Hva er en umettet løsning?

En umettet eller umettet løsning er en kjemisk løsning der konsentrasjonen av oppløst stoff er mindre enn dets løselighet , og derfor kan den fortsatt løse opp mer av det. Med andre ord er det en løsning som ennå ikke er mettet med oppløst stoff, siden dens konsentrasjon ikke er nok til å nå oppløselighetslikevekt.

Det som avgjør om du er i nærvær av en umettet løsning eller ikke, er konsentrasjonen av det oppløste stoffet og en reversibel kjemisk reaksjon kjent som løselighetslikevekt. Forholdet mellom de to blir forklart i detalj senere; men først, la oss se hva som kjennetegner umettede løsninger.

Kjennetegn på en umettet løsning

• I umettede løsninger er alt oppløst stoff oppløst i løsningsmidlet , så det er ingen rester. De er perfekt homogene blandinger.
• De har en konsentrasjon som er mindre enn løseligheten til det oppløste stoffet i det respektive løsningsmidlet. For eksempel, hvis løseligheten til et rent stoff A i et løsningsmiddel, for eksempel vann, er 0,5 g/100 ml løsning, vil en løsning hvis konsentrasjon er 0,4 g/100 ml løsning være en umettet løsning.
• De kan fortsatt løse opp mer løst stoff. Disse løsningene er umettede og tillater fortsatt en større mengde løst stoff. Dette er selvfølgelig til løsningen blir mettet.
• De kan ha svært varierte konsentrasjoner avhengig av løsningsmiddel og løst stoff. For eksempel kan en løsning av sukker i vann ha et masse-volumforhold så lavt som 20 % m/v og fortsatt ikke være mettet, mens en umettet sølvkloridløsning (AgCl) må ha en konsentrasjon på mindre enn 1,8 mg/l (0,00018 % m/v).
• Så lenge forholdene ikke endres, vil de ikke spontant krystallisere eller danne utfellinger. For å gjøre det, må en løsning være overmettet.

Eksempler på umettede løsninger

• Eddik er en umettet løsning av eddiksyre (CH ₃ COOH) i vann.
• Batterisyre er en umettet løsning av svovelsyre (H ₂ SO ₄ ) i vann.
• Mange parfymer er umettede løsninger av aromatiske forbindelser og essensielle oljer i alkohol.
• Klare neglelakker er svært konsentrerte, men umettede løsninger av plastharpikser i organiske løsemidler som etere og ketoner.
• Sjøvann er en umettet løsning av salter i vann.
• Blodplasma er en svært kompleks løsning med et stort antall oppløste stoffer i forskjellige konsentrasjoner, men det er en umettet løsning.
• En lett sirup tilberedt ved å løse opp to kopper sukker i en liter vann er en umettet løsning, til tross for at den har en høy konsentrasjon av oppløste stoffer.

Løselighetslikevekt og umettede løsninger

Som allerede nevnt før, er det kjemiske prinsippet bak umettede løsninger løselighetslikevekt . Når et løst stoff er oppløst i et løsningsmiddel, skjer en prosess der molekylene i løsningsmidlet desintegrerer det faste stoffet, og skiller molekylene eller ionene som utgjør det for å løse det opp. Denne prosessen er reversibel, det vil si at den også skjer i motsatt retning, noe som fører til dannelsen av faststoffet. Avhengig av om det oppløste stoffet er en molekylær forbindelse eller en ionisk forbindelse, kan oppløsningsreaksjonen representeres på en av to måter:

Her representerer A et hvilket som helst molekylært oppløst stoff som sukker, og M _a A _b er et eksempel på et hvilket som helst ionisk oppløst stoff som består av a M ^q+ ioner og bA ^p- ioner , som kan være AgCl, MgCl ₂ eller en hvilken som helst annen. Faste oppløste stoffer ble antatt, selv om A også kunne være en væske eller en gass. Vann ble også antatt å være et løsningsmiddel (aq. betyr vandig), selv om det samme gjelder for ethvert annet løsningsmiddel.

