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용액 평형과 포화
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고체 용질이 용매에 용해되면 시간이 지남에 따라 용액 내 용질 분자의 농도가 증가합니다. 이로부터 일부 용질 분자가 충돌하고 재결합하여 결정체를 형성할 가능성이 증가됩니다. 재결정화 및 용해는 경쟁적인 두 프로세스입니다.용질이 용해되기 시작하면 용해 속도가 재결정화 속도보다 훨씬 큽니다. 용해된 용질의 농도가 증가함에 따라 재결정화 속도가 증가합니다. 용해 속도가 재결정화 속도와 동일할 때 동적 평형이 설정됩니다.동적 평형 상태의 용액을 포화 용액이라고 합니다. 이 용액에 용질을 추가하면 여전히 용해되지 않은 상태로 남아 있습니다. 반대로 포화 용액을 형성하는 데 필요한 양보다 적은 양을 포함하는 모든 용액을 불포화 용액이라고 하며 더 많은 용질을 용해할 수 있는 용량을 가지고 있습니다.포화 용액이 가열되면 용질이 더 많이 용해될 수 있습니다. 용액이 천천히 냉각되여 방해되지 않고 방치될 때 용액이 평형량 이상의 용질을 포함하는 과포화 용액을 형성합니다. 이러한 과포화 용액은 불안정하며 초과된 용질은 종종 침전됩니다.만약 소량의 용질을 과포화 용액에 첨가하면 결정 고체는 과잉 용질이 다시 배열되고 결정체를 형성하기 위한 형판 역할을 합니다. 새로 형성된 결정이 바닥에 증착하면 포화 용액이 안정적으로 유지되고 동적 평형이 다시 설정됩니다.
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용액 평형과 포화
소량의 설탕을 물 한 잔에 넣고 모든 설탕이 녹을 때까지 저어준 다음 조금 더 추가한다고 상상해 보십시오. 용액의 당 농도가 자연 한계에 도달할 때까지 이 과정을 반복할 수 있으며, 주로 솔루트-솔루트, 솔벤트 용매 및 용매 용매 매력력의 상대적 강점에 의해 결정되는 한계입니다. 솔루션을 얼마나 오래 저어주든 녹지 않은 설탕이 남아 있기 때문에 이 한계에 도달했다고 확신할 수 있습니다. 이 시점에서 용액의 설탕 농도는 용해도라고합니다.
특정 용매에서 용해도는 용해 공정이 평형에 있을 때 주어진 조건하에서 달성될 수 있는 최대 농도이다.
솔루트의 농도가 용해도와 같을 때, 용액은 그 용성으로 포화된 것으로 전해집니다. 솔루트의 농도가 용해도보다 적으면 용액이 불포화된 것으로 전해집니다. 비교적 낮은 농도의 솔루트를 함유한 용액은 희석이라고 하며, 상대적으로 높은 농도를 가진 용액을 농축이라고 한다.
용액은 용해도를 초과하는 용액을 제조할 수 있다. 이러한 솔루션은 과포화라고하며, 그들은 nonequilibrium 상태의 흥미로운 예입니다. 예를 들어, 아직 “평평하게 간” 개방형 용기의 탄산 음료는 이산화탄소 가스로 과포화됩니다. 주어진 시간, CO2 농도 는 그것의 용해도에 도달할 때까지 감소 합니다.
Suggested Reading
- Husband, Tom. "The sweet science of candymaking." ChemMatters 10, no. 11 (2014): 5-8.
- Fischinger, Andrew J. "A flotation method for growing large single crystals." Journal of Chemical Education 46, no. 8 (1969): 486.