Doymamış, Doymuş ve Aşırı Doymuş Çözeltiler

Oda sıcaklığında bir kaşık şeker bir bardak suya atılıp karıştırıldığında şekerin hızla çözündüğü gözlemlenir. Daha fazla şeker eklendikçe çözünme devam eder; ancak bir noktadan sonra çözünmüş şeker molekülleri birbirleriyle, su molekülleriyle ve çözünmemiş katı şeker parçacıklarıyla çarpışır. Bu çarpışmalar sonucu bazı çözünmüş moleküller birleşerek katı şeker parçacıkları oluşturur ve çökmeye başlar; bu noktadan sonra daha fazla şekerin çözünmesi mümkün olmaz.

Çözünen Madde Miktarına Göre Sınıflandırma

Doymamış Çözelti: Belirli sıcaklık ve basınçta çözebileceği miktardan daha az maddeyi çözmüş olan çözeltiye doymamış çözelti denir.

Doymuş Çözelti: Belirli sıcaklık ve basınçta çözebileceği kadar maddeyi çözmüş olan çözeltiye doymuş çözelti denir. Aynı sıcaklıkta doymuş bir çözeltiye aynı çözünen maddeden eklenirse çözünme olmaz ve çözeltinin derişimi değişmez. Katısı ile dengede olan çözeltiler doymuş çözeltilerdir. Birbiriyle her oranda karışan sıvılarla doymuş çözelti hazırlanmaz (örneğin etil alkol ve su ile hazırlanmış çözelti hiçbir zaman "doymuş çözelti" olarak adlandırılmaz, çünkü bu iki sıvı sınırsız oranda karışabilir).

Aşırı Doymuş Çözelti: Belirli sıcaklık ve basınçta çözebileceğinden daha fazla maddeyi çözmüş olan çözeltiye aşırı doymuş çözelti denