Hvad er en umættet løsning?

En umættet eller umættet opløsning er en kemisk opløsning, hvor koncentrationen af ​​opløst stof er mindre end dets opløselighed , og derfor kan det stadig opløse mere af det. Med andre ord er det en opløsning, der endnu ikke er mættet med opløst stof, da dens koncentration ikke er nok til at nå opløselighedsligevægt.

Det, der afgør, om du er i nærvær af en umættet opløsning eller ej, er koncentrationen af ​​det opløste stof og en reversibel kemisk reaktion kendt som opløselighedsligevægt. Forholdet mellem de to forklares i detaljer senere; men lad os først se, hvad der karakteriserer umættede løsninger.

Karakteristika for en umættet opløsning

• I umættede opløsninger er alt det opløste stof opløst i opløsningsmidlet , så der er ingen rest. De er perfekt homogene blandinger.
• De har en koncentration, der er mindre end opløseligheden af ​​det opløste stof i det respektive opløsningsmiddel. For eksempel, hvis opløseligheden af ​​et rent stof A i et opløsningsmiddel, f.eks. vand, er 0,5 g/100 ml opløsning, så vil en opløsning, hvis koncentration er 0,4 g/100 ml opløsning, være en umættet opløsning.
• De kan stadig opløse mere opløst stof. Da de er umættede, tillader disse opløsninger stadig en større mængde opløst stof. Dette er selvfølgelig indtil opløsningen bliver mættet.
• De kan have meget forskellige koncentrationer afhængigt af opløsningsmidlet og det opløste stof. For eksempel kan en opløsning af sukker i vand have et masse-volumen-forhold så lavt som 20 % m/v og stadig ikke være mættet, hvorimod en umættet sølvchloridopløsning (AgCl) skal have en koncentration på mindre end 1,8 mg/l (0,00018 % m/v).
• Så længe forholdene ikke ændrer sig, vil de ikke spontant krystallisere eller danne bundfald. For at gøre det skal en løsning være overmættet.

Eksempler på umættede opløsninger

• Eddike er en umættet opløsning af eddikesyre (CH ₃ COOH) i vand.
• Batterisyre er en umættet opløsning af svovlsyre (H ₂ SO ₄ ) i vand.
• Mange parfumer er umættede opløsninger af aromatiske forbindelser og æteriske olier i alkohol.
• Klare neglelakker er stærkt koncentrerede, men umættede opløsninger af plastharpikser i organiske opløsningsmidler såsom ethere og ketoner.
• Havvand er en umættet opløsning af salte i vand.
• Blodplasma er en meget kompleks opløsning med et stort antal opløste stoffer i forskellige koncentrationer, men det er en umættet opløsning.
• En let sirup fremstillet ved at opløse to kopper sukker i en liter vand er en umættet opløsning, på trods af at den har en høj koncentration af opløst stof.

Opløselighedsligevægt og umættede løsninger

Som allerede nævnt før, er det kemiske princip bag umættede opløsninger opløselighedsligevægt . Når et opløst stof opløses i et opløsningsmiddel, sker der en proces, hvor opløsningsmidlets molekyler nedbryder det faste stof og adskiller de molekyler eller ioner, der udgør det, for at opløse det. Denne proces er reversibel, det vil sige, den forekommer også i den modsatte retning, hvilket fører til dannelsen af ​​det faste stof. Afhængigt af om det opløste stof er en molekylær forbindelse eller en ionisk forbindelse, kan opløsningsreaktionen repræsenteres på en af ​​to måder:

Her repræsenterer A et hvilket som helst molekylært opløst stof, såsom sukker, og Ma _{A b} er et eksempel på ethvert ionisk opløst stof, der består af a Mq ⁺ ioner og bA ^p- ioner , som kunne være AgCl, MgCl2 eller _en hvilken som helst anden. Faste opløste stoffer blev antaget, selvom A også kunne være en væske eller en gas. Vand blev også antaget at være et opløsningsmiddel (vandigt betyder vandigt), selvom det samme gælder for ethvert andet opløsningsmiddel.

