Solution superaturée

Qu'est-ce qu'une solution sursaturée?

La Solution superaturée C'est celui dans lequel le solvant a dissous plus de soluté qu'il ne peut se dissoudre dans l'équilibre de saturation. Tous ont un équilibre de saturation commun, avec la différence que dans certaines solutions, il est atteint à des concentrations de soluté plus basses ou plus élevées.

Le soluté peut bien être solide, comme le sucre, l'amidon, les sels, etc.; ou un gaz, comme le CO₂ En boissons gazeuses. En appliquant un raisonnement moléculaire, les molécules de solvant entourent celles du soluté et cherchent à ouvrir l'espace entre eux pour abriter plus de soluté.

Ainsi, il arrive un moment où l'affinité solute par solvant ne peut dépasser le manque d'espace, établissant l'équilibre de la saturation entre le verre et son environnement (la solution). À ce stade, peu importe combien les cristaux sont cultivés ou remués: le solvant ne peut plus dissoudre plus de soluté.

Comment "forcer" le solvant pour dissoudre plus de soluté? Par une augmentation de la température (ou une pression, dans le cas des gaz). De cette façon, les vibrations moléculaires augmentent et le cristal commence à donner plus de ses molécules à la solution, jusqu'à ce qu'elle soit complètement dissoute; C'est à ce moment que la solution est sursaturée.

Dans l'image supérieure, une solution sursaturée d'acétate de sodium est montrée, dont les cristaux sont le produit d'une réinstallation de saturation.

Aspects théoriques

Saturation

Des solutions peuvent être faites d'une composition qui comprend les états de matière (solide, liquide ou gazeux); Cependant, ils ont toujours une seule phase.

Peut vous servir: acide phénoxyacétique: synthèse, procédure, utilisations, risques

Lorsque le solvant ne peut pas dissoudre complètement le soluté, une autre phase est observée en conséquence. Ce fait reflète l'équilibre de la saturation; Mais qu'est-ce que cet équilibre?

Les ions ou les molécules interagissent pour former des cristaux, se produisant plus probablement car le solvant ne peut pas les garder enlevés plus longtemps.

À la surface du verre, ses composants entrent en collision pour adhérer à l'EST, ou peuvent également être entourés de molécules de solvant; Certains partent, d'autres adhèrent. Ce qui précède peut représenter avec l'équation suivante:

Solide dissous solide

Dans les solutions diluées, "l'équilibre" est très déplacé vers la droite, car il y a beaucoup d'espace disponible entre les molécules de solvant. D'un autre côté, dans les solutions concentrées, le solvant peut dissoudre le soluté, et le solide qui est ajouté après une agitation se dissout.

Une fois l'équilibre atteint, les particules solides à solide dès qu'elles se dissolvent dans le solvant et autres, en solution, ils doivent "partir" pour ouvrir l'espace et permettre leur incorporation dans la phase liquide. Ainsi, le soluté va et vient de la phase solide à la phase liquide à la même vitesse; Lorsque cela se produit, il est dit que la solution est saturée.

Sumission

Pour forcer l'équilibre à la dissolution de plus solide, la phase liquide doit ouvrir l'espace moléculaire, et pour cela, il est nécessaire de stimuler l'énergie. Cela fait que le solvant admet plus de soluté qu'il ne le peut normalement dans les conditions de température et de pression.

La contribution énergétique à la phase liquide a cessé, la solution sursaturée est maintenue métastable. Par conséquent, avant toute perturbation, il peut briser son équilibre et créer la cristallisation de l'excès de soluté jusqu'à ce que l'équilibre de saturation atteigne à nouveau.

Peut vous servir: chromate de zinc: structure, propriétés, obtention, utilisations

Par exemple, étant donné un soluté soluble dans l'eau, une certaine quantité de ceci est ajoutée jusqu'à ce que le solide ne puisse pas se dissoudre. Puis la chaleur est appliquée sur l'eau, pour garantir la dissolution du solide restant. La solution sursaturée est supprimée et autorisée à refroidir.

Si le refroidissement est très brusque, la cristallisation se produira instantanément; Par exemple, en ajoutant de la glace à la solution sursaturée.

Le même effet pourrait également être observé si un verre du composé soluble était jeté dans l'eau. Cela sert de support de nucléation pour les particules dissous. Le cristal se développe en accumulant les particules du milieu jusqu'à ce que la phase liquide soit stabilisée; c'est-à-dire jusqu'à ce que la solution soit saturée.

Caractéristiques des solutions sursaturées

Dans les solutions sursaturées, la limite a été dépassée dans laquelle la quantité de soluté n'est plus dissoute par le solvant; Par conséquent, ce type de solutions a un excès de soluté et présente les caractéristiques suivantes:

• Ils peuvent exister avec ses composants en une seule phase, comme dans des solutions aqueuses ou soda, ou présents comme un mélange de gaz dans un milieu liquide.
• Lorsque vous atteignez le degré de saturation, le soluté qui n'est pas dissous cristallisera ou précipitera (forme un désorganisé, impur et sans motifs structurels) avec facilité dans la solution.
• C'est une solution instable. Lorsque l'excès de soluté non contraignant précipite, il y a un libération de chaleur proportionnelle à la quantité de précipité. Cette chaleur est générée par l'affrontement local ou In situ des molécules qui cristallisent. Parce qu'il est stabilisé, il doit nécessairement libérer de l'énergie sous forme de chaleur (dans ces cas).
• Certaines propriétés physiques telles que la solubilité, la densité, la viscosité et l'indice de réfraction dépendent de la température, du volume et de la pression à laquelle la solution est soumise. Pour cette raison, il a des propriétés différentes à leurs solutions saturées respectives.

Il peut vous servir: oxyde de plombose (PBO): formule, propriétés, risques et utilisations

Comment cela est-il préparé?

Il existe des variables dans la préparation de solutions, telles que le type et la concentration du soluté, le volume de solvant, de température ou de pression. La modification de l'un de ces éléments peut préparer une solution sursaturée à partir d'un.

Lorsque la solution atteint un état de saturation et que l'une de ces variables est modifiée, vous pouvez ensuite obtenir une solution sursaturée. En général, la variable préférée est la température, bien que la pression puisse également être.

Si une solution sursaturée subit une évaporation lente, les particules solides sont trouvées et peuvent former une solution visqueuse ou un cristal entier.

Exemples et applications

-Il existe une grande variété de sels avec lesquels des solutions sursaturées peuvent être obtenues. Ils sont utilisés depuis longtemps à un niveau industriel et commercial et ont fait l'objet de nombreuses enquêtes. Parmi les applications figurent des solutions de sulfate de sodium et des solutions aqueuses de bicromato de potassium.

-Les solutions superaturées formées par des solutions sucrées, comme le miel, sont d'autres exemples. De ces caramels ou sirops sont préparés, ayant une importance vitale dans l'industrie alimentaire. Il faut également noter dans l'industrie pharmaceutique dans la préparation de certains médicaments.