Tot ce trebuie să știți despre soluțiile saturate din chimie

O soluție saturată este una care nu admite dizolvarea mai multor substanțe dizolvate. Cu alte cuvinte, este o soluție în care concentrația maximă de substanță dizolvată care poate fi dizolvată în acel solvent special și la o anumită presiune și temperatură a fost deja atinsă. Acestea sunt soluții în care s-a stabilit echilibrul de solubilitate între soluția dizolvată în solvent și soluția în stare solidă la fundul recipientului, în stare lichidă fie deasupra, fie sub solvent (în funcție de densități), fie în o stare gazoasă.

echilibrul de solubilitate

După cum tocmai am menționat, o soluție este saturată atunci când este atins echilibrul de solubilitate. În cel mai simplu caz, acest echilibru poate fi reprezentat prin următoarea ecuație chimică:

Unde S reprezintă un dizolvat molecular (care nu se disociază) iar indicele indică dacă este pur și în stare solidă sau dacă este dizolvat (ac înseamnă în soluție apoasă, deși ar putea fi în orice alt solvent).

Când aveți solvenți moleculari ca în acest caz, pentru a obține o soluție saturată și se poate stabili echilibrul, este necesar ca concentrația de substanță dizolvată în soluție să fie egală cu constanta de echilibru, Ks, și să mai rămână ceva dizolvat. .în stare solidă nedizolvată.

În cazul soluțiilor ionice, cum ar fi sărurile, reacția generală arată astfel:

unde K _ps este constanta produsului de solubilitate, [M ^m+ ] _eq reprezintă concentrația molară a cationului M ^m+ în soluția saturată și [A ^n- ] _eq reprezintă concentrația molară a A ^n- în soluția saturată.

În acest caz, condiția care definește soluția saturată este ca produsul concentrațiilor ionilor din soluție (M m+ ^și A ^n- ) ridicat la coeficienții stoechiometrici respectivi (nym) să fie egal cu constanta produsului de solubilitate. Dacă rezultatul este mai mare decât K _ps , soluția este suprasaturată, iar dacă este mai mică, este nesaturată.

Echilibrul soluției saturate este dinamic.

Când se obține o soluție saturată, se pare că soluția nu se mai dizolvă în solvent și că procesul de dizolvare s-a oprit. Cu toate acestea, acest lucru nu este chiar așa. De fapt, ca și în majoritatea echilibrelor chimice, echilibrul de solubilitate nu este un echilibru static, ci unul dinamic, în care reacția directă (dizolvarea mai multor substanțe dizolvate) și reacția inversă (precipitarea substanței dizolvate din soluție) au loc în același timp. rată. Din acest motiv, nu se observă nicio modificare nici în cantitatea netă de substanță dizolvată solidă, nici în concentrația substanței dizolvate în soluție.

Modalități de obținere a unei soluții saturate

Există trei modalități de bază de a obține soluții saturate:

1. Adăugați soluția până când nu se mai dizolvă , indiferent cât de puternic este agitată soluția. Aceasta este cea mai simplă metodă, deși uneori poate fi foarte plictisitoare, deoarece există substanțe dizolvate care se dizolvă foarte lent.
2. A doua modalitate este de a începe de la o soluție nesaturată și de a începe evaporarea solventului . Pe măsură ce volumul total al soluției scade fără pierderi de substanță dizolvată, concentrația soluției va crește până când se atinge concentrația maximă (sau solubilitatea). În acel moment dizolvatul va începe să precipite și de atunci veți avea o soluție saturată.
3. O altă modalitate este de a dizolva mai mult solut decât poate suporta solventul prin încălzire . Lăsând această soluție să se răcească , se va obține o soluție suprasaturată. Din acest motiv, orice perturbare, de la o vibrație la însămânțarea unui mic cristal pe suprafața soluției, va declanșa imediat precipitarea excesului de dizolvat. Această precipitație va înceta imediat ce nivelul de saturație va fi atins.

Există o a patra modalitate de a obține soluții saturate din soluții nesaturate care constă în modificarea progresivă a mediului sau a solventului pentru a reduce solubilitatea soluției. Acest lucru poate fi realizat prin adăugarea unui solvent organic, modificarea pH-ului și în alte moduri.

