AŞIRI DOYMUŞ ÇÖZÜM: ÖZELLIKLER, HAZIRLIK, ÖRNEKLER - KIMYA - 2025

Süper doymuş çözelti , çözücünün doygunluk dengesinde çözebileceğinden daha fazla çözünen madde çözdüğü bir çözelti. Hepsinin ortak noktası, bazı çözümlerde buna daha düşük veya daha yüksek çözünen konsantrasyonlarda ulaşılması farkıyla, doyma dengesine sahiptir.

Çözünen madde, şeker, nişasta, tuzlar vb. Gibi bir katı olabilir; ya da bir gaz, örneğin CO gibi ₂ karbonatlı içecekler. Moleküler akıl yürütmeyi uygulayan çözücü moleküller, çözünenleri çevreler ve daha fazla çözünen madde tutmak için kendi aralarında boşluk açmaya çalışırlar.

Böylece, çözücü-çözünen afinitesinin, kristal ve çevresi (çözelti) arasındaki doygunluk dengesini kurarak, boşluk eksikliğinin üstesinden gelemediği bir zaman gelir. Bu noktada, kristallerin ne kadar öğütüldüğü veya çalkalandığı önemli değildir: çözücü artık daha fazla çözünen madde çözemez.

Çözücüyü daha fazla çözünen maddeyi çözmesi için nasıl "zorlayabilirim"? Sıcaklıktaki (veya gaz durumunda basınçtaki) bir artış yoluyla. Bu şekilde moleküler titreşimler artar ve kristal tamamen eriyene kadar moleküllerinin çoğunu çözünmeye başlar; bu, çözümün aşırı doymuş olduğu söylendiği zamandır.

Üstteki resim, kristalleri doygunluk dengesinin restorasyonunun ürünü olan süper doymuş bir sodyum asetat solüsyonunu göstermektedir.

Teorik yönler

Doyma

Çözeltiler, maddenin durumlarını (katı, sıvı veya gaz halinde) içeren bir bileşimden yapılabilir; ancak, her zaman tek bir aşamaya sahiptirler.

Çözücü çözünen maddeyi tamamen çözemediğinde, sonuç olarak başka bir faz gözlenir. Bu gerçek doygunluk dengesini yansıtır; Peki bu denge ne hakkında?

İyonlar veya moleküller, kristaller oluşturmak için etkileşime girerler ve çözücü artık onları ayrı tutamadığından daha olasıdır.

Camın yüzeyinde, bileşenleri ona yapışmak için çarpışır ya da kendilerini çözücü moleküller ile çevreleyebilirler; Bazıları çıkar, bazıları çıkar. Yukarıdakiler aşağıdaki denklem ile gösterilebilir:

Katı <=> çözünmüş katı

Seyreltik çözeltilerde "denge" çok sağdadır, çünkü çözücü molekülleri arasında çok fazla boşluk vardır. Öte yandan, konsantre çözeltilerde çözücü hala çözünen maddeyi çözebilir ve karıştırmadan sonra eklenen katı çözülür.

Dengeye ulaşıldığında, eklenen katının parçacıkları çözücü içinde çözülür çözülmez ve çözelti içindeki diğerleri, boşluk açmak ve sıvı faza katılmalarına izin vermek için "dışarı çıkmalıdır". Böylece, çözünen madde katı fazdan sıvı faza aynı hızda ileri geri gider; bu olduğunda çözeltinin doymuş olduğu söylenir.

Aşırı doygunluk

Dengeyi daha fazla katının çözünmesine zorlamak için sıvı faz moleküler boşluğu açmalıdır ve bunun için enerjik olarak uyarılması gerekir. Bu, çözücünün ortam sıcaklığı ve basınç koşulları altında normalde yapabileceğinden daha fazla çözünen madde kabul etmesine neden olur.

Enerjinin sıvı faza katkısı sona erdiğinde, aşırı doymuş çözelti yarı kararlı kalır. Bu nedenle herhangi bir rahatsızlık durumunda dengesini bozabilir ve fazla çözünen maddenin tekrar doygunluk dengesine ulaşıncaya kadar kristalleşmesine neden olabilir.

Örneğin, suda çok çözünür olan bir çözünen verildiğinde, katı çözünemeyene kadar belirli bir miktarı eklenir. Daha sonra kalan katının çözünmesi garanti edilene kadar suya ısı uygulanır. Aşırı doymuş çözelti çıkarılır ve soğumaya bırakılır.

Soğutma çok ani olursa, kristalleşme anında gerçekleşir; örneğin, aşırı doymuş çözeltiye biraz buz eklemek.

