Mi az a telítetlen oldat?

A telítetlen vagy telítetlen oldat olyan kémiai oldat, amelyben az oldott anyag koncentrációja kisebb, mint az oldhatósága , és ezért még többet tud feloldani belőle. Más szóval, ez egy olyan oldat, amely még nem telített oldott anyaggal, mivel koncentrációja nem elegendő az oldhatósági egyensúly eléréséhez.

Az oldott anyag koncentrációja és az oldhatósági egyensúlyként ismert reverzibilis kémiai reakció határozza meg, hogy telítetlen oldat jelenlétében van-e vagy sem. Kettejük kapcsolatát a későbbiekben részletesen kifejtjük; de először nézzük meg, mi jellemzi a telítetlen oldatokat.

A telítetlen oldat jellemzői

• A telítetlen oldatokban az összes oldott anyag feloldódik az oldószerben , így nincs maradék. Ezek tökéletesen homogén keverékek.
• Koncentrációjuk kisebb, mint az oldott anyag adott oldószerben való oldhatósága. Például, ha egy tiszta A anyag oldhatósága oldószerben, mondjuk vízben, 0,5 g/100 ml oldat, akkor az az oldat, amelynek koncentrációja 0,4 g/100 ml oldat, telítetlen oldat lesz.
• Még mindig több oldott anyagot tudnak feloldani. Mivel telítetlenek, ezek az oldatok még mindig nagyobb mennyiségű oldott anyagot engednek be. Ez természetesen addig van, amíg az oldat telítődik.
• Az oldószertől és az oldott anyagtól függően nagyon eltérő koncentrációjúak lehetnek . Például a cukor vizes oldatának tömeg-térfogat aránya akár 20 tömeg/térfogat% is lehet, és még mindig nem lehet telített, míg a telítetlen ezüst-klorid (AgCl) oldat koncentrációja 1,8 mg/l-nél kisebb lehet. (0,00018 tömeg/térfogat%).
• Amíg a körülmények nem változnak, nem fognak spontán kristályosodni és nem képeznek csapadékot. Ehhez túltelítettnek kell lennie az oldatnak.

Példák telítetlen oldatokra

• _{Az ecet ecetsav (CH 3} COOH) telítetlen vizes oldata.
• Az akkumulátorsav a kénsav (H ₂ SO ₄ ) telítetlen vizes oldata.
• Sok parfüm aromás vegyületek és illóolajok telítetlen oldata alkoholban.
• A tiszta körömlakkok erősen koncentrált, de telítetlen műanyagok szerves oldószerekben, például éterekben és ketonokban készült oldatai.
• A tengervíz a sók telítetlen oldata vízben.
• A vérplazma nagyon összetett oldat, nagyszámú, különböző koncentrációjú oldott anyaggal, de telítetlen oldat.
• A két csésze cukor egy liter vízben való feloldásával készített könnyű szirup telítetlen oldat, annak ellenére, hogy magas az oldott anyag koncentrációja.

Oldhatósági egyensúly és telítetlen oldatok

Mint már korábban említettük, a telítetlen oldatok mögött meghúzódó kémiai elv az oldhatósági egyensúly . Amikor egy oldott anyagot feloldunk egy oldószerben, akkor egy olyan folyamat megy végbe, amelyben az oldószer molekulái szétesik a szilárd anyagot, elválasztva az azt alkotó molekulákat vagy ionokat, hogy feloldódjon. Ez a folyamat reverzibilis, vagyis ellenkező irányban is végbemegy, ami a szilárd anyag kialakulásához vezet. Attól függően, hogy az oldott anyag molekuláris vegyület vagy ionos vegyület, az oldódási reakció kétféleképpen ábrázolható:

Itt A bármely molekuláris oldott anyagot, például cukrot jelent, és M _a Ab egy példát bármilyen ionos oldott anyagra, amely a M ^q+ ionokból és b A ^p- ionokból áll , _amelyek lehetnek AgCl, MgCl ₂ vagy bármely más. Szilárd oldott anyagokat feltételeztünk, bár A lehet folyadék vagy gáz is. Feltételezték, hogy a víz is oldószer (aq. jelentése vizes), bár ugyanez vonatkozik bármely más oldószerre is.

Mivel reverzibilis reakciók , ezekhez a reakciókhoz egyensúlyi állandó tartozik. Ionos vegyületek esetében ezt az állandót oldhatósági szorzatállandónak nevezzük , és a következő képlet adja meg:

Ahol K _ps az oldhatósági szorzatállandó, az [M ^q+ ] és [A ^{p- ] az M q+} és az A ^p- ionok egyensúlyi moláris koncentrációi , a és b pedig a sztöchiometrikus együtthatók. Molekuláris oldott anyagok esetében az egyensúlyi állandó egyszerűen a telített oldat egyensúlyi moláris koncentrációja.

A telítetlen oldat meghatározása az oldhatósági egyensúlyi állandóval

Az oldhatósági állandó határozza meg, hogy mikor vagyunk telítetlen oldat jelenlétében. _{Egy ionos oldott anyag bármely oldatánál az ionok sztöchiometrikus együtthatóira emelt koncentrációjának szorzatát reakcióhányadosnak nevezzük, és Q ps} jelöli :

Ahhoz, hogy megtudjuk, van-e telítetlen oldatunk, elegendő a Q _ps értéket összehasonlítani az oldott anyag K _ps értékével az oldószerben és az eset fajlagos hőmérsékletén. Csak akkor mondható el, hogy az oldat telített, ha Q _ps egyenlő K _{ps -sel.} Ha nagyobb, mint K _ps , akkor az oldat túltelített, ha pedig kisebb, mint K _ps , akkor telítetlen oldat. Összefoglalva:

Az olyan molekuláris oldott anyagoknál, mint a cukor vagy a vízben rosszul oldódó alkohol, az egyetlen dolog, ami változik, az az, hogy Q egyszerűen az oldott anyag moláris koncentrációja az oldatban. Minden más egyenlő.

Telítettségi szintek megoldásokban

Ahogy az előző részben is megfigyelhető volt, az oldott anyag koncentrációja vagy telítettségi szintje szerint az oldatok a következőképpen osztályozhatók:

1. telítetlen oldatok . Ezek képezik a cikk fő témáját, és azok, amelyek még mindig nagyobb mennyiségű oldott anyagot engednek be, mint amennyit már tartalmaznak. Homogének és nem csapódnak ki spontán módon.
2. Telített oldatok . Olyanok, amelyekben adott hőmérsékleten a lehető legnagyobb mennyiségű oldott anyag már feloldódott. Ezekben az oldatokban a tiszta, szilárd, folyékony vagy gáz halmazállapotú oldott anyag egyensúlyban van az oldott anyaggal, ezért két fázist különböztetünk meg (heterogén keverékek). Annak ellenére, hogy jelen van, a tiszta oldott anyag mennyisége nem változik, mivel a rendszer egyensúlyban van.
3. Túltelített oldatok . Ezek az oldatok nagyobb mennyiségű oldott anyagot oldottak fel, mint amennyit az oldószer megenged. Emiatt olyan instabil állapotot képviselnek, amelyben az oldott anyag kristályosodás vagy kicsapódás révén spontán módon elválik az oldattól.

Telítetlen oldatok és hőmérséklet

Fontos megjegyezni, hogy ha telítetlen oldatról beszélünk, mindig meg kell adni a hőmérsékletet. Ennek az az oka, hogy az oldhatóság a hőmérséklettől függ , így az adott hőmérsékleten telítetlen oldat telítetté vagy akár túltelítetté válhat, ha a hőmérséklet változik. A legtöbb szilárd és folyékony oldott anyag esetében az oldhatóság a hőmérséklet emelkedésével csökken, a gázokra pedig ennek az ellenkezője igaz. Ugyanez igaz a telített és túltelített oldatokra is. Ha egy szilárd oldott anyag telített vagy túltelített oldatát hevítjük, az oldhatóság addig nőhet, amíg az összes jelenlévő oldott anyag fel nem oldódik, így telítetlen oldattá válik.

Hivatkozások

• Brown, T. (2021). Kémia: A központi tudomány (11. kiadás). London, Anglia: Pearson Education.
• Chang, R., Manzo, Á. R., Lopez, PS és Herranz, ZR (2020). Kémia (10. kiadás). New York City, NY: MCGRAW-HILL.
• Az oldhatóság . (2020). Letöltve: https://espanol.libretexts.org/@go/page/1888
• Skoog, DA, West, DM, Holler, J. és Crouch, SR (2021). Az analitikai kémia alapjai (9. kiadás). Boston, Massachusetts: Cengage Learning. A telítettség típusai . (2020). Letöltve: https://chem.libretexts.org/@go/page/1616