定義上、過飽和溶液 溶媒が保持できるよりも多くの溶質を含む化学溶液です。言い換えれば、過飽和溶液は、飽和溶液よりも多くの溶質を溶解しています。過飽和溶液を形成するプロセスは、過飽和と呼ばれます .通常、過飽和は液体溶媒に溶解した固体溶質を伴いますが、この用語は液体および気体混合物中の気体にも適用されます。ここでは、過飽和溶液の作成方法、例、および過飽和のいくつかの使用について説明します。
過飽和溶液の作り方
過飽和はすべて溶解度に関するものです。飽和溶液には、溶媒に溶解して平衡に達する最大量の溶質が含まれています。過飽和溶液には、さらに溶解した溶質が含まれています。基本的に、溶媒中の溶質の溶解度を制御することにより、過飽和溶液を作成します。溶解度はいくつかの要因に依存しますが、最も簡単に制御できるのは温度です。
通常、溶解度は温度とともに増加します。したがって、溶液を加熱し、より多くの溶質を溶解し、得られた過飽和溶液を慎重に冷却します.これは、アイスキャンディーや硫酸銅の結晶など、水溶液から結晶を成長させるときに人々が使用するプロセスです.
あまり一般的ではありませんが、溶解度は温度とともに低下します。たとえば、硫酸ナトリウムまたはグラウバー塩 (Na2 SO4 ) 少ない 温度が上昇すると（特定の温度範囲で）溶解します。このような場合、溶液を温めると飽和溶液から過飽和溶液に変化します。
設定された条件下で濃度を維持するという点で準安定状態にある過飽和溶液ですが、実際には平衡状態ではありません。溶液が相変化に必要な熱力学的障壁を克服すると、過飽和から飽和に移行します。一部の過飽和溶液は、乱されると自然に結晶化します。多くの場合、種結晶を過飽和溶液に添加すると、結晶化が誘発されます。
結晶化は、溶液の濃度を平衡点まで下げるだけであることを覚えておいてください。これは飽和溶液です。したがって、結晶化によって溶液からすべての溶質を除去することはできません。
気体を含む溶液の場合、過飽和にはしばしば圧力が伴います。圧力を上げると、一般に溶解度が上がります。慎重に圧力を解放すると、過飽和溶液が可能になります。
過飽和溶液の例
それらは安定していないため、過飽和溶液はまれだと思うかもしれません。ただし、日常の世界にはいくつかの例があります。
- 澄んだはちみつの糖分は過飽和です。結晶は室温でゆっくりと形成される傾向がありますが、蜂蜜を冷蔵すると砂糖を溶液からすばやく取り除くことができます.
- 溶質を水に溶かして成長させた結晶は、過飽和に依存しています。最初のステップは、固形物をぬるま湯またはお湯に溶かすことです。溶液が室温まで冷えると、過飽和になります。種結晶を添加すると、結晶成長が促進されます。そうしないと、容器表面の欠陥や溶液中のわずかな不純物が核生成サイトとして機能します。
- 二酸化炭素はソフトドリンクで過飽和です。この場合、圧力により、通常溶解するよりも多くの二酸化炭素が溶媒 (水) に押し込まれます。缶を開けると、圧力が解放され、溶解した二酸化炭素の一部が気泡として排出されます。
- 同様に、血液中に溶解したガスが深部で過飽和状態になると、減圧症または「曲がり」が発生します。ゆっくりと減圧することで、溶存ガスが泡に変わるのを防ぎます。
- 集中豪雨は、空気中の水分の過飽和によって発生します。温度または圧力の変化は、水蒸気から液体の水への変換を引き起こします。
過飽和溶液の使用
過飽和には、面白い用途と実用的な用途の両方があります。
- 楽しみと結晶構造の研究の両方で結晶成長を可能にします。
- 過飽和溶液からの結晶化は、結晶が多くの汚染物質を排除するため、化学的純度を高める 1 つの方法です。
- 一部の薬物は、正確な投与を可能にするため、または水への溶解度が低い薬物を送達するために、溶媒で過飽和になっています。
- 水中の酸素過飽和の研究は、光合成活動と生態系の健全性の指標となります。
参考文献
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