Çözünür bileşiğin bir kristali suya atıldığında da aynı etki gözlemlenebilir. Bu, çözünmüş parçacıklar için çekirdeklenme desteği görevi görür. Kristal, sıvı faz stabilize olana kadar ortamın parçacıklarını biriktirerek büyür; yani çözelti doyana kadar.

karakteristikleri

Aşırı doymuş çözeltilerde, çözücü tarafından artık çözünen madde miktarının çözülmediği sınır aşılmıştır; bu nedenle, bu tür bir çözelti fazla miktarda çözünen maddeye sahiptir ve aşağıdaki özelliklere sahiptir:

-Bileşenleriyle birlikte sulu veya gazlı çözeltilerde olduğu gibi tek fazda veya sıvı ortamda gaz karışımı olarak bulunabilirler.

-Doygunluk derecesine ulaşıldığında, çözünmeyen çözünen çözelti içinde kolayca kristalleşecek veya çökelecektir (düzensiz bir katı, saf olmayan ve yapısal kalıplar oluşturmaz).

- Kararsız bir çözüm. Fazla çözünmemiş çözünen madde çökeldiğinde, çökelti miktarıyla orantılı bir ısı salımı olur. Bu ısı, kristalleşen moleküllerin yerel veya yerinde çarpışmasıyla üretilir. Stabilize olduğu için, mutlaka ısı şeklinde enerji salması gerekir (bu durumlarda).

Çözünürlük, yoğunluk, viskozite ve kırılma indisi gibi bazı fiziksel özellikler, çözeltinin maruz kaldığı sıcaklık, hacim ve basınca bağlıdır. Bu nedenle, kendi doymuş solüsyonlarından farklı özelliklere sahiptir.

Nasıl hazırlanıyorsun

Çözeltilerin hazırlanmasında çözünen maddenin türü ve konsantrasyonu, çözücü hacmi, sıcaklık veya basınç gibi değişkenler vardır. Bunlardan herhangi biri değiştirilerek, doymuş olandan süper doymuş bir çözelti hazırlanabilir.

Çözelti doygunluk durumuna ulaştığında ve bu değişkenlerden biri değiştirildiğinde, aşırı doymuş bir çözelti elde edilebilir. Genel olarak, tercih edilen değişken sıcaklıktır, ancak aynı zamanda basınç da olabilir.

Aşırı doymuş bir çözelti yavaş buharlaşmaya maruz kalırsa, katının parçacıkları bir araya gelir ve viskoz bir çözelti veya bütün bir kristal oluşturabilir.

Örnekler ve uygulamalar

-Süper doymuş çözeltilerin elde edilebileceği çok çeşitli tuzlar vardır. Uzun süredir endüstriyel ve ticari olarak kullanılmış ve kapsamlı araştırmalara konu olmuşlardır. Uygulamalar sodyum sülfat solüsyonlarını ve sulu potasyum dikromat solüsyonlarını içerir.

-Bal gibi şekerli çözeltilerin oluşturduğu aşırı doymuş çözeltiler diğer örneklerdir. Bunlardan gıda endüstrisi için hayati öneme sahip şeker veya şuruplar hazırlanır. İlaç endüstrisinde de bazı ilaçların hazırlanmasında uygulandıkları unutulmamalıdır.

Referanslar

1. Ortaokul Fen Öğretmenleri için Kimya Arkadaşı. Çözümler ve konsantrasyon. . 7 Haziran 2018'de, ice.chem.wisc.edu adresinden alındı.
2. K. Taimni. (1927). Süper Doymuş Çözeltilerin Viskozitesi. BEN. Fiziksel Kimya Dergisi 32 (4), 604-615 DOI: 10.1021 / j150286a011
3. Szewczyk, W. Sokolowski ve K. Sangwal. (1985). Doymuş, aşırı doymuş ve yetersiz doymuş sulu potasyum bikromat çözeltilerinin bazı fiziksel özellikleri. Journal of Chemical & Engineering Data 30 (3), 243-246. DOI: 10.1021 / je00041a001
4. Vikipedi. (2018). Süper doygunluk. 08 Haziran 2018 tarihinde en.wikipedia.org/wiki/Supersaturation adresinden erişildi.
5. Roberts, Anna. (24 Nisan 2017). Süper Doymuş Çözüm Nasıl Yapılır. Bilimsellik. 8 Haziran 2018'de sciencing.com adresinden alındı
6. TutorVista. (2018). Aşırı doymuş çözüm. Chemistry.tutorvista.com'dan 8 Haziran 2018'de alındı
7. Neda Glisovic. (25 Mayıs 2015). Kristalizacija. . 8 Haziran 2018'de commons.wikimedia.org adresinden alındı.