Как сделать ненасыщенный раствор насыщенным

Добавил пользователь Владимир З.
Обновлено: 01.09.2024

Вылейте кристаллы сахара в воду и размешайте, и сахар растворится. Продолжайте наливать и перемешивать, и в определенный момент больше не будет растворяться, и кристаллы упадут на дно стакана. В этот момент решение называется насыщенным. Но подождите - вы можете заставить больше кристаллов сахара растворяться, нагревая воду. Когда вы достигли точки насыщения, и больше сахара растворяется, вы получаете перенасыщенный раствор. Вы можете сделать это с солью, сахаром, кристаллами ацетата натрия и всем остальным, что растворяется в воде. На самом деле, вам даже не нужна вода для создания пересыщенного раствора. Вы можете сделать это с помощью спирта, растворителя или любого другого растворителя. Однако проще всего делать это с водой, потому что вода - лучший растворитель в мире.

Что такое насыщенный раствор?

Вода является одним из самых интересных и важных химических соединений, которые есть. Каждая молекула воды состоит из двух положительно заряженных атомов водорода и отрицательно заряженного атома кислорода. Атомы водорода располагаются на гораздо большем атоме кислорода, чтобы создать чистую полярность от одной стороны молекулы к другой. Из-за этого молекулы воды образуют связи друг с другом в процессе, называемом водородной связью.

Когда вы вводите растворенное вещество, такое как сахар или соль, молекулы воды притягиваются к растворенным атомам и молекулам сильнее, чем они притягиваются друг к другу. Они окружают молекулы растворенного вещества, и, поскольку они делают, растворенное вещество постепенно распадается. Составляющие его атомы и молекулы уходят, каждый из которых окружен молекулами воды, и растворенное вещество растворяется. Если вы продолжаете помешивать в большем количестве растворенного вещества, у вас, в конце концов, кончаются молекулы воды, чтобы выполнить эту работу, и в этот момент раствор насыщается.

Как сделать пересыщенный раствор

Способ сделать пересыщенный раствор состоит в том, чтобы добавить тепло, но небольшое нагревание не справится с работой. Вы должны нагреть воду близко к точке кипения. Когда вода становится такой горячей, молекулы воды имеют больше свободы для перемещения, и между ними появляется больше места для растворенных молекул. Вы можете продолжать помешивать в соли, сахаре или любом другом растворенном веществе, и оно будет продолжать растворяться, даже если точка насыщения достигнута. Уберите тепло и дайте раствору постепенно остыть, и раствор останется растворенным, по крайней мере, на некоторое время. По сути, это перенасыщенное определение. Пересыщенный раствор крайне нестабилен, и могут происходить странные вещи.

Горячий лед, горная леденец и кристаллическая формация

Вы когда-нибудь слышали о горячем льде? Его получают из пересыщенного раствора воды и кристаллов ацетата натрия. Когда вы вводите один кристалл ацетата натрия в такой раствор, это как триггер, который инициирует внезапную реакцию, в результате которой весь избыток ацетата натрия в растворе быстро кристаллизуется. Это экзотермический процесс, при котором выделяется тепло, поэтому в процессе реакции образуются ледяные кристаллы, но также выделяется тепло, отсюда и название горячий лед. Чтобы увидеть драматическую демонстрацию образования кристаллов, медленно наливайте перенасыщенный раствор в несколько нерастворенных кристаллов. Кристаллизация происходит так быстро, что кристаллическая башня образуется, когда вы льете.

Аналогичный процесс происходит, когда вы нагреваете воду до температуры кипения, добавляете сахар, дайте раствору остыть и суспендируете в растворе нитку. Сахар постепенно слипается в нити и образует большой кристалл, который вы можете наслаждаться как леденец. Слово для мудрых: наслаждайтесь леденцами в умеренных количествах и обязательно почистите зубы. Сахар способствует образованию полостей.

Растворы в химии – это однородные системы, состоящие из двух и более компонентов, состав которых может меняться в широких пределах. Частицы растворов невозможно увидеть даже с помощью микроскопа. Растворы могут быть концентрированными или разбавленными, насыщенными или ненасыщенными.

