Ορισμός ακόρεστων διαλυμάτων και παραδείγματα στη χημεία 3

Στη χημεία, ένα ακόρεστο διάλυμα είναι ένα χημικό διάλυμα που περιέχει λιγότερη από τη μέγιστη ποσότητα διαλυμένης ουσίας που μπορεί να διαλυθεί. Η διαλυμένη ουσία διαλύεται πλήρως, χωρίς να αφήνει αδιάλυτο υλικό στο κάτω μέρος του δοχείου.

Ακόρεστα, κορεσμένα και υπερκορεσμένα

Καθώς η συγκέντρωση της διαλυμένης ουσίας αυξάνεται, ένα διάλυμα μετατρέπεται από ακόρεστο σε κορεσμένο σε υπερκορεσμένο.

Τύπος κορεσμού	Ορισμός
Ακόρεστο διάλυμα	Διάλυμα στο οποίο η διαλυμένη ουσία διαλύεται πλήρως. Μπορεί να προστεθεί και να διαλυθεί περισσότερη διαλυμένη ουσία. Η συγκέντρωση είναι χαμηλότερη από ένα κορεσμένο διάλυμα.
Κορεσμένο διάλυμα	Διάλυμα στο οποίο δεν μπορεί να διαλυθεί άλλη διαλυμένη ουσία. Στο σημείο κορεσμού, όλη η διαλυμένη ουσία διαλύεται, αλλά η προσθήκη περισσότερης διαλυμένης ουσίας θα αφήσει κάποια αδιάλυτη.
Υπερκορεσμένο διάλυμα	Διάλυμα που περιέχει περισσότερη διαλυμένη ουσία από ένα κορεσμένο διάλυμα. Συνήθως, αυτό έχει ως αποτέλεσμα αδιάλυτο υλικό που τείνει να κρυσταλλωθεί. Μερικές φορές ένα υπερκορεσμένο διάλυμα περιέχει διαλυμένη ουσία που υπερβαίνει την κανονική διαλυτότητα.

Κορεσμός και διαλυτότητα

Η ποσότητα της διαλυμένης ουσίας που θα διαλυθεί σε έναν διαλύτη είναι η διαλυτότητά της. Η διαλυτότητα εξαρτάται από τον διαλύτη. Για παράδειγμα, το αλάτι διαλύεται στο νερό, αλλά όχι στο λάδι. Η διαλυτότητα των στερεών στο νερό συνήθως αυξάνεται με τη θερμοκρασία. Για παράδειγμα, μπορείτε να διαλύσετε περισσότερη ζάχαρη ή αλάτι στο ζεστό νερό παρά στο κρύο νερό. Η διαλυτότητα εξαρτάται επίσης από την πίεση, αν και είναι λιγότερο σημαντικός παράγοντας και συχνά μειώνεται στους καθημερινούς υπολογισμούς.

Επειδή η διαλυτότητα εξαρτάται από τη θερμοκρασία, ένα διάλυμα που είναι ακόρεστο σε υψηλότερη θερμοκρασία μπορεί να γίνει κορεσμένο ή ακόμη και υπερκορεσμένο σε χαμηλότερη θερμοκρασία. Οι επιστήμονες και οι μάγειρες χρησιμοποιούν συνήθως θερμότητα για να παρασκευάσουν ακόρεστα διαλύματα όταν η διαλυμένη ουσία δεν θα διαλυόταν πλήρως σε χαμηλότερη θερμοκρασία. Για να προσδιορίσετε εάν μια ορισμένη ποσότητα διαλυμένης ουσίας θα σχηματίσει ένα ακόρεστο ή κορεσμένο διάλυμα (ή ακόμα και να διαλυθεί καθόλου), μπορείτε να συμβουλευτείτε έναν πίνακα διαλυτότητας.

Δεν είναι πάντα δυνατό να ξεχωρίσουμε τα ακόρεστα, τα κορεσμένα και τα υπερκορεσμένα διαλύματα με απλή οπτική επιθεώρηση. Σε ορισμένες περιπτώσεις, και οι τρεις τύποι διαλυμάτων μπορεί να είναι απαλλαγμένοι από αδιάλυτο υλικό. Ο προσεκτικός έλεγχος της θερμοκρασίας μπορεί να παράγει ένα υπερκορεσμένο διάλυμα χωρίς αδιάλυτο υλικό. Αυτή είναι μια υπερψυγμένη λύση. Η διατάραξη ενός υπερψυκτικού διαλύματος διαταράσσει την ισορροπία και ξεκινά την κρυστάλλωση. Η επίδειξη ζεστού πάγου λειτουργεί με αυτήν την αρχή.

Παράδειγμα κορεσμένων και ακόρεστων διαλυμάτων

Η ανάδευση ζάχαρης ή αλατιού σε νερό σχηματίζει ένα ακόρεστο, κορεσμένο ή υπερκορεσμένο διάλυμα, ανάλογα με το πόση ζάχαρη ή αλάτι (η διαλυμένη ουσία) προσθέτετε στο διαλύτη (νερό). Όταν προσθέτετε μια μικρή ποσότητα διαλυμένης ουσίας, όλη αυτή διαλύεται, σχηματίζοντας ένα ακόρεστο διάλυμα. Εάν συνεχίσετε να προσθέτετε διαλυμένη ουσία, θα φτάσετε σε ένα σημείο όπου δεν θα διαλυθεί άλλο. Αυτό είναι ένα κορεσμένο διάλυμα. Η προσθήκη ακόμη περισσότερης διαλυμένης ουσίας σχηματίζει ένα υπερκορεσμένο διάλυμα.

Σε μοριακό επίπεδο, όταν προσθέτετε αλάτι (NaCl) στο νερό, οι ιοντικοί κρύσταλλοι διασπώνται σε Na και Clions. Αυτά τα ιόντα και τα μόρια του νερού έχουν κινητική ενέργεια, έτσι μερικές φορές τα ιόντα αναπηδούν το ένα στο άλλο και αναμορφώνουν το NaCl. Η διαδικασία της επιστροφής της διαλυμένης ουσίας στη στερεά της κατάσταση ονομάζεται ανακρυστάλλωση . Σε ένα ακόρεστο διάλυμα, το ανακρυσταλλωμένο αλάτι διαλύεται ξανά. Όταν προσθέτετε περισσότερο αλάτι, η συγκέντρωση των ιόντων αυξάνεται. Τελικά έρχεται ένα σημείο όπου η διάλυση και η ανακρυστάλλωση συμβαίνουν με τον ίδιο ρυθμό. Αυτή η ισορροπία μπορεί να γραφτεί ως χημική εξίσωση.

NaCl(s ) ⇆ NaCl(aq )

ή

NaCl(s ) ⇆ Na(aq ) + Cl(aq )

Αναφορές

• Hefter, G.T.; Tomkins, R.P.T (επιμ.) (2003). Ο Πειραματικός Προσδιορισμός Διαλυτοτήτων . Wiley-Blackwell. ISBN 978-0-471-49708-0.
• Hill, J. W.; Petrucci, R. Η.; et al. (2004) General Chemistry (4η έκδ.). Pearson. ISBN:978-0131402836
• Ran, Y.; N. Jain; SH. Yalkowsky (2001). «Πρόβλεψη Υδατικής Διαλυτότητας Οργανικών Ενώσεων με τη Γενική Εξίσωση Διαλυτότητας (GSE)». Journal of Chemical Information and Modeling . 41 (5):1208–1217. doi:10.1021/ci010287z