Disse reaksjonene er reversible reaksjoner og har en likevektskonstant knyttet til seg. Når det gjelder ioniske forbindelser, kalles denne konstanten løselighetsproduktkonstanten og er gitt av:

Der K _ps er oppløselighetsproduktkonstanten, representerer [M ^q+ ] og [A ^p- ] de molare likevektskonsentrasjonene til ionene M ^q+ og ^Ap- henholdsvis, og a og b er de støkiometriske koeffisientene. For molekylære oppløste stoffer er likevektskonstanten ganske enkelt den molare likevektskonsentrasjonen for en mettet løsning.

Definisjon av umettet løsning i form av løselighetslikevektskonstanten

Løselighetskonstanten er det som bestemmer når vi er i nærvær av en umettet løsning. For enhver løsning av et ionisk oppløst stoff kalles produktet av konsentrasjonen av ionene hevet til deres støkiometriske koeffisienter reaksjonskvotienten og er representert med Q _ps :

For å finne ut om du har en umettet løsning, er det nok å sammenligne Q _ps- verdien med K _ps for det oppløste stoffet i løsningsmidlet og ved den spesifikke temperaturen til saken. Først når Q _ps er lik K _ps kan man si at løsningen er mettet. Hvis den er større enn K _ps , er løsningen overmettet, og når den er mindre enn K _ps , er den en umettet løsning. Oppsummert:

For molekylære oppløste stoffer som sukker eller en alkohol som er dårlig løselig i vann, er det eneste som endres at Q ganske enkelt er den molare konsentrasjonen av det oppløste stoffet i løsningen. Alt annet er likt.

Metningsnivåer i løsninger

Som det kunne observeres i forrige avsnitt, i henhold til konsentrasjonen av det oppløste stoffet eller dets metningsnivå, kan løsningene klassifiseres som:

1. umettede løsninger . De er hovedtemaet i denne artikkelen og er de som fortsatt innrømmer en større mengde løst stoff enn de allerede har. De er homogene og utfelles ikke spontant.
2. Mettede løsninger . De er de der maksimalt mulig mengde oppløst stoff allerede er oppløst ved en gitt temperatur. I disse løsningene er det rene oppløste stoffet i fast, flytende eller gassform i likevekt med det oppløste stoffet i løsning, og det er derfor to faser skilles (de er heterogene blandinger). Til tross for at det er tilstede, endres ikke mengden rent oppløst stoff siden systemet er i likevekt.
3. Overmettede løsninger . Disse løsningene har løst opp en større mengde løst stoff enn løsningsmidlet tillater. Av denne grunn representerer de en ustabil tilstand der det oppløste stoffet spontant kan skilles fra løsningen gjennom krystallisering eller utfelling.

Umettede løsninger og temperatur

Det er viktig å merke seg at når du snakker om en umettet løsning, må du alltid spesifisere temperaturen. Dette er fordi løselighet avhenger av temperatur , så en løsning som er umettet ved en temperatur kan bli mettet eller til og med overmettet hvis temperaturen endres. For de fleste faste og flytende oppløste stoffer avtar løseligheten med økende temperatur, og det motsatte gjelder for gasser. Det samme gjelder også mettede og overmettede løsninger. Hvis en mettet eller overmettet løsning av et fast løst stoff varmes opp, kan løseligheten øke til alt løst stoff er oppløst, noe som gjør det til en umettet løsning.

Referanser

• Brown, T. (2021). Chemistry: The Central Science (11. utgave). London, England: Pearson Education.
• Chang, R., Manzo, Á. R., Lopez, PS, & Herranz, ZR (2020). Kjemi (10. utgave). New York City, NY: MCGRAW-HILL.
• Løseligheten . (2020). Hentet fra https://espanol.libretexts.org/@go/page/1888
• Skoog, DA, West, DM, Holler, J., & Crouch, SR (2021). Fundamentals of Analytical Chemistry (9. utgave). Boston, Massachusetts: Cengage Learning. Typer av metning . (2020). Hentet fra https://chem.libretexts.org/@go/page/1616