Что называют раствором в химии

растворитель – компонент, агрегатное состояние которого идентично с состоянием раствора;
растворяемое вещество – вещество, находящееся в любом агрегатном состоянии.

Свойства раствора могут не повторять свойства чистого вещества. Например, сладкая вода – это результат растворения пищевого сахара С₁₂Н₂₂О₁₁ в воде Н₂О. Сладкая вода по многим параметрам отличается от чистой воды и сахара.

Вода

Пищевой сахар

Сладкая вода

Классификация растворов

Насыщенные и ненасыщенные растворы

Раствор, в котором вещество при определенной температуре больше не растворяется, называют насыщенным. Раствор, в котором вещество еще может растворяться, называют ненасыщенным. Насыщенные и ненасыщенные солевые растворы характеризуют с точки зрения растворимости.

Растворимость, или коэффициент растворимости – это максимально возможное число граммов вещества, которое может раствориться в 100 г растворителя при данной температуре. Например, в справочнике указано, что в 100 г растворителя растворяется 3 г вещества. Для приготовления насыщенного раствора соли в 100 г растворителя необходимо растворить 2 г вещества, а если растворить 3 г вещества, то образуется насыщенная однородная смесь.

Растворимость у всех веществ различна. Растворяемое вещество можно классифицировать на несколько групп в зависимости от растворимости:

хорошо растворимые (пищевой сахар);
малорастворимые (поваренная соль);
практически нерастворимые (хлорид серебра (I)).

Что такое концентрированный и разбавленный раствор

Концентрированные растворы – это однородные смеси, в которых содержание растворенного вещества и растворителя сравнимы. Разбавленные растворы – это однородные смеси, в которых содержание растворенного вещества ниже, чем содержание растворителя. Из малорастворимых и нерастворимых веществ невозможно приготовить концентрированные растворы.

Количественные характеристики

В первом случае массовую долю выражают в процентах %, а во втором единицы измерения не указываются. Также растворы можно выразить с помощью молярной концентрации (молярности):

Приготовление

расчет количества растворителя и вещества;
растворение нужного количества вещества в необходимом объеме растворителя.

Чтобы приготовить разбавленный раствор, необходимо добавить отмеренный объем растворителя в концентрированный.

Для приготовления насыщенного раствора, например, хлорида натрия нужно взвесить максимальную массу вещества, которая растворяется в 100 г воды без осадка. Затем вещество растворить в 100 мл воды. Для приготовления ненасыщенного раствора нужно взвесить меньшую массу вещества.

Задачи на растворы

Задача №1. Смешали 5 г хлорида натрия NaCl в 55 г дистиллированной воды Н₂О. Найдите массовую долю растворенного вещества.

Дано:

Решение:

m_р-ра= m(NaCl) + m(H₂O)=5 г + 55 г = 60 г

w(NaCl) = (5 г/60 г) * 100% = 8,33 %

Ответ: w(NaCl) = 8,33 %

Найти: w(NaCl) — ?

Задача №2. Сколько необходимо взять безводного хлорида калия KCl и воды Н₂О для приготовления раствора массой 100 г и массовой долей хлорида калия KCl 13 %?

Дано:

Решение:

w(KCl) = m(KCl)/m_р-ра
m(KCl) = w* m_р-ра
m(KCl) = 0,13*100 г = 13 г
m_р-ра= m(KCl) + m(Н₂О)
m(Н₂О) = m_р-ра — m(KCl)
m(Н₂О) = 100 г — 13 г = 87 г

Ответ: m(Н₂О) = 87 г, m(KCl) = 13 г

Найти:

Задача №3. В воде Н₂О растворили 8 г хлорида натрия NaCl. Объем раствора довели до 90 мл. Определите молярную концентрацию полученного раствора.

Дано:

V_р-ра = 90 мл = 0,09 л

Решение:

M(NaCl) = 23 + 35,5 = 58,5 г/моль

n(NaCl) = 8 г/58,5 г/моль = 0,137 моль

с(NaCl) = 0,137 моль/0,09 л = 1,52 моль/л

Ответ: с(NaCl ) = 1,52 моль/л

Найти:

Задача №4. Какая масса карбоната кальция CaCO₃ необходима для получения раствора этой соли, объем которого равен 150 мл, а концентрация 1,5 моль/л.

