Solução superaturada

O que é uma solução supersaturada?

O Solução superaturada É aquele em que o solvente se dissolveu mais soluto do que pode se dissolver no equilíbrio de saturação. Todos têm um equilíbrio de saturação comum, com a diferença de que, em algumas soluções, é alcançado para obter concentrações mais baixas ou mais altas de soluto.

O soluto pode muito bem ser um sólido, como açúcar, amido, sais, etc.; ou um gás, como CO₂ Em bebidas carbonatadas. Aplicando um raciocínio molecular, as moléculas de solvente cercam as do soluto e procuram abrir espaço entre si para abrigar mais soluto.

Assim, chega um momento em que a afinidade de solvente solvente não pode exceder a falta de espaço, estabelecendo o equilíbrio de saturação entre o vidro e o ambiente (a solução). Neste ponto, não importa o quanto os cristais sejam cultivados ou agitados: o solvente não pode mais dissolver mais soluto.

Como "forçar" o solvente para dissolver mais soluto? Através de um aumento de temperatura (ou pressão, no caso de gases). Dessa maneira, as vibrações moleculares aumentam e o cristal começa a dar mais de suas moléculas à solução, até que seja completamente dissolvido; É quando se diz que a solução é supersaturada.

Na imagem superior, é mostrada uma solução supersaturada de acetato de sódio, cujos cristais são o produto da saturação.

Aspectos teóricos

Saturação

Soluções podem ser feitas de uma composição que inclui os estados da matéria (sólida, líquida ou gasosa); No entanto, eles sempre têm uma única fase.

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Quando o solvente não pode dissolver completamente o soluto, outra fase é observada como conseqüência. Este fato reflete o equilíbrio de saturação; Mas o que é esse equilíbrio sobre?

Os íons ou moléculas interagem para formar cristais, ocorrendo mais provável, pois o solvente não pode mantê -los removidos por mais tempo.

Na superfície do vidro, seus componentes colidem para aderir ao EST, ou também podem ser cercados por moléculas de solvente; Alguns partem, outros aderem. O exposto acima pode representar com a seguinte equação:

Sólido dissolvido sólido

Em soluções diluídas, "Balance" é muito deslocado para a direita, porque há muito espaço disponível entre moléculas de solvente. Por outro lado, nas soluções concentradas, o solvente pode dissolver o soluto, e o sólido que é adicionado após uma agitação se dissolverá.

Uma vez que o equilíbrio é alcançado, as partículas sólidas, assim que se dissolvem no solvente e em outros, em solução, eles devem "sair" para abrir espaço e permitir sua incorporação na fase líquida. Assim, o soluto vai e vem da fase sólida para a fase líquida na mesma velocidade; Quando isso acontece, é dito que a solução está saturada.

Superação

Para forçar o equilíbrio para a dissolução de mais sólidos, a fase líquida deve abrir o espaço molecular e, para isso, é necessário estimular sua energia. Isso faz com que o solvente admitam mais soluto do que normalmente pode em condições de temperatura e pressão.

A contribuição energética para a fase líquida cessou, a solução supersaturada é mantida metaestável. Portanto, antes de qualquer perturbação, ele pode quebrar seu equilíbrio e originar a cristalização do excesso de soluto até que o equilíbrio de saturação chegue novamente.

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Por exemplo, dado um soluto solúvel na água, uma certa quantidade disso é adicionada até que o sólido não possa se dissolver. Em seguida, o calor é aplicado à água, para garantir a dissolução do sólido restante. A solução supersaturada é removida e deixada esfriar.

Se o resfriamento for muito abrupto, a cristalização ocorrerá instantaneamente; Por exemplo, adicionando um pouco de gelo à solução supersaturada.

O mesmo efeito também poderia ser observado se um copo do composto solúvel fosse jogado na água. Isso serve como suporte de nucleação para partículas dissolvidas. O cristal cresce acumulando as partículas do meio até que a fase líquida seja estabilizada; isto é, até que a solução seja saturada.

Características de soluções supersaturadas

Nas soluções supersaturadas, o limite foi excedido em que a quantidade de soluto não é mais dissolvida pelo solvente; Portanto, esse tipo de soluções tem um excesso de soluto e apresenta as seguintes características:

• Eles podem existir com seus componentes em uma única fase, como em soluções aquosas ou de refrigerante, ou presentes como uma mistura de gases em um meio líquido.
• Ao atingir o grau de saturação, o soluto que não é dissolvido irá cristalizar ou precipitar (forma um desorganizado, impuro e sem padrões estruturais) com facilidade na solução.
• É uma solução instável. Quando o excesso de soluto não usado precipita, há uma liberação de calor proporcional à quantidade de precipitado. Este calor é gerado pelo confronto local ou No local das moléculas que cristalizam. Por ser estabilizado, deve necessariamente liberar energia na forma de calor (nesses casos).
• Algumas propriedades físicas, como solubilidade, densidade, viscosidade e índice de refração, dependem da temperatura, volume e pressão à qual a solução é submetida. Por esse motivo, possui propriedades diferentes para suas respectivas soluções saturadas.

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Como se prepara?

Existem variáveis ​​na preparação de soluções, como o tipo e a concentração do soluto, o volume de solvente, temperatura ou pressão. Modificar qualquer um deles pode preparar uma solução supersaturada a partir de um saturado.

Quando a solução atinge um estado de saturação e uma dessas variáveis ​​é modificada, você pode obter uma solução supersaturada. Em geral, a variável favorita é a temperatura, embora a pressão também possa ser.

Se uma solução supersaturada sofrer evaporação lenta, as partículas sólidas são encontradas e podem formar uma solução viscosa, ou um cristal inteiro.

Exemplos e aplicações

-Há uma grande variedade de sais com os quais soluções supersaturadas podem ser obtidas. Eles são usados ​​há muito tempo em nível industrial e comercial e estão sujeitos a inúmeras investigações. Entre as aplicações estão soluções de sulfato de sódio e soluções aquosas de bicromato de potássio.

-Soluções superaturadas formadas por soluções açucaradas, como o mel, são outros exemplos. A partir desses caramelos ou xaropes, são preparados, tendo uma importância vital na indústria de alimentos. Também deve ser observado na indústria farmacêutica na preparação de alguns medicamentos.