Supersaturated समाधान एक जिसमें विलायक अधिक घुला हुआ पदार्थ को भंग कर दिया गया है की तुलना में यह संतृप्ति संतुलन में भंग कर सकते हैं। सभी में संतृप्ति संतुलन समान है, इस अंतर के साथ कि कुछ समाधानों में यह विलेय के कम या उच्च सांद्रता पर पहुंच जाता है।
सॉले अच्छी तरह से एक ठोस हो सकता है, जैसे कि चीनी, स्टार्च, लवण, आदि। या कार्बोनेटेड पेय में सीओ 2 जैसे गैस से । आणविक तर्क को लागू करते हुए, विलायक के अणुओं को विलेय के चारों ओर से घेर लिया जाता है और विलेय को अधिक धारण करने के लिए आपस में जगह खोलने की कोशिश की जाती है।
इस प्रकार, एक समय आता है जब विलायक-विलेय आत्मीयता अंतरिक्ष की कमी को दूर नहीं कर सकती है, क्रिस्टल और उसके आस-पास (समाधान) के बीच संतृप्ति संतुलन स्थापित करना। इस बिंदु पर, इससे कोई फर्क नहीं पड़ता कि क्रिस्टल जमीन या हिल गए हैं: विलायक अब किसी भी अधिक विलेय को भंग नहीं कर सकता है।
विलायक को अधिक विलेय करने के लिए विलायक को "मजबूर" कैसे करें? तापमान में वृद्धि (या दबाव, गैसों के मामले में) के माध्यम से। इस तरह, आणविक स्पंदनों में वृद्धि होती है और क्रिस्टल अपने अणुओं के विघटन के लिए अधिक उत्पादन करना शुरू कर देता है, जब तक कि यह पूरी तरह से घुल न जाए; यह तब होता है जब समाधान को सुपरसैचुरेटेड कहा जाता है।
ऊपरी छवि एक सुपरसैचुरेटेड सोडियम एसीटेट घोल दिखाती है, जिसके क्रिस्टल संतृप्ति संतुलन की बहाली के उत्पाद हैं।
सैद्धांतिक पहलू
परिपूर्णता
समाधान एक रचना से बना हो सकता है जिसमें पदार्थ (ठोस, तरल या गैसीय) के राज्य शामिल होते हैं; हालाँकि, उनके पास हमेशा एक ही चरण होता है।
जब विलायक पूरी तरह से विलेय को भंग नहीं कर सकता, तो परिणाम के रूप में एक और चरण देखा जाता है। यह तथ्य संतृप्ति के संतुलन को दर्शाता है; लेकिन इस संतुलन के बारे में क्या है?
आयन या अणु क्रिस्टल बनाने के लिए परस्पर क्रिया करते हैं, और अधिक होने की संभावना के रूप में विलायक उन्हें किसी भी लंबे समय तक अलग नहीं रख सकता है।
कांच की सतह पर, इसके घटक इसका पालन करने के लिए टकराते हैं, या वे खुद को विलायक के अणुओं के साथ घेर भी सकते हैं; कुछ बंद, कुछ छड़ी। उपरोक्त को निम्नलिखित समीकरण द्वारा दर्शाया जा सकता है:
ठोस <=> घुलित ठोस
तनु विलयनों में "संतुलन" दाईं ओर बहुत दूर है, क्योंकि विलायक के अणुओं के बीच इतनी जगह उपलब्ध है। दूसरी ओर, केंद्रित समाधानों में विलायक अभी भी विलेय को भंग कर सकता है, और ठोस जो सरगर्मी के बाद जोड़ा जाता है, वह भंग हो जाएगा।
एक बार जब सन्तुलन पहुँच जाता है, तो सॉल्वेंट के कण जैसे ही वे विलायक और अन्य में घुलते हैं, समाधान में, खुली जगह पर "बाहर आना" चाहिए और तरल चरण में उनके समावेश की अनुमति देनी चाहिए। इस प्रकार, विलेय ठोस चरण से एक ही गति पर तरल चरण में आगे और पीछे जाता है; जब ऐसा होता है तो समाधान को संतृप्त कहा जाता है।
oversaturation
अधिक ठोस के विघटन के लिए संतुलन को मजबूर करने के लिए तरल चरण को आणविक स्थान खोलना होगा, और इसके लिए इसे ऊर्जावान रूप से उत्तेजित करना आवश्यक है। यह विलायक का तापमान सामान्य से अधिक परिवेशी तापमान और दबाव की स्थिति में पड़ सकता है।
एक बार तरल चरण में ऊर्जा का योगदान समाप्त हो गया है, सुपरसैचुरेटेड समाधान मेटास्टेबल बना हुआ है। इसलिए, किसी भी गड़बड़ी की स्थिति में, यह अपने संतुलन को तोड़ सकता है और अतिरिक्त विलेय के क्रिस्टलीकरण का कारण बन सकता है जब तक कि यह फिर से संतृप्ति संतुलन तक नहीं पहुंचता।
