Alt hvad du behøver at vide om mættede opløsninger i kemi

En mættet opløsning er en, der ikke tillader opløsning af mere opløst stof. Med andre ord er det en opløsning, hvor den maksimale koncentration af opløst stof, der kan opløses i det pågældende opløsningsmiddel og ved et bestemt tryk og temperatur, allerede er nået. Disse er opløsninger, hvor der er etableret opløselighedsligevægt mellem det opløste stof opløst i opløsningsmidlet og det opløste stof i fast tilstand i bunden af ​​beholderen, i flydende tilstand enten over eller under opløsningsmidlet (afhængigt af densiteter) eller i en gasformig tilstand.

opløselighedsligevægt

Som nævnt er en opløsning mættet, når opløselighedsligevægten er nået. I det enkleste tilfælde kan denne ligevægt repræsenteres af følgende kemiske ligning:

Hvor S repræsenterer et molekylært opløst stof (som ikke dissocierer), og underskrifterne angiver, om det er rent og i fast tilstand, eller om det er opløst (ac betyder i vandig opløsning, selvom det kunne være i et hvilket som helst andet opløsningsmiddel).

Når man har molekylære opløsningsmidler som i dette tilfælde, for at opnå en mættet opløsning og ligevægt kan etableres, er det nødvendigt, at koncentrationen af ​​det opløste stof i opløsningen er lig med ligevægtskonstanten, Ks, og at der stadig er noget opløst stof tilbage i uopløst fast tilstand.

I tilfælde af ioniske opløste stoffer, såsom salte, ser den generelle reaktion sådan ud:

hvor K _ps er opløselighedsproduktkonstanten, [M ^m+ ] _eq repræsenterer den molære koncentration af kationen M ^m+ i den mættede opløsning, og [A ^n- ] _eq repræsenterer den molære koncentration af A ^n- i den mættede opløsning.

I dette tilfælde er betingelsen, der definerer den mættede opløsning, at produktet af koncentrationerne af ionerne i opløsning (M m+ ^og A ^n- ) hævet til deres respektive støkiometriske koefficienter (nym) skal være lig med konstanten af ​​produktet af opløselighed. Hvis resultatet er større end K _ps , er opløsningen overmættet, og hvis den er mindre, er den umættet.

Ligevægten i den mættede opløsning er dynamisk.

Når en mættet opløsning er opnået, ser det ud til, at det opløste stof ikke længere opløses i opløsningsmidlet, og at opløsningsprocessen er stoppet. Sådan er det dog ikke helt. Faktisk, som i de fleste kemiske ligevægte, er opløselighedsligevægten ikke en statisk ligevægt, men en dynamisk, hvor den fremadrettede reaktion (opløsning af mere opløst stof) og den omvendte reaktion (fældning af opløst stof fra opløsning) de sker på samme tid. sats. Af denne grund bemærkes der ingen ændring hverken i nettomængden af ​​fast opløst stof eller i koncentrationen af ​​det opløste stof i opløsningen.

Måder at opnå en mættet opløsning på

Der er tre grundlæggende måder at opnå mættede opløsninger på:

1. Tilsæt opløst stof, indtil det ikke er mere opløst , uanset hvor kraftigt opløsningen rystes. Dette er den enkleste metode, selvom det nogle gange kan være meget trættende, da der er opløste stoffer, der opløses meget langsomt.
2. Den anden måde er at starte fra en umættet opløsning og begynde at fordampe opløsningsmidlet . Da det samlede volumen af ​​opløsningen falder uden tab af opløst stof, vil koncentrationen af ​​det opløste stof stige, indtil den maksimale koncentration (eller opløselighed) er nået. I det øjeblik vil det opløste stof begynde at udfælde, og fra da af vil du have en mættet opløsning.
3. En anden måde er at opløse mere af det opløste stof, end opløsningsmidlet kan klare gennem opvarmning . Ved at lade denne opløsning afkøle , opnås en overmættet opløsning. Af denne grund vil enhver forstyrrelse, fra en vibration til podning af en lille krystal på overfladen af ​​opløsningen, straks udløse udfældning af overskydende opløst stof. Denne nedbør vil ophøre, så snart mætningsniveauet er nået.

Der er en fjerde måde at opnå mættede opløsninger fra umættede opløsninger på, som består i gradvis at modificere mediet eller opløsningsmidlet for at reducere opløseligheden af ​​det opløste stof. Dette kan opnås ved at tilføje et organisk opløsningsmiddel, ændre pH og på andre måder også.