Дано:

V_р-ра = 150 мл = 0,15 л

Решение:

Ответ: m(CaCO₃)=22,5 г

Найти:

Чем отличается насыщенный раствор от концентрированного

Концентрированный раствор содержит большое количество растворенного вещества, но вещество все еще может растворяться при данной температуре, а в насыщенном вещество при данной температуре растворятся больше не может. Насыщенный раствор не всегда является концентрированным, это справедливо для малорастворимых веществ и для некоторых растворов, находящихся при низкой температуре.

Применение насыщенных и концентрированных растворов

Применение концентрированных растворов повышает качество готовых лекарственных препаратов, а также ускоряет отпуск лекарств больным. Насыщенные растворы могут применять в качестве стандартных растворов при исследовании изотерм сорбции паров воды или гигроскопических свойств солей.

Растворимость-это способность вещества растворятся в растворителе.

Характеризуется математически с помощью коэффициента растворимости -это масса растворенного вещества в 100 гр растворителя при данной температуре в насыщенном растворе.

Растворимость предугадать практически невозможно, можно только предположить: вещества с ионной и ков. полярной хорошо растворяются в полярных растворителях, с неполярными ков. связями в неполярных растворителях.

Растворимость большинства жидких и твердых веществ увеличивается с повышением температуры, а растворимость газов уменьшается

Растворимость газов повышается в увеличением давления

Растворы бывают насыщенные, ненасыщенные, перенасыщенные

1.Насыщенный- раствор, в котором растворенное вещество больше не растворяется при данной температуре. (имеет место осадок. между веществом осадка и веществом раствора существует равновесие(могут переходить друг в друга)).

2.Ненасыщенный-раствор, в который содержит растворенного вещества меньше, чем насыщенный при данной температуре

3. Перенасыщенный- раствор, в котором растворенного вещества содержится больше чем в насыщенном при данной температуре. Очень неустойчивы, при изменении условий легко переходят в насыщенный раствор.(избыток растворенного вещества выпадает в осадок, кристаллизуется)

Способы выражения состава раствора; массовая доля растворенного вещества, молярная, моляльная, нормальная концентрации раствора, титр.

Количество растворенного вещества в определенном количестве раствора или растворителя, которое может колебаться в очень широких пределах, называется концентрацией раствора.

А ненасыщенный раствор Это все, в чем среда растворителя еще способна растворять больше растворенного вещества. Эта среда обычно жидкая, хотя может быть и газообразной. Что касается растворенного веще

Содержание:

А как насчет жидких растворенных веществ? В этом случае раствор является однородным до тех пор, пока обе жидкости смешиваются. Примером этого является добавление этилового спирта к воде; две жидкости с их молекулами, CH₃CH₂ОН и Н₂Или они смешиваются, потому что образуют водородные связи (CH₃CH₂ОЙ ОЙ₂).

Однако если дихлорметан (CH₂Cl₂) и воды, они образуют раствор с двумя фазами: водной и органической. Зачем? Поскольку молекулы CH₂Cl₂ и H₂Или они взаимодействуют очень слабо, так что одна скользит по другой, в результате чего образуются две несмешивающиеся жидкости.

Крошечная капля CH₂Cl₂ (растворенного вещества) достаточно для насыщения воды (растворителя). Если бы, наоборот, они могли образовать ненасыщенный раствор, то был бы виден полностью гомогенный раствор. По этой причине только твердые и газообразные растворенные вещества могут образовывать ненасыщенные растворы.

Что такое ненасыщенный раствор?

В ненасыщенном растворе молекулы растворителя взаимодействуют настолько эффективно, что молекулы растворенного вещества не могут образовывать другую фазу.

Что это значит? Что взаимодействия растворитель-растворенное вещество превышают, с учетом условий давления и температуры, взаимодействия растворенного вещества-растворенного вещества.

Этот осадок возникает из-за того, что молекулы растворенного вещества могут группироваться вместе из-за их химической природы, присущей их структуре или связям. Когда это происходит, говорят, что раствор насыщен растворенным веществом.

Следовательно, ненасыщенный раствор твердого вещества состоит из жидкой фазы без осадка. Если растворенное вещество является газообразным, то в ненасыщенном растворе не должно быть пузырьков (которые представляют собой не что иное, как скопления газообразных молекул).

