Ненаситен разтвор: от какво се състои и примери

Ненаситен разтвор е всеки разтвор, в който разтворителната среда все още може да разтвори повече разтворено вещество. Тази среда обикновено е течна, въпреки че може да бъде и газообразна. Що се отнася до разтвореното вещество, то е конгломерат от частици в твърдо или газообразно състояние.

А какво да кажем за течните разтвори? В този случай разтварянето е хомогенно, докато двете течности са смесими. Пример за това е добавянето на етилов алкохол към водата; двете течности с техните молекули, СН3СН2ОН и Н20 са смесими, защото образуват водородни връзки (СН3СН2ОН-ОН2).

Обаче, ако дихлорометанът (СН2С12) беше смесен с вода, те ще образуват двуфазен разтвор: един воден и друг органичен. Защо? Тъй като молекулите на СН2С12 и Н20 взаимодействат много слабо, така че някои се подхлъзват една от друга, което води до две несмесващи се течности.

Минимална капка CH2CI2 (разтворено вещество) е достатъчна, за да насити водата (разтворителя). Ако, от друга страна, те могат да образуват ненаситен разтвор, тогава ще се види напълно хомогенен разтвор. Поради тази причина, само твърди и газообразни разтвори могат да генерират ненаситени разтвори.

Какво е ненаситен разтвор?

В ненаситен разтвор молекулите на разтворителя взаимодействат с ефективност, така че разтворените молекули не могат да образуват друга фаза.

Какво означава това? Взаимодействията между разтворителя и разтворимостта превишават, в зависимост от условията на налягане и температура, взаимодействията на разтворимото вещество.

След като взаимодействията между разтвореното вещество и разтвореното вещество се увеличат, те "организират" образуването на втора фаза. Например, ако разтворителната среда е течност, а разтвореното вещество е твърдо, второто се разтваря в първия, за да образува хомогенен разтвор, докато се появи твърда фаза, която не е нищо повече от утаеното разтворено вещество.

Тази утайка се дължи на факта, че молекулите на разтворените вещества могат да се групират заедно поради тяхната химична природа, присъща на тяхната структура или връзки. Когато това се случи, се казва, че разтворът е наситен с разтворимо вещество.

Следователно, ненаситен разтвор на твърдото вещество се състои от течна фаза без утайка. Докато, ако разтвореното вещество е газообразно, тогава ненаситен разтвор трябва да бъде свободен от наличието на мехурчета (които не са нищо повече от групи от газообразни молекули).

Влияние на температурата

Температурата директно влияе върху степента на ненаситеност на разтвора по отношение на разтвореното вещество. Това може да се дължи главно на две причини: отслабване на взаимодействията на разтворимото вещество с разтвора, дължащо се на ефекта на топлината, и увеличаването на молекулярните вибрации, които спомагат за разсейване на молекулите на разтворените вещества.

Ако разтворителната среда се разглежда като компактно пространство, в чиито дупки се намират молекулите на разтворените вещества, при повишаване на температурата, молекулите ще вибрират, увеличавайки размера на тези отвори; по такъв начин, че разтвореното вещество може да пробие в други посоки.

Неразтворими твърди вещества

Някои разтворени вещества обаче имат толкова силни взаимодействия, че молекулите на разтворителя са едва способни да ги разделят. Когато това е така, минималната концентрация на споменатото разтворено вещество е достатъчна, за да се утаи, и след това тя е неразтворимо твърдо вещество.

Неразтворимите твърди вещества, като се образува втора твърда фаза, която се различава от течната фаза, генерират няколко ненаситени разтвора. Например, ако 1 L от течност А може да се разтвори само 1g от В без утаяване, тогава смесването на 1 L от А с 0.5 g от В ще генерира ненаситен разтвор.

По същия начин, диапазон от концентрации, които осцилират между 0 и 1 g от В, също образуват ненаситени разтвори. Но когато преминава 1g, В ще се утаи. Когато това се случи, разтворът преминава от ненаситени до наситени с B.

И ако температурата се увеличи? Ако се нагрее разтвор, наситен с 1, 5 g В, топлината ще помогне за разтварянето на утайката. Обаче, ако има прекалено много В утаяване, топлината няма да може да я разтвори. Ако е така, повишаването на температурата просто изпарява разтворителя или течността А.

Примери

Примери за ненаситени разтвори са многобройни, тъй като те зависят от разтворителя и разтвореното вещество. Например, за една и съща течност А и други разтворени вещества С, D, E ... Z, техните разтвори ще бъдат ненаситени, стига да не се утаяват или да образуват балон (ако те са газообразни разтвори).

Морето може да даде два примера. Морската вода е масивен разтвор на соли. Ако малко от тази вода се свари, ще бъде забелязано, че тя е ненаситена в отсъствието на утаена сол. Обаче, докато водата се изпарява, разтворените йони започват да се сливат заедно, оставяйки селитрата да се залепва за саксията.

Друг пример е разтварянето на кислород във водата на моретата. Молекулата О2 пресича дълбините на морето достатъчно, за да диша морската фауна; въпреки че не е много разтворим. Поради тази причина е обичайно да се наблюдават излизащите на повърхността кислородни мехурчета; от които няколко молекули успяват да се разтворят.

Подобна е ситуацията с молекулата въглероден диоксид, СО ₂ . За разлика от O ₂, CO ₂ е малко по-разтворим, защото реагира с вода, за да образува въглеродна киселина, H ₂ CO ₃ .

Разлика с наситен разтвор

Обобщавайки гореизложеното, какви са разликите между ненаситени и наситени разтвори? Първо, визуалният аспект: ненаситен разтвор се състои от една фаза. Следователно не трябва да има твърда (твърда фаза) или мехурчета (газова фаза).

По същия начин, концентрациите на разтворените вещества в ненаситен разтвор могат да варират до образуване на утайка или мехурче. Докато в наситени разтвори, двуфазни (течно-твърди или течно-газови), концентрацията на разтвореното вещество е постоянна.

Защо? Тъй като частиците (молекули или йони), които образуват утайката, установяват баланс с тези, които лежат разтворени в разтворителя:

Частици (от утайката разтворени частици

Молекули на мехура Разтворени молекули

Този сценарий не се разглежда в ненаситени разтвори. Когато се опитва да разтвори повече разтворено вещество в наситен разтвор, равновесието се движи наляво; до образуването на повече утайка или мехурчета.

Тъй като в ненаситени разтвори това равновесие (насищане) все още не е установено, течността може да "съхранява" повече твърдо вещество или газ.

Около водораслите на морското дъно има разтворен кислород, но когато кислородните мехурчета идват от листата му, това означава, че се получава насищане с газ; в противен случай не се наблюдават мехурчета.