- Co to jest roztwór nienasycony?
- Wpływ temperatury
- Nierozpuszczalne ciała stałe
- Przykłady
- Różnica w stosunku do roztworu nasyconego
- Bibliografia
Nienasycony rozwiązanie to takie, w którym rozpuszczalnikiem jest nadal zdolny do rozpuszczania więcej substancji rozpuszczonej. Medium to jest na ogół płynne, chociaż może być również gazowe. Jeśli chodzi o substancję rozpuszczoną, jest to konglomerat cząstek w stanie stałym lub gazowym.
A co z płynnymi substancjami rozpuszczonymi? W takim przypadku roztwór jest jednorodny, o ile obie ciecze są mieszalne. Przykładem tego jest dodanie alkoholu etylowego do wody; te dwie ciecze ze swoimi cząsteczkami, CH 3 CH 2 OH i H 2 O, są mieszalne, ponieważ tworzą wiązania wodorowe (CH 3 CH 2 OH-OH 2 ).
Źródło: Pixabay
Jednakże, jeśli w dichlorometanie (CH 2 Cl 2 ) i wody miesza się , że tworzą one roztwór z dwóch faz: jedna wodną i inne organiczne. Czemu? Ponieważ cząsteczki CH 2 Cl 2 i H 2 O oddziałują bardzo słabo, dlatego jedna ślizga się po drugiej, tworząc dwie niemieszalne ciecze.
Do nasycenia wody (rozpuszczalnika) wystarczy niewielka kropla CH 2 Cl 2 (substancji rozpuszczonej). Gdyby wręcz przeciwnie, mogły utworzyć roztwór nienasycony, wówczas pojawiłby się całkowicie jednorodny roztwór. Z tego powodu tylko stałe i gazowe substancje rozpuszczone mogą generować nienasycone roztwory.
Co to jest roztwór nienasycony?
W roztworze nienasyconym cząsteczki rozpuszczalnika oddziałują z taką skutecznością, że cząsteczki substancji rozpuszczonej nie mogą utworzyć innej fazy.
Co to znaczy? Że oddziaływania rozpuszczalnik-substancja rozpuszczona przewyższają, biorąc pod uwagę warunki ciśnienia i temperatury, oddziaływania substancję rozpuszczoną-substancję rozpuszczoną.
Gdy interakcje między substancją rozpuszczoną i substancją rozpuszczoną wzrosną, „organizują” powstawanie drugiej fazy. Na przykład, jeśli medium rozpuszczalnikowe jest cieczą, a substancja rozpuszczona jest substancją stałą, druga rozpuszcza się w pierwszej, tworząc jednorodny roztwór, aż pojawi się faza stała, która jest niczym więcej niż wytrąconą substancją rozpuszczoną.
Osad ten wynika z faktu, że cząsteczki substancji rozpuszczonej potrafią grupować się ze względu na ich chemiczny charakter, nieodłączny od ich struktury lub wiązań. Kiedy tak się dzieje, mówi się, że roztwór jest nasycony substancją rozpuszczoną.
Dlatego nienasycony roztwór stałej substancji rozpuszczonej składa się z fazy ciekłej bez osadu. Natomiast jeśli substancja rozpuszczona jest w stanie gazowym, wówczas nienasycony roztwór musi być wolny od obecności pęcherzyków (które są niczym innym jak skupiskami cząsteczek gazowych).
Wpływ temperatury
Temperatura bezpośrednio wpływa na stopień nienasycenia roztworu w stosunku do substancji rozpuszczonej. Może to wynikać głównie z dwóch powodów: osłabienia interakcji substancji rozpuszczonej z substancją rozpuszczoną w wyniku działania ciepła oraz wzrostu drgań molekularnych, które pomagają rozpraszać cząsteczki substancji rozpuszczonej.
Jeśli ośrodek rozpuszczalnikowy jest uważany za zwartą przestrzeń, w której otworach znajdują się cząsteczki substancji rozpuszczonej, wraz ze wzrostem temperatury cząsteczki będą wibrować, zwiększając rozmiar tych otworów; w taki sposób, że substancja rozpuszczona może przebić się w innych kierunkach.
Nierozpuszczalne ciała stałe
Jednak niektóre substancje rozpuszczone mają tak silne interakcje, że cząsteczki rozpuszczalnika nie są w stanie ich rozdzielić. W takim przypadku minimalne stężenie wspomnianej rozpuszczonej substancji jest wystarczające do jej wytrącenia, a wówczas jest to nierozpuszczalna substancja stała.
Nierozpuszczalne ciała stałe, tworząc drugą fazę stałą, która różni się od fazy ciekłej, generują kilka nienasyconych roztworów. Na przykład, jeśli 1 l cieczy A może rozpuścić tylko 1 g B bez wytrącania, to zmieszanie 1 l A z 0,5 g B spowoduje powstanie nienasyconego roztworu.