Faktorer, der påvirker opløselighedsligevægt og mættede opløsninger

Arten af ​​det opløste stof og opløsningsmidlet

Hver kemisk forbindelse har sin opløselighed i hver forskellig type opløsningsmiddel. For eksempel er sukker meget mere opløseligt end salt i vand, så det vil altid være nemmere at mætte en opløsning med salt end med sukker. Der er også tilfælde, hvor det er umuligt at opnå en mættet løsning. Sådan er det med opløste stoffer, der er blandbare med opløsningsmidlet, såsom opløsninger af ethylalkohol og vand, som kan blandes i alle forhold.

Temperatur

Som det lige nu er set, spiller temperatur en vigtig rolle i mættede opløsninger, da en stigning i temperaturen kan øge opløseligheden af ​​opløste stoffer, opløse alt fast opløst stof og omdanne en mættet opløsning til en umættet.

På den anden side er effekten af ​​temperatur på opløseligheden af ​​gasser lige den modsatte. I stedet for at øge dens opløselighed, sænker høje temperaturer den. Et bevis på dette er tilfældet med læskedrikke. Disse mister de fleste af deres gasser med stigende temperatur.

pH

I de tilfælde, hvor det opløste stof har syre-base egenskaber, kan pH spille en meget vigtig rolle i bestemmelsen af ​​dets opløselighed. Generelt vil enhver reaktion, der hjælper med at ionisere det opløste stof yderligere, øge dets opløselighed, hvilket kan gøre en mættet opløsning til en umættet.

For eksempel, hvis det opløste stof er en svag syre, såsom benzoesyre, og du har en mættet opløsning, vil tilsætning af natriumhydroxid, der reagerer med nævnte syre og ioniserer det, hjælpe med at opløse mere af det opløste stof i opløsningen.

Presset

Tryk påvirker gasformige opløste stoffer mest. En kraftig forøgelse af trykket af gasser over en opløsning kan tvinge gassen til at opløses i større mængder i opløsningsmidlet. Dette ville svare til at øge temperaturen for faste opløste stoffer. I tilfælde af gasser, så længe opløsningen og gassen er indespærret i en forseglet beholder, uanset hvor højt trykket er, vil opløsningen altid ende med at blive gasmættet, hvis den får tilstrækkelig tid.

almindelig ioneffekt

Den fælles ion repræsenterer en effekt svarende til pH. Når det ønskes at opløse et ionisk opløst stof i en opløsning, vil det dissociere og producere en vis koncentration af dets respektive ioner. Hvis vi forsøger at opløse det samme ioniske opløste stof i en opløsning, der allerede indeholder nogle af en af ​​dens ioner, vil det være sværere at opløse det, end hvis vi gjorde det i det rene opløsningsmiddel. Dette kaldes den almindelige ioneffekt og gør det lettere at mætte opløsninger.

Eksempler på mættede opløsninger

Forseglede sodavand

Alle læskedrikke, sodavand og kulsyreholdige øl er mættede opløsninger af kuldioxid i vand, så længe flasken eller dåsen er helt forseglet.

I det øjeblik flasken er afproppet, går ligevægten tabt, og opløsningen bliver pludselig en overmættet opløsning, så gasserne begynder at boble og undslippe.

Vandet ved bredden af ​​det døde hav

Det Døde Hav er en af ​​de salteste søer på jorden, og på kysten kan man se krystalliseringen af ​​salt, der kommer fra søvandet. Det betyder, at vandet i nogle dele er blevet fanget i små vandpytter, der, når de fordamper, bliver mættet med salt og begynder at bundfældes.

nogle typer honning

Der er nogle typer honning, der er mere koncentreret end andre, og i nogle tilfælde er de så koncentrerede, at de sukkerarter, de indeholder, begynder at krystallisere i flasken.

Dette viser, at opløsningen oprindeligt var overmættet, og at den efter krystallisation blev en mættet opløsning.

Referencer

Brown, T. (2021). Kemi: Videnskabscentret. (11. udgave). London, England: Pearson Education.

Chang, R., Manzo, Á. R., Lopez, PS, & Herranz, ZR (2020). Kemi (10. udgave). New York City, NY: MCGRAW-HILL.

Flowers, P., Theopold, K., Langley, R., & Robinson, WR (2019). Kemi 2e . Hentet fra https://openstax.org/books/chemistry-2e

Bubis, M. (1998). Det Døde Hav – Et usædvanligt hav. Hentet fra http://sedici.unlp.edu.ar/bitstream/handle/10915/49306/Documento_completo.pdf

Honning og temperatur (nd) Hentet fra https://www.latiendadelapicultor.com/blog/la-miel-y-la-temperatura/