Влияние температуры

Температура напрямую влияет на степень ненасыщенности раствора по отношению к растворенному веществу. В основном это может быть связано с двумя причинами: ослаблением взаимодействий растворенного вещества с растворенным веществом из-за воздействия тепла и увеличением молекулярных колебаний, которые помогают диспергировать молекулы растворенного вещества.

Если среда растворителя рассматривается как компактное пространство, в отверстиях которого размещены молекулы растворенного вещества, при повышении температуры молекулы будут вибрировать, увеличивая размер этих отверстий; таким образом, чтобы растворенное вещество могло прорваться в других направлениях.

Нерастворимые твердые вещества

Однако некоторые растворенные вещества настолько сильно взаимодействуют, что молекулы растворителя вряд ли могут их разделить. Когда это так, минимальной концентрации растворенного растворенного вещества достаточно для его осаждения, и тогда это нерастворимое твердое вещество.

Нерастворимые твердые вещества, образуя вторую твердую фазу, которая отличается от жидкой фазы, образуют небольшое количество ненасыщенных растворов. Например, если 1 л жидкости A может растворить только 1 г B без осаждения, то смешивание 1 л A с 0,5 г B приведет к образованию ненасыщенного раствора.

Аналогичным образом, в диапазоне концентраций от 0 до 1 г B также образуются ненасыщенные растворы. Но при переходе с 1g B выпадет в осадок. Когда это происходит, раствор переходит из ненасыщенного в насыщенный B.

Что делать, если температура повышается? Если раствор, насыщенный 1,5 г B, подвергнуть нагреванию, нагрев поможет растворить осадок. Однако, если осажденного B много, тепло не сможет его растворить. В таком случае при повышении температуры растворитель или жидкость A просто испаряются.

Примеры

Примеры ненасыщенных растворов многочисленны, поскольку они зависят от растворителя и растворенного вещества. Например, для той же жидкости A и других растворенных веществ C, D, E . Z их растворы будут ненасыщенными до тех пор, пока они не выпадут в осадок или не образуют пузырьков (если они являются растворенными газами).

-Море может дать два примера. В морской воде происходит массовое растворение солей. Если немного вскипятить воду, можно заметить, что она ненасыщенная из-за отсутствия осажденной соли. Однако по мере испарения воды растворенные ионы начинают слипаться, оставляя селитру прилипшей к горшку.

-Еще один пример - растворение кислорода в воде морей. Молекула O₂ он пересекает морские глубины достаточно далеко, чтобы морская фауна могла дышать; несмотря на то, что он плохо растворяется. По этой причине часто наблюдаются всплывающие на поверхность пузырьки кислорода; из которых нескольким молекулам удается раствориться.

Аналогичная ситуация имеет место с молекулой углекислого газа CO₂. В отличие от O₂, сотрудничество₂ Он немного более растворим, поскольку реагирует с водой с образованием угольной кислоты H₂CO₃.

Отличие от насыщенного раствора

Подводя итог вышеизложенному, каковы различия между ненасыщенным и насыщенным растворами? Во-первых, визуальный аспект: ненасыщенный раствор состоит всего из одной фазы. Следовательно, не должно быть твердого вещества (твердая фаза) или пузырьков (газовая фаза).

Кроме того, концентрации растворенных веществ в ненасыщенном растворе могут изменяться до образования осадка или пузырьков. В насыщенных двухфазных растворах (жидкость-твердое вещество или жидкость-газ) концентрация растворенного вещества постоянна.

Зачем? Поскольку частицы (молекулы или ионы), составляющие осадок, устанавливают равновесие с частицами, растворенными в растворителе:

Частицы (из осадка растворенные частицы

Пузырьковые молекулы Растворенные молекулы

В ненасыщенных растворах этот сценарий не рассматривается. При попытке растворить больше растворенного вещества в насыщенном растворе равновесие смещается влево; к образованию большего количества осадка или пузырьков.

Растворенный кислород присутствует вокруг водорослей на морском дне, но когда пузырьки кислорода выходят из их листьев, это означает, что происходит газонасыщение; в противном случае пузырьков не наблюдалось бы.

Читайте также: