Wann ist eine Lösung übersättigt?

Wann ist eine Lösung übersättigt?

Eine Lösung gilt als übersättigt, wenn sie mehr gelösten Stoff enthält, als es ihr thermodynamischer Gleichgewichtszustand zulässt. Anders ausgedrückt: Eine übersättigte Lösung enthält eine höhere Konzentration des gelösten Stoffes als bei der Sättigungskonzentration.

Einfach ausgedrückt, kann eine Lösung durch vorsichtiges Abkühlen einer gesättigten Lösung übersättigt werden, bevor sich der überschüssige gelöste Stoff ablagert und ein stabiles Gleichgewicht herstellt.

Entstehung der Übersättigung

Eine Lösung wird in der Regel durch die Auflösung eines festen Stoffes in einem Lösungsmittel gebildet. Wenn mehr gelöster Stoff hinzugefügt wird, nimmt seine Konzentration in der Lösung zu. Wenn die Konzentration die Sättigungskonzentration überschreitet, wird die Lösung als übersättigt bezeichnet.

Bei einer gesättigten Lösung befinden sich der gelöste Stoff und das Lösungsmittel im thermodynamischen Gleichgewicht. Das bedeutet, dass die Auflösungsrate des gelösten Stoffes gleich seiner Ausfällungsrate ist und somit eine Nettoänderung der Konzentration verhindert wird.

Eine übersättigte Lösung ist ein instabiler Zustand. Um das Gleichgewicht wiederherzustellen, kristallisiert der überschüssige gelöste Stoff aus der Lösung aus. Dieser Prozess wird als Kristallisation bezeichnet und führt zur Bildung von Feststoffpartikeln in der Lösung.

Faktoren, die die Übersättigung beeinflussen

Die Übersättigung kann durch verschiedene Faktoren beeinflusst werden, darunter:

• Temperatur: Eine höhere Temperatur erhöht die Löslichkeit des gelösten Stoffes. Daher sinkt die Sättigungskonzentration mit steigender Temperatur.
• Druck: Ein höherer Druck erhöht die Löslichkeit von Gasen in Flüssigkeiten.
• Mischgeschwindigkeit: Eine schnelle Mischgeschwindigkeit kann zu einer Übersättigung führen, da der gelöste Stoff nicht genügend Zeit hat, sich im Lösungsmittel zu verteilen.
• Oberflächenbeschaffenheit: Das Vorhandensein von Verunreinigungen oder Unebenheiten auf der Oberfläche des gelösten Stoffes kann die Kristallisation fördern.
• Art des gelösten Stoffes und des Lösungsmittels: Die Löslichkeit verschiedener Stoffe variiert je nach ihrer chemischen Struktur und Wechselwirkung mit dem Lösungsmittel.

Anwendungen der Übersättigung

Die Übersättigung hat verschiedene praktische Anwendungen, darunter:

• Kristallisation: Die gezielte Herstellung von Kristallen für verschiedene Zwecke wie Elektronik und Pharmazie.
• Fällung: Die Entfernung unerwünschter Verunreinigungen aus Lösungen.
• Inosithexahydrat: Erzeugung von “Instant Ice” durch vorsichtiges Abkühlen einer übersättigten Inosithexahydratlösung.
• Stickoxyde: Entfernung von Stickoxiden aus Abgasen durch Einspritzen eines übersättigten Harnstoff-Wasser-Gemisches.

Fazit

Eine übersättigte Lösung ist ein instabiler Zustand, in dem eine Lösung mehr gelösten Stoff enthält, als es ihr thermodynamischer Gleichgewichtszustand zulässt. Dieser Zustand kann durch vorsichtiges Abkühlen einer gesättigten Lösung erreicht werden, bevor der überschüssige Stoff auskristallisiert. Die Übersättigung wird durch verschiedene Faktoren beeinflusst und hat vielfältige praktische Anwendungen in Bereichen wie Kristallisation, Fällung und Emissionskontrolle.