Características, preparação, exemplos da solução supersaturada

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Alexander Pearson

O solução supersaturada É aquele em que o solvente dissolveu mais soluto do que pode dissolver no equilíbrio de saturação. Todos eles têm o equilíbrio de saturação em comum, com a diferença de que em algumas soluções isso é alcançado em concentrações mais baixas ou mais altas de soluto..

O soluto pode muito bem ser um sólido, como açúcar, amido, sais, etc.; ou de um gás, como COdois em bebidas carbonatadas. Aplicando o raciocínio molecular, as moléculas do solvente circundam as do soluto e buscam abrir espaço entre si para poder abrigar mais do soluto..

Assim, chega um momento em que a afinidade solvente-soluto não consegue superar a falta de espaço, estabelecendo o equilíbrio de saturação entre o cristal e seu entorno (a solução). Neste ponto, não importa o quanto os cristais são triturados ou agitados - o solvente não pode mais dissolver nenhum soluto.

Como "forçar" o solvente a dissolver mais soluto? Através do aumento da temperatura (ou pressão, no caso dos gases). Desse modo, as vibrações moleculares aumentam e o cristal começa a ceder mais de suas moléculas para se dissolver, até se dissolver completamente; é quando se diz que a solução está supersaturada.

A imagem superior mostra uma solução supersaturada de acetato de sódio, cujos cristais são o produto da restauração do equilíbrio de saturação.

Índice do artigo

  • 1 Aspectos teóricos
    • 1.1 Saturação
    • 1,2 supersaturação
  • 2 recursos
  • 3 Como você se prepara?
  • 4 exemplos e aplicações
  • 5 referências 

Aspectos teóricos

Saturação

As soluções podem ser constituídas por uma composição que inclui os estados da matéria (sólido, líquido ou gasoso); no entanto, eles sempre têm uma única fase.

Quando o solvente não consegue dissolver completamente o soluto, uma outra fase é observada como consequência. Esse fato reflete o equilíbrio da saturação; mas sobre o que é esse equilíbrio?

Íons ou moléculas interagem para formar cristais, ocorrendo mais provavelmente porque o solvente não pode mantê-los separados por mais tempo..

Na superfície do vidro, seus componentes colidem para aderir a ele ou também podem se cercar de moléculas de solvente; alguns saem, outros grudam. O acima pode ser representado pela seguinte equação:

Sólido <=> sólido dissolvido

Em soluções diluídas, o "equilíbrio" está muito à direita, porque há muito espaço disponível entre as moléculas do solvente. Por outro lado, em soluções concentradas, o solvente ainda pode dissolver o soluto, e o sólido que é adicionado após a agitação irá se dissolver.

Uma vez atingido o equilíbrio, as partículas do sólido adicionado assim que se dissolvem no solvente e outras, em solução, devem "sair" para abrir um 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, diz-se que a solução está saturada.

Sobregaturação

Para forçar o equilíbrio à dissolução dos mais sólidos a fase líquida deve abrir o espaço molecular, e para isso é necessário estimulá-lo energeticamente. Isso faz com que o solvente admita mais soluto do que normalmente pode sob as condições de temperatura e pressão ambientes..

Uma vez que a contribuição de energia para a fase líquida cessa, a solução supersaturada permanece metaestável. Portanto, na ocorrência de qualquer perturbação, pode quebrar seu equilíbrio e causar a cristalização do excesso de soluto até atingir novamente o equilíbrio de saturação..

Por exemplo, dado um soluto muito solúvel em água, uma certa quantidade dele é adicionada até que o sólido não se dissolva. Em seguida, o calor é aplicado na água, até que a dissolução do sólido remanescente seja garantida. A solução supersaturada é removida e deixada esfriar.

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

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

Caracteristicas

Em soluções supersaturadas, o limite em que a quantidade de soluto não é mais dissolvida pelo solvente foi excedido; portanto, este tipo de solução possui excesso de soluto e possui as seguintes características:

-Podem existir com seus componentes em uma única fase, como em soluções aquosas ou gasosas, ou apresentar-se como uma mistura de gases em meio líquido..

-Ao atingir o grau de saturação, o soluto não dissolvido se cristaliza ou precipita (forma um sólido desorganizado, impuro e sem padrões estruturais) facilmente na solução..

-É uma solução instável. Quando o excesso de soluto não dissolvido precipita, há uma liberação de calor que é proporcional à quantidade de precipitado. Este calor é gerado pelo choque local ou no local das moléculas que estão se cristalizando. Por se estabilizar, 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 a que a solução é submetida. Por este motivo, possui propriedades diferentes das respectivas soluções saturadas..

Como se prepara?

Existem variáveis ​​no preparo das soluções, como o tipo e a concentração do soluto, o volume do solvente, a temperatura ou a pressão. Ao modificar qualquer um deles, uma solução supersaturada pode ser preparada a partir de uma solução saturada..

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

Se uma solução supersaturada é submetida à evaporação lenta, as partículas do sólido se encontram e podem formar uma solução viscosa, ou um cristal inteiro.

Exemplos e aplicações

-Existe uma grande variedade de sais com os quais soluções supersaturadas podem ser obtidas. Eles têm sido usados ​​há muito tempo industrial e comercialmente e têm sido objeto de extensas pesquisas. As aplicações incluem soluções de sulfato de sódio e soluções aquosas de dicromato de potássio.

-Soluções supersaturadas feitas de soluções açucaradas, como mel, são outros exemplos. A partir desses doces ou xaropes são preparados, tendo uma importância vital na indústria alimentícia. Ressalta-se que também são aplicados na indústria farmacêutica no preparo de alguns medicamentos..

Referências

  1. O companheiro de química para professores de ciências do ensino médio. Soluções e concentração. [PDF]. Obtido em 7 de junho de 2018, em: ice.chem.wisc.edu
  2. K. Taimni. (1927). A viscosidade das soluções supersaturadas. eu. The Journal of Physical Chemistry32(4), 604-615 DOI: 10.1021 / j150286a011
  3. Szewczyk, W. Sokolowski e K. Sangwal. (1985). Algumas propriedades físicas de soluções aquosas de bicromato de potássio saturadas, supersaturadas e subsaturadas. Journal of Chemical & Engineering Data30(3), 243-246. DOI: 10.1021 / je00041a001
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  5. Roberts, Anna. (24 de abril de 2017). Como fazer uma solução supersaturadaCiência. Obtido em 8 de junho de 2018, em: sciencing.com
  6. TutorVista. (2018). Solução supersaturada. Obtido em 8 de junho de 2018, em: chemical.tutorvista.com  
  7. Neda Glisovic. (2015, 25 de maio). Kristalizacija. [Figura]. Obtido em 08 de junho de 2018, em: commons.wikimedia.org

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