不飽和溶液とは何ですか？

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不飽和または不飽和溶液は、溶質の濃度がその溶解度よりも低い化学溶液であるため、溶質をさらに溶解することができます。言い換えれば、その濃度は溶解度の平衡に達するのに十分ではないため、溶質でまだ飽和していない溶液です。

不飽和溶液が存在するかどうかを決定するのは、溶質の濃度と、溶解平衡として知られる可逆的な化学反応です。この 2 つの関係については、後で詳しく説明します。しかしまず、不飽和溶液の特徴を見てみましょう。

不飽和溶液の特徴

不飽和溶液では、すべての溶質が溶媒に溶解しているため、残留物はありません。それらは完全に均一な混合物です。
それらは、それぞれの溶媒中の溶質の溶解度よりも低い濃度を持っています。例えば、純粋な物質Aの溶媒、例えば水への溶解度が溶液100mlあたり0.5gの場合、濃度が溶液100mlあたり0.4gの溶液は不飽和溶液になります。
彼らはまだより多くの溶質を溶解することができます. 不飽和であるため、これらの溶液は依然として大量の溶質を受け入れます。もちろん、これは溶液が飽和するまでです。
それらは、溶媒と溶質に応じて非常にさまざまな濃度を持つことができます。たとえば、砂糖の水溶液は質量体積比が 20% m/v と低くても飽和にはなりませんが、不飽和塩化銀 (AgCl) 溶液の濃度は 1.8 mg/l 未満でなければなりません。 (0.00018% m/v)。
条件が変わらない限り、自然に結晶化したり、沈殿物を形成したりすることはありません。そのためには、溶液を過飽和にする必要があります。

不飽和溶液の例

酢は、酢酸 (CH ₃ COOH) の不飽和水溶液です。
バッテリーの酸は、水中の硫酸 (H ₂ SO _{4 ) の不飽和溶液です。}
多くの香水は、アルコール中の芳香族化合物とエッセンシャルオイルの不飽和溶液です。
透明なマニキュアは、エーテルやケトンなどの有機溶媒中のプラスチック樹脂の高濃度で不飽和の溶液です。
海水は、水中の塩の不飽和溶液です。
血漿は、さまざまな濃度の多数の溶質を含む非常に複雑な溶液ですが、不飽和溶液です。
1 リットルの水に 2 カップの砂糖を溶かして作った軽いシロップは、溶質濃度が高いにもかかわらず、不飽和溶液です。

溶解度平衡と不飽和溶液

すでに述べたように、不飽和溶液の背後にある化学原理は溶解平衡です。溶質が溶媒に溶解するときはいつでも、溶媒の分子が固体を分解し、それを溶解するためにそれを構成する分子またはイオンを分離するプロセスが発生します。このプロセスは可逆的です。つまり、反対方向にも発生し、固体が形成されます。溶質が分子化合物かイオン化合物かによって、溶解反応は次の 2 つの方法のいずれかで表すことができます。

ここで、A は糖などの任意の分子溶質を表し、M _a A _bは、 M ^q+イオンとb A ^p-イオンで構成される任意のイオン溶質の例であり、AgCl、MgCl ₂またはその他のイオンである可能性があります。A は液体または気体の場合もありますが、固体の溶質が想定されています。同じことが他の溶媒にも当てはまりますが、水も溶媒であると想定されました (aq. は水性を意味します)。

可逆反応であるため、これらの反応には平衡定数が関連付けられています。イオン性化合物の場合、この定数は溶解度積定数と呼ばれ、次の式で与えられます。

ここで、K _psは溶解度積定数、[M ^q+ ] および [A ^p- ] はそれぞれイオン M ^q+および A ^p-の平衡モル濃度を表し、aおよびbは化学量論係数です。分子溶質の場合、平衡定数は単に飽和溶液の平衡モル濃度です。

溶解平衡定数による不飽和溶液の定義

溶解度定数は、不飽和溶液の存在下にいるときを決定するものです。イオン性溶質の任意の溶液の場合、イオンの濃度を化学量論係数まで上げた積は反応商と呼ばれ、Q _psで表されます。

_{不飽和溶液があるかどうかを調べるには、Q ps}値を溶媒中の溶質のK _psと比較し、ケースの特定の温度で十分です。_{Q ps がK}_psに等しい場合にのみ、溶液が飽和していると言えます。_{K ps}より大きい場合、溶液は過飽和であり、K _psより小さい場合、それは不飽和溶液です。要約すれば：

水に溶けにくい糖やアルコールのような分子溶質の場合、変化するのは、Q が溶液中の溶質のモル濃度だけであるということだけです。他のすべては等しいです。

溶液中の飽和レベル

前のセクションで観察できたように、溶質の濃度またはその飽和レベルに応じて、溶液は次のように分類できます。

不飽和溶液。それらはこの記事の主なトピックであり、すでに持っているよりも多くの量の溶質をまだ認めているものです. それらは均質であり、自然に沈殿しません。
飽和溶液。それらは、特定の温度で可能な最大量の溶質がすでに溶解しているものです。これらの溶液では、固体、液体、または気体状態の純粋な溶質が溶液中の溶質と平衡状態にあるため、2 つの相が区別されます (それらは不均一な混合物です)。存在しているにもかかわらず、システムが平衡状態にあるため、純粋な溶質の量は変化しません。
過飽和溶液。これらの溶液は、溶媒が許容するよりも多くの溶質を溶解しています。このため、溶質が結晶化または沈殿によって溶液から自発的に分離できる不安定な状態を表します。

不飽和溶液と温度

不飽和溶液について話すときは、常に温度を指定する必要があることに注意することが重要です。これは、溶解度が温度に依存するためです。したがって、ある温度では不飽和である溶液は、温度が変化すると飽和または過飽和になることさえあります。ほとんどの固体および液体の溶質では、溶解度は温度の上昇とともに減少し、気体の場合はその逆です。同じことが飽和および過飽和溶液にも当てはまります。固体溶質の飽和または過飽和溶液を加熱すると、存在するすべての溶質が溶解するまで溶解度が増加し、不飽和溶液になります。

参考文献

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