불포화 용액이란 무엇입니까?

불포화 또는 불포화 용액은 용질의 농도가 용해도보다 낮아서 더 많이 용해할 수 있는 화학 용액 입니다 . 즉, 농도가 용해도의 평형에 도달하기에 충분하지 않기 때문에 아직 용질로 포화되지 않은 용액입니다.

불포화 용액이 있는지 여부를 결정하는 것은 용질의 농도와 용해도 평형으로 알려진 가역 화학 반응입니다. 둘의 관계는 나중에 자세히 설명합니다. 그러나 먼저 불포화 용액의 특징을 살펴보겠습니다.

불포화 용액의 특성

• 불포화 용액에서는 모든 용질이 용매에 용해되므로 잔류물이 없습니다. 그들은 완벽하게 균질한 혼합물입니다.
• 그것들은 각각의 용매에서 용질의 용해도보다 낮은 농도를 가집니다. 예를 들어, 순수한 물질 A의 용매에 대한 용해도가 물이라고 하면 0.5g/용액 100ml이면 농도가 0.4g/용액 100ml인 용액은 불포화 용액이 됩니다.
• 그들은 여전히 ​​더 많은 용질을 녹일 수 있습니다. 불포화이기 때문에 이러한 용액은 여전히 ​​더 많은 양의 용질을 허용합니다. 물론 이것은 용액이 포화될 때까지이다.
• 그들은 용매와 용질에 따라 매우 다양한 농도를 가질 수 있습니다 . 예를 들어, 물 속의 설탕 용액은 20% m/v만큼 낮은 질량-부피비를 가질 수 있고 여전히 포화되지 않은 반면, 불포화된 염화은(AgCl) 용액은 1.8 mg/l 미만의 농도를 가져야 합니다. (0.00018% m/v).
• 조건이 변하지 않는 한 자발적으로 결정화되거나 침전물을 형성하지 않습니다. 이를 위해서는 용액이 과포화 상태여야 합니다.

불포화 용액의 예

• 식초는 물에 있는 아세트산(CH ₃ COOH)의 불포화 용액입니다.
• 배터리 산은 물에 있는 황산(H ₂ SO ₄ )의 불포화 용액입니다.
• 많은 향수는 방향족 화합물과 에센셜 오일이 알코올에 함유된 불포화 용액입니다.
• 투명 매니큐어는 에테르 및 케톤과 같은 유기 용제에 용해된 플라스틱 수지의 고농축이지만 불포화 용액입니다.
• 해수는 물에 소금이 포함된 불포화 용액입니다.
• 혈장은 농도가 다른 많은 수의 용질이 포함된 매우 복잡한 용액이지만 불포화 용액입니다.
• 물 1리터에 설탕 2컵을 녹인 가벼운 시럽은 용질 농도가 높음에도 불구하고 불포화 용액입니다.

용해도 평형 및 불포화 용액

앞에서 이미 언급했듯이 불포화 용액의 화학적 원리는 용해도 평형 입니다 . 용질이 용매에 용해될 때마다 용매의 분자가 고체를 분해하고 이를 구성하는 분자 또는 이온을 분리하여 용해시키는 과정이 발생합니다. 이 과정은 가역적입니다. 즉, 반대 방향으로도 발생하여 고체가 형성됩니다. 용질이 분자 화합물인지 이온 화합물인지에 따라 용해 반응은 다음 두 가지 방법 중 하나로 나타낼 수 있습니다.

여기서 A는 설탕과 같은 분자 용질을 나타내고 M a A b는 M q ₊ 이온 _과 b ^A p- 이온 ^으로 구성된 이온 용질의 예이며 AgCl, MgCl ₂ 또는 기타 다른 것일 수 있습니다 . 고체 용질을 가정했지만 A는 액체 또는 기체일 수도 있습니다. 다른 용매에도 동일하게 적용되지만 물은 용매(aq.는 수성을 의미함)로 가정했습니다.

가역 반응 이므로 이러한 반응에는 관련 평형 상수가 있습니다. 이온 화합물의 경우, 이 상수는 용해도 곱 상수라고 하며 다음과 같이 주어집니다.

여기서 K _ps 는 용해도 곱 상수이고, [M ^q+ ] 및 [A ^p- ]는 각각 이온 M ^q+ 및 A ^p- 의 평형 몰 농도를 나타내며 , a 및 b 는 화학양론적 계수입니다. 분자 용질의 경우 평형 상수는 단순히 포화 용액의 평형 몰 농도입니다.

용해도 평형 상수에 따른 불포화 용액의 정의

용해도 상수는 우리가 불포화 용액에 있을 때를 결정합니다. 이온성 용질의 모든 용액에 대해 화학양론적 계수로 증가된 이온 농도의 곱을 반응 지수라고 하며 Q _ps 로 표시됩니다 .

불포화 용액이 있는지 확인하려면 Q _ps 값 을 용매 및 케이스의 특정 온도에서 용질의 K _{ps 와 비교하는 것으로 충분합니다. Q ps가} K _ps 와 같은 경우에만 용액이 포화되었다고 말할 수 있습니다. _Kps 보다 크면 과포화 용액이고, _Kps 보다 작으면 불포화 용액이다. 요약하자면:

설탕이나 물에 잘 녹지 않는 알코올과 같은 분자 용질의 경우 변경되는 유일한 것은 Q가 단순히 용액 내 용질의 몰 농도라는 것입니다. 다른 모든 것은 동일합니다.

솔루션의 포화 수준

이전 섹션에서 볼 수 있듯이 용질의 농도 또는 포화 수준에 따라 용액을 다음과 같이 분류할 수 있습니다.

1. 불포화 용액 . 그들은 이 기사의 주요 주제이며 이미 가지고 있는 것보다 여전히 더 많은 양의 용질을 허용하는 것입니다. 그들은 균질하고 자발적으로 침전되지 않습니다.
2. 포화 용액 . 주어진 온도에서 용질의 가능한 최대량이 이미 용해된 것입니다. 이 용액에서 고체, 액체 또는 기체 상태의 순수한 용질은 용액의 용질과 평형을 이루며, 이것이 두 상이 구별되는 이유입니다(불균일 혼합물임). 존재함에도 불구하고 시스템이 평형 상태에 있기 때문에 순수한 용질의 양은 변하지 않습니다.
3. 과포화 용액 . 이 용액은 용매가 허용하는 것보다 더 많은 양의 용질을 녹였습니다. 이러한 이유로 그들은 용질이 결정화 또는 침전을 통해 용액에서 자발적으로 분리될 수 있는 불안정한 상태를 나타냅니다.

불포화 용액 및 온도

불포화 용액에 대해 이야기할 때 항상 온도를 지정해야 한다는 점에 유의하는 것이 중요합니다. 이는 용해도가 온도에 따라 달라지므로 한 온도에서 불포화된 용액이 온도가 변하면 포화되거나 심지어 과포화될 수 있기 때문입니다. 대부분의 고체 및 액체 용질의 경우 온도가 증가함에 따라 용해도가 감소하고 기체의 경우에는 그 반대입니다. 포화 및 과포화 용액도 마찬가지입니다. 고체 용질의 포화 또는 과포화 용액을 가열하면 존재하는 모든 용질이 용해될 때까지 용해도가 증가하여 불포화 용액이 됩니다.

참조

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