उदाहरण के लिए, एक विलेय दिया जाता है जो पानी में बहुत घुलनशील होता है, इसकी एक निश्चित मात्रा तब तक डाली जाती है जब तक कि ठोस घुल न जाए। फिर गर्मी को पानी पर लागू किया जाता है, जब तक कि शेष ठोस के विघटन की गारंटी नहीं दी जाती है। सुपरसैचुरेटेड घोल को हटा दिया जाता है और ठंडा होने दिया जाता है।
यदि शीतलन बहुत अचानक है, तो क्रिस्टलीकरण तुरंत होगा; उदाहरण के लिए, सुपरसैचुरेटेड घोल में थोड़ी सी बर्फ मिला कर।
एक ही प्रभाव भी देखा जा सकता है अगर घुलनशील यौगिक के एक क्रिस्टल को पानी में फेंक दिया गया था। यह भंग कणों के लिए एक न्यूक्लिएशन समर्थन के रूप में कार्य करता है। क्रिस्टल मध्यम के कणों को जमा करता है जब तक कि तरल चरण स्थिर नहीं हो जाता; यह है, जब तक समाधान संतृप्त है।
विशेषताएँ
सुपरसैचुरेटेड समाधानों में जिस सीमा में विलेय की मात्रा घुल गई है, वह विलायक से अधिक हो गई है; इसलिए, इस प्रकार के समाधान में विलेय की अधिकता है और निम्नलिखित विशेषताएं हैं:
-वे एक ही चरण में अपने घटकों के साथ मौजूद हो सकते हैं, जैसे कि जलीय या गैसीय समाधान में, या एक तरल माध्यम में गैसों के मिश्रण के रूप में मौजूद है।
- संतृप्ति की डिग्री तक पहुंचने पर, विलेय जो भंग नहीं होता है, वे घोल में आसानी से क्रिस्टलीकृत या अवक्षेपित हो जाएगा (एक अव्यवस्थित ठोस, अशुद्ध और संरचनात्मक पैटर्न के बिना)।
-यह एक अस्थिर समाधान है। जब अधिक विलेय विलेय अवक्षेपित होता है, तो ऊष्मा का विमोचन होता है जो अवक्षेप की मात्रा के समानुपाती होता है। यह ऊष्मा स्थानीय या सिटुलाइज़िंग अणुओं के टकराने से उत्पन्न होती है। क्योंकि यह स्थिर हो जाता है, यह आवश्यक रूप से गर्मी (इन मामलों में) के रूप में ऊर्जा जारी करना चाहिए।
-कुछ भौतिक गुणों जैसे कि घुलनशीलता, घनत्व, चिपचिपाहट और अपवर्तक सूचकांक तापमान, मात्रा और दबाव पर निर्भर करते हैं जिस पर समाधान का विषय होता है। इस कारण से इसके संबंधित संतृप्त समाधानों की तुलना में इसके अलग-अलग गुण हैं।
आप कैसे तैयारी करते हैं?
समाधान की तैयारी में चर हैं, जैसे कि विलेय के प्रकार और एकाग्रता, विलायक की मात्रा, तापमान या दबाव। इनमें से किसी को भी संशोधित करके, एक संतृप्त से एक सुपरसैचुरेटेड समाधान तैयार किया जा सकता है।
जब समाधान संतृप्ति की स्थिति में पहुंचता है और इनमें से एक चर को संशोधित किया जाता है, तो एक सुपरसैचुरेटेड समाधान प्राप्त किया जा सकता है। आम तौर पर, पसंदीदा चर तापमान होता है, हालांकि यह दबाव भी हो सकता है।
यदि एक सुपरसैचुरेटेड घोल को वाष्पीकरण के अधीन किया जाता है, तो ठोस के कण मिलते हैं और एक चिपचिपा घोल या एक संपूर्ण क्रिस्टल का निर्माण कर सकते हैं।
उदाहरण और अनुप्रयोग
-सर्दियों की एक शानदार किस्म है जिसके साथ सुपरसैचुरेटेड घोल प्राप्त किया जा सकता है। वे लंबे समय तक औद्योगिक और व्यावसायिक रूप से उपयोग किए गए हैं, और व्यापक शोध का विषय रहे हैं। अनुप्रयोगों में सोडियम सल्फेट समाधान और जलीय पोटेशियम डाइक्रोमेट समाधान शामिल हैं।
-सुपरहाइट सॉल्यूशंस द्वारा गठित सॉपरेट्रेटेड सॉल्यूशंस, जैसे शहद, अन्य उदाहरण हैं। इन कैंडीज या सिरप से खाद्य उद्योग में एक महत्वपूर्ण महत्व रखते हुए तैयार किया जाता है। यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि वे कुछ दवाओं की तैयारी में दवा उद्योग में भी लागू होते हैं।
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