Podobnie, zakres stężeń od 0 do 1 g B również tworzy nienasycone roztwory. Ale po 1g B wytrąci się. Kiedy tak się dzieje, roztwór przechodzi od nienasycenia do nasycenia B.
A jeśli temperatura wzrośnie? Jeśli roztwór nasycony 1,5 g B zostanie podgrzany, ciepło pomoże rozpuścić osad. Jeśli jednak wytrąconego B jest dużo, ciepło nie będzie w stanie go rozpuścić. Jeśli tak, wzrost temperatury spowodowałby po prostu odparowanie rozpuszczalnika lub cieczy A.
Przykłady
Źródło: Pixabay
Przykłady roztworów nienasyconych są liczne, ponieważ zależą one od rozpuszczalnika i substancji rozpuszczonej. Na przykład dla tej samej cieczy A i innych substancji rozpuszczonych C, D, E … Z ich roztwory będą nienasycone, o ile nie wytrącają się ani nie tworzą pęcherzyków (jeśli są one gazowymi substancjami rozpuszczonymi).
- Morze może dostarczyć dwa przykłady. Woda morska to masowe rozpuszczanie soli. Jeśli trochę tej wody się zagotuje, należy zauważyć, że jest ona nienasycona pod nieobecność wytrąconej soli. Jednak gdy woda wyparowuje, rozpuszczone jony zaczynają się zlepiać, pozostawiając saletrę przyklejoną do garnka.
-Innym przykładem jest rozpuszczanie tlenu w wodach mórz. Cząsteczka O 2 przepływa przez głębiny morskie na tyle daleko, aby fauna morska mogła oddychać; pomimo tego, że jest słabo rozpuszczalny. Z tego powodu często obserwuje się wypływające na powierzchnię pęcherzyki tlenu; z których kilka cząsteczek jest w stanie się rozpuścić.
Podobna sytuacja ma miejsce z cząsteczką dwutlenku węgla, CO 2 . W przeciwieństwie do O 2 , CO 2 jest nieco bardziej rozpuszczalny, ponieważ reaguje z wodą, tworząc kwas węglowy, H 2 CO 3 .
Różnica w stosunku do roztworu nasyconego
Podsumowując powyższe wyjaśnienia, jakie są różnice między roztworem nienasyconym a nasyconym? Po pierwsze, aspekt wizualny: roztwór nienasycony składa się tylko z jednej fazy. Dlatego nie powinno być żadnych ciał stałych (faza stała) lub pęcherzyków (faza gazowa).
Ponadto stężenia substancji rozpuszczonej w nienasyconym roztworze mogą się zmieniać, aż do powstania osadu lub pęcherzyków. Podczas gdy w nasyconych, dwufazowych roztworach (ciecz-ciało stałe lub ciecz-gaz), stężenie rozpuszczonej substancji rozpuszczonej jest stałe.
Czemu? Ponieważ cząsteczki (cząsteczki lub jony), które tworzą osad, ustanawiają równowagę z tymi, które są rozpuszczone w rozpuszczalniku:
Cząsteczki (z osadu <=> rozpuszczone cząstki
Cząsteczki bąbelków <=> Rozpuszczone cząsteczki
Ten scenariusz nie jest rozważany w roztworach nienasyconych. Próbując rozpuścić więcej substancji rozpuszczonej w nasyconym roztworze, równowaga przesuwa się w lewo; do tworzenia się większej ilości osadu lub pęcherzyków.
Ponieważ w roztworach nienasyconych ta równowaga (nasycenie) nie została jeszcze ustalona, ciecz może „przechowywać” więcej ciała stałego lub gazu.
Rozpuszczony tlen jest obecny wokół glonów na dnie morskim, ale kiedy pęcherzyki tlenu wydostają się z jego liści, oznacza to, że następuje nasycenie gazem; w przeciwnym razie nie zaobserwowano by żadnych pęcherzyków.
Bibliografia
- Chemia ogólna. Materiały naukowe. Lima: Papieski Uniwersytet Katolicki w Peru. Odzyskany z: corinto.pucp.edu.pe
- Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (22 czerwca 2018). Definicja rozwiązania nienasyconego. Odzyskany z: thinkco.com
- TutorVista. (sf). Nienasycony roztwór. Zaczerpnięte z: chemistry.tutorvista.com
- Chemistry LibreTexts. (sf). Rodzaje nasycenia. Odzyskane z: chem.libretexts.org
- Nadine James. (2018). Nienasycone rozwiązanie: definicja i przykłady. Odzyskany z: study.com