, in der die Affinität zwischen Lösungsmittel und gelöstem Stoff den Platzmangel nicht überwinden kann und das Sättigungsgleichgewicht zwischen dem Kristall und seiner Umgebung (der Lösung) herstellt. Zu diesem Zeitpunkt spielt es keine Rolle, wie stark die Kristalle gemahlen oder geschüttelt werden: Das Lösungsmittel kann sich nicht mehr lösen.

Wie kann man das Lösungsmittel "zwingen", mehr gelösten Stoff aufzulösen? Durch Temperaturerhöhung (oder Druckanstieg bei Gasen). Auf diese Weise nehmen die molekularen Schwingungen zu und der Kristall beginnt, mehr seiner Moleküle zur Auflösung zu bringen, bis er sich vollständig auflöst. In diesem Fall soll die Lösung übersättigt sein.

Das obere Bild zeigt eine übersättigte Natriumacetatlösung, deren Kristalle das Produkt der Wiederherstellung des Sättigungsgleichgewichts sind.

Theoretische Aspekte

Sättigung

Die Lösungen können aus einer Zusammensetzung bestehen, die die Materiezustände (fest, flüssig oder gasförmig) enthält; Sie haben jedoch immer eine einzige Phase.

Wenn das Lösungsmittel den gelösten Stoff nicht vollständig lösen kann, wird infolgedessen eine andere Phase beobachtet. Diese Tatsache spiegelt das Gleichgewicht der Sättigung wider; Aber worum geht es in diesem Gleichgewicht?

Die Ionen oder Moleküle interagieren unter Bildung von Kristallen, was wahrscheinlicher ist, da das Lösungsmittel sie nicht länger auseinander halten kann.

Auf der Oberfläche des Glases kollidieren seine Bestandteile, um daran zu haften, oder sie können sich auch mit Lösungsmittelmolekülen umgeben. manche kommen raus, manche bleiben hängen. Das Obige kann durch die folgende Gleichung dargestellt werden:

Feststoff <=> gelöster Feststoff

In verdünnten Lösungen befindet sich das "Gleichgewicht" sehr weit rechts, da zwischen den Lösungsmittelmolekülen viel Platz vorhanden ist. Andererseits kann sich das Lösungsmittel in konzentrierten Lösungen immer noch gelöst lösen, und der nach dem Rühren zugesetzte Feststoff löst sich auf.

Sobald das Gleichgewicht erreicht ist, müssen die Partikel des zugesetzten Feststoffs, sobald sie sich im Lösungsmittel und andere in Lösung lösen, "herauskommen", um den Raum zu öffnen und ihren Einbau in die flüssige Phase zu ermöglichen. Somit geht der gelöste Stoff mit der gleichen Geschwindigkeit von der festen Phase zur flüssigen Phase hin und her; In diesem Fall wird die Lösung als gesättigt bezeichnet.

Übersättigung

Um das Gleichgewicht zur Auflösung fester zu erzwingen, muss die flüssige Phase den molekularen Raum öffnen, und dazu ist es notwendig, ihn energetisch zu stimulieren. Dies führt dazu, dass das Lösungsmittel unter Umgebungstemperatur- und Druckbedingungen mehr gelösten Stoff als normalerweise zulässt.

Sobald der Beitrag von Energie zur flüssigen Phase aufgehört hat, bleibt die übersättigte Lösung metastabil. Daher kann es im Falle einer Störung sein Gleichgewicht brechen und die Kristallisation von überschüssigem gelöstem Stoff verursachen, bis es wieder das Sättigungsgleichgewicht erreicht.

Beispielsweise wird bei einem in Wasser sehr gut löslichen gelösten Stoff eine bestimmte Menge davon zugegeben, bis sich der Feststoff nicht mehr auflösen kann. Dann wird dem Wasser Wärme zugeführt, bis die Auflösung des verbleibenden Feststoffs gewährleistet ist. Die übersättigte Lösung wird entfernt und abkühlen gelassen.

Wenn die Abkühlung sehr abrupt ist, tritt sofort eine Kristallisation auf; Zum Beispiel durch Zugabe von etwas Eis zu der übersättigten Lösung.

Der gleiche Effekt konnte auch beobachtet werden, wenn ein Kristall der löslichen Verbindung ins Wasser geworfen wurde. Dies dient als Keimbildungsunterstützung für die gelösten Teilchen. Der Kristall wächst und sammelt die Partikel des Mediums an, bis sich die flüssige Phase stabilisiert hat. das heißt, bis die Lösung gesättigt ist.

Eigenschaften

In übersättigten Lösungen wurde die Grenze überschritten, in der die Menge an gelöstem Stoff nicht mehr durch das Lösungsmittel gelöst wird; Daher weist diese Art von Lösung einen Überschuss an gelöstem Stoff auf und weist die folgenden Eigenschaften auf:

- Sie können mit ihren Bestandteilen in einer einzigen Phase vorliegen, wie in wässrigen oder gasförmigen Lösungen, oder als Gasgemisch in einem flüssigen Medium vorliegen.

- Bei Erreichen des Sättigungsgrades kristallisiert oder fällt der nicht gelöste gelöste Stoff in der Lösung leicht aus (bildet einen unorganisierten Feststoff, unrein und ohne Strukturmuster).

-Es ist eine instabile Lösung. Wenn überschüssiger ungelöster gelöster Stoff ausfällt, wird Wärme freigesetzt, die proportional zur Menge des Niederschlags ist. Diese Wärme wird durch die lokale oder in situ Kollision der kristallisierenden Moleküle erzeugt. Da es sich stabilisiert, muss es notwendigerweise Energie in Form von Wärme freisetzen (in diesen Fällen).

- Einige physikalische Eigenschaften wie Löslichkeit, Dichte, Viskosität und Brechungsindex hängen von der Temperatur, dem Volumen und dem Druck ab, denen die Lösung ausgesetzt ist. Aus diesem Grund hat es andere Eigenschaften als seine jeweiligen gesättigten Lösungen.

Wie bereitest du dich vor?

Bei der Herstellung von Lösungen gibt es Variablen wie Art und Konzentration des gelösten Stoffes, Volumen des Lösungsmittels, Temperatur oder Druck. Durch Modifizieren einer dieser Lösungen kann eine übersättigte Lösung aus einer gesättigten Lösung hergestellt werden.

Wenn die Lösung einen Sättigungszustand erreicht und eine dieser Variablen modifiziert wird, kann eine übersättigte Lösung erhalten werden. Im Allgemeinen ist die bevorzugte Variable die Temperatur, obwohl es auch Druck sein kann.

Wenn eine übersättigte Lösung langsam verdampft wird, treffen sich die Partikel des Feststoffs und können eine viskose Lösung oder einen ganzen Kristall bilden.

Beispiele und Anwendungen

-Es gibt eine Vielzahl von Salzen, mit denen übersättigte Lösungen erhalten werden können. Sie werden seit langem industriell und kommerziell eingesetzt und waren Gegenstand umfangreicher Forschungsarbeiten. Anwendungen umfassen Natriumsulfatlösungen und wässrige Kaliumdichromatlösungen.

-Supersättigte Lösungen, die durch zuckerhaltige Lösungen wie Honig gebildet werden, sind andere Beispiele. Daraus werden Süßigkeiten oder Sirupe hergestellt, die in der Lebensmittelindustrie von entscheidender Bedeutung sind. Es ist zu beachten, dass sie auch in der pharmazeutischen Industrie bei der Herstellung einiger Arzneimittel angewendet werden.

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