둘 이상의 순수한 물질이 함께 혼합 될 때, 결과는 분자 적으로 균질 한 혼합물이며, 그 함량은 특정 파라미터 내에서 변할 수있다. 용질 및 용매는 용액에서 두 가지 성분 (물질)입니다. 용액의 생산은 둘 이상의 화학 물질이 결합 될 때마다 발생합니다. 용액 및 용액 자체에 용해 된 용매의 양에 기초합니다. 세 가지 범주로 분류 할 수 있습니다. 불포화 용액, 포화 용액 및 과포화 용액이 세 가지 유형입니다.
불포화 솔루션 :
불포화 솔루션은 더 많은 용질을 쉽게 용해시킬 수있는 용액이며, 이는 포화되지 않았 음을 나타냅니다.
포화 용액 :
포화 용액은 추가 용질을 첨가 할 수없는 용액입니다.
과포화 솔루션 :
과포화 용액의 정의는 포화 용액의 제조에 필요한 것보다 더 용해 된 용질을 갖고 포화 용액을 가열하고 잉여 용질을 첨가 한 다음 부드럽게 차가워서 만들어집니다. 또한, 더 적은 용질 결정으로 과포화 용액을 파종함으로써, 과량의 용해 된 용질은 결정화 될 것이다.
예를 들어, 설탕 결정의 미세한 작물의 생성은 팬 끓는 물체입니다. 성장 공정 동안 결정화 속도에 대한 제어를 유지하는 것은이 목표를 달성하기위한 중요한 조건입니다. 일반적으로, 용액에서 유지되는 결정 표면은 용액의 농도가 포화 농도보다 높게 유지되는 경우에만 성장할 것이다. 과포화는 그러한 솔루션을 설명하는 데 사용되는 용어입니다.
위상 변화에서의 과포화 (결정화 및 응축) :
- 모든 시스템의 물리적 및 화학적 공정은 새로운 단계의 3 차원 3D 핵의 합성을 통해 증기 용융 또는 용액 단계에서 발생합니다.
- 핵의 생산은 시스템의 자유 에너지의 변화와 관련이 있습니다. 열역학적으로 상상할 수 있더라도, 새로운 단계의 핵은 시스템이 과포화 되 자마자 균질 한 시스템에서 형성되지 않습니다.
- 이 시스템은 평형 상태의 최소 자유 에너지를 달성하지 않고 해당 상태에서 지속될 수있는 경우 준 안정 평형 상태로 간주됩니다. 다시 말해서, 그러한 경우에, 새로운 단계의 핵 생성은 일정 기간 후에 발생하며, 그 길이는 시스템 온도 및 압력, 핵 생성 단계 이외의 화학 단계의 존재 및 증가 된 과포화 수준의 존재에 의해 결정되며, 이는 새로운 단계의 핵 생성을 촉진합니다. . 그러나
- 그러나 새로운 상이 즉시 핵 모양이되면 항상 과포화 수준이 있습니다. 그때 새로운 단계가 나타날 때입니다.
- 이 과포화 수준은 준 안정 폭을 확립하고 준 안정 평형 조건의 상한에 해당합니다.
과포화 솔루션의 적용 :
- 액체 용매에 용해 된 고체 용질의 용액이 포화 될 때 그것은 열역학적 평형에있다. 결정화하기 위해서는 시스템의 상태가 비평 형 상태로 변경되어야하며, 여기서 용액의 용질 농도는 주어진 용액 환경에서 평형 농도를 초과합니다. 과포화 된 솔루션은 평형 외 상태에있는 솔루션입니다. 과포화 솔루션을 생성하는 가장 간단한 기술은 그것을 식히는 것입니다.
- 지점 A에서 솔루션이 먼저 준비됩니다. 차가워지면이 용액은 포화 선을 가로 질러 포화됩니다. 포화 선을지나 B 지점으로 냉각되면 상처가 발생합니다. 그러나 솔루션이 과포화되어 있다고해서 즉시 결정화 될 것임을 나타내지 않습니다. 전이성은 과포화 솔루션의 특성입니다. 이것은 위상 전이를 완료하기 위해서는 자유 에너지 장벽을 극복해야 함을 나타냅니다.
결론 :
과포화 연구는 대기 연구와도 관련이 있습니다. 대기 중에 과포화의 존재는 1940 년대 이후로 알려져 있습니다. 물이 과포화되면, 대류권에서 얼음 격자가 형성되는 것이 일반적입니다. 대류권 상황에서는 포화 상태의 물 입자는 얼음을 생산하지 않습니다. 물 분자는 포화 압력으로 자체적으로 얼음 격자를 형성하지 않습니다. 이들은 액체 물 분자의 응축 또는 대기업이 얼어 붙기 위해 표면이 필요하다. 이러한 요인으로 인해 대기의 얼음 위의 상대적 습도는 100%를 초과 할 수 있으며, 이는 과포화가 발생했음을 나타냅니다.