Factori care afectează echilibrul de solubilitate și soluțiile saturate

Natura solutului și solventului

Fiecare compus chimic are solubilitatea sa în fiecare tip diferit de solvent. De exemplu, zahărul este mult mai solubil decât sarea în apă, așa că va fi întotdeauna mai ușor să saturi o soluție cu sare decât cu zahăr. Există și cazuri în care este imposibil să se obțină o soluție saturată. Acesta este cazul substanțelor dizolvate care sunt miscibile cu solventul, cum ar fi soluțiile de alcool etilic și apă, care pot fi amestecate în orice proporție.

Temperatura

După cum s-a văzut tocmai acum, temperatura joacă un rol important în soluțiile saturate, deoarece o creștere a temperaturii poate crește solubilitatea soluției, dizolvând toată soluția solidă și transformând o soluție saturată într-una nesaturată.

Pe de altă parte, efectul temperaturii asupra solubilității gazelor este exact opusul. În loc să-și crească solubilitatea, temperaturile ridicate o scad. Dovadă în acest sens este cazul băuturilor răcoritoare. Acestea își pierd majoritatea gazelor odată cu creșterea temperaturii.

pH

În acele cazuri în care substanța dizolvată are proprietăți acido-bazice, pH-ul poate juca un rol foarte important în determinarea solubilității sale. În general, orice reacție care ajută la ionizarea suplimentară a solutului va crește solubilitatea acestuia, ceea ce poate transforma o soluție saturată într-una nesaturată.

De exemplu, dacă soluția este un acid slab, cum ar fi acidul benzoic și aveți o soluție saturată, adăugarea de hidroxid de sodiu care reacționează cu acidul menționat și ionizează va ajuta la dizolvarea mai multă substanță dizolvată în soluție.

Presiunea

Presiunea afectează cel mai mult soluțiile gazoase. Creșterea puternică a presiunii gazelor deasupra unei soluții poate forța gazul să se dizolve în cantitate mai mare în solvent. Acesta ar fi echivalentul creșterii temperaturii pentru substanțele dizolvate solide. În cazul gazelor, atâta timp cât soluția și gazul sunt închise într-un recipient etanș, indiferent de cât de mare este presiunea, soluția va ajunge întotdeauna să fie saturată de gaz dacă i se acordă suficient timp.

efect ionic comun

Ionul comun reprezintă un efect similar cu cel al pH-ului. Când se dorește să se dizolve o soluție ionică într-o soluție, aceasta se va disocia și va produce o anumită concentrație a ionilor respectivi. Dacă încercăm să dizolvăm același dizolvat ionic într-o soluție care conține deja o parte din unul dintre ionii săi, va fi mai dificil să o dizolvăm decât dacă am face-o în solventul pur. Acesta se numește efectul ionic comun și facilitează saturarea soluțiilor.

Exemple de soluții saturate

Băuturi gazoase sigilate

Toate băuturile răcoritoare, sucurile și berile carbogazoase sunt soluții saturate de dioxid de carbon în apă, atâta timp cât sticla sau cutia este complet sigilată.

În momentul în care sticla este desfundată, echilibrul se pierde și soluția devine brusc o soluție suprasaturată, astfel încât gazele încep să barbote, scăpând.

Apa de pe malul mării moarte

Marea Moartă este unul dintre cele mai sărate lacuri de pe pământ, iar pe mal se vede cristalizarea sării care provine din apa lacului. Aceasta înseamnă că, în unele părți, apa a fost prinsă în bălți mici care, atunci când se evaporă, se saturează cu sare și încep să precipite.

unele tipuri de miere

Există unele tipuri de miere care sunt mai concentrate decât altele și, în unele cazuri, sunt atât de concentrate încât zaharurile pe care le conțin încep să se cristalizeze în sticlă.

Aceasta arată că soluția a fost inițial suprasaturată și că, după cristalizare, a devenit o soluție saturată.

Referințe

Brown, T. (2021). Chimie: Centrul de Științe. (ed. a 11-a). Londra, Anglia: Pearson Education.

Chang, R., Manzo, Á. R., Lopez, PS și Herranz, ZR (2020). Chimie (ed. a 10-a). New York, NY: MCGRAW-HILL.

Flowers, P., Theopold, K., Langley, R. și Robinson, WR (2019). Chimie 2e . Preluat de la https://openstax.org/books/chemistry-2e

Bubis, M. (1998). Marea Moartă – o mare neobișnuită. Preluat de la http://sedici.unlp.edu.ar/bitstream/handle/10915/49306/Documento_completo.pdf

Miere și temperatură (nd) Preluat de la https://www.latiendadelapicultor.com/blog/la-miel-y-la-temperatura/