Da disse reaktioner er reversible reaktioner , har disse en ligevægtskonstant forbundet med dem. I tilfælde af ioniske forbindelser kaldes denne konstant for opløselighedsproduktkonstanten og er givet ved:

Hvor K _ps er opløselighedsproduktkonstanten, repræsenterer [M ^q+ ] og [A ^p- ] de molære ligevægtskoncentrationer af henholdsvis ionerne M ^q+ og ^Ap- , og a og b er de støkiometriske koefficienter. For molekylære opløste stoffer er ligevægtskonstanten blot den molære ligevægtskoncentration for en mættet opløsning.

Definition af umættet opløsning i form af opløselighedsligevægtskonstanten

Opløselighedskonstanten er det, der bestemmer, hvornår vi er i nærvær af en umættet opløsning. For enhver opløsning af et ionisk opløst stof kaldes produktet af koncentrationen af ​​ionerne hævet til deres støkiometriske koefficienter reaktionskvotienten og er repræsenteret ved Q _ps :

For at finde ud af, om du har en umættet opløsning, er det nok at sammenligne Q _ps- værdien med K _ps for det opløste stof i opløsningsmidlet og ved den specifikke temperatur i sagen. Først når Q _ps er lig med K _ps kan man sige, at opløsningen er mættet. Hvis den er større end K _ps , er opløsningen overmættet, og når den er mindre end K _ps , er den en umættet opløsning. Sammenfattende:

For molekylære opløste stoffer som sukker eller en alkohol, der er dårligt opløselig i vand, er det eneste, der ændrer sig, at Q simpelthen er den molære koncentration af det opløste stof i opløsningen. Alt andet er lige.

Mætningsniveauer i løsninger

Som det kunne ses i det foregående afsnit, i henhold til koncentrationen af ​​det opløste stof eller dets mætningsniveau, kan opløsningerne klassificeres som:

1. umættede løsninger . De er hovedemnet i denne artikel og er dem, der stadig indrømmer en større mængde opløst stof, end de allerede har. De er homogene og udfældes ikke spontant.
2. Mættede opløsninger . De er dem, hvor den maksimalt mulige mængde af opløst stof allerede er opløst ved en given temperatur. I disse opløsninger er det rene opløste stof i fast, flydende eller gasformig tilstand i ligevægt med det opløste stof i opløsning, hvorfor der skelnes mellem to faser (de er heterogene blandinger). På trods af at det er til stede, ændres mængden af ​​rent opløst stof ikke, da systemet er i ligevægt.
3. Overmættede løsninger . Disse opløsninger har opløst en større mængde opløst stof, end opløsningsmidlet tillader. Af denne grund repræsenterer de en ustabil tilstand, hvor det opløste stof spontant kan adskilles fra opløsningen gennem krystallisation eller udfældning.

Umættede opløsninger og temperatur

Det er vigtigt at bemærke, at når man taler om en umættet opløsning, skal man altid angive temperaturen. Dette skyldes, at opløselighed afhænger af temperatur , så en opløsning, der er umættet ved én temperatur, kan blive mættet eller endda overmættet, hvis temperaturen ændres. For de fleste faste og flydende opløste stoffer falder opløseligheden med stigende temperatur, og det modsatte er tilfældet for gasser. Det samme gælder også for mættede og overmættede opløsninger. Hvis en mættet eller overmættet opløsning af et fast opløst stof opvarmes, kan opløseligheden stige, indtil alt det tilstedeværende opløste stof er opløst, hvilket gør det til en umættet opløsning.

Referencer

• Brown, T. (2021). Kemi: The Central Science (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.
• Opløseligheden . (2020). Hentet fra https://espanol.libretexts.org/@go/page/1888
• Skoog, DA, West, DM, Holler, J., & Crouch, SR (2021). Fundamentals of Analytical Chemistry (9. udgave). Boston, Massachusetts: Cengage Learning. Typer af mætning . (2020). Hentet fra https://chem.libretexts.org/@go/page/1616