
【醫】 supersaturated
過飽和(supersaturated)是物理化學領域的核心概念,指溶液、氣體或固體系統中溶質濃度超過該條件下理論溶解度的特殊狀态。根據《現代漢語詞典》第7版的定義,該詞描述"物質在溶液中含量超過正常溶解度的現象",其英文術語supersaturated源自拉丁語前綴super-(超過)與saturatus(飽和)的組合。
從熱力學角度分析,過飽和體系屬于亞穩态(metastable state),需滿足兩個必要條件:①系統溫度或壓力變化導緻溶解度突變;②溶質未及時析出形成新相。這種現象常見于結晶實驗中,例如将高溫硫酸鈉溶液緩慢冷卻至室溫時,若無晶核存在,溶液可長時間維持過飽和狀态。
牛津大學出版社《化學術語詞典》指出,過飽和現象的實際應用包括:①人工降雨中幹冰促雲層過冷水結晶;②制藥工業控制藥物結晶粒度;③地礦學中寶石自然形成過程。這些應用均需精确控制相變條件以避免自發結晶。
需特别注意,過飽和狀态具有動力學不穩定性,輕微擾動或引入雜質都可能引發結晶。根據吉布斯自由能理論,該狀态可表示為:
$$ ΔG = γA - VΔμ $$
其中γ為表面張力,A為界面面積,V為體積,Δμ為化學勢差。該公式解釋了晶核形成能壘的存在原因。
過飽和是指溶液或氣體中的溶質濃度超過其在該條件下的正常溶解度或飽和狀态,但仍未析出溶質的不穩定現象。以下是詳細解釋:
基本定義
在一定溫度、壓力下,當溶質濃度超過該條件下的溶解度時,溶液即處于過飽和狀态。例如,室溫下食鹽的溶解度約為36g/100mL水,若濃度超過此值且溶質未析出,則為過飽和溶液。
形成原因
不穩定性與析出條件
過飽和溶液極不穩定,輕微擾動(如攪拌、震動)或加入晶種會立即引發結晶,恢複為飽和狀态。例如,搖晃含過量糖的溶液會迅速析出糖晶體。
擴展應用與類比
與飽和狀态的區别
飽和溶液處于動态平衡(溶解與析出速率相等),而過飽和是暫時失衡的高濃度狀态。
總結來看,過飽和是熱力學上的亞穩态,常見于實驗室結晶操作或自然現象(如雲層降雨需凝結核)。需注意其不穩定性,實際應用中需謹慎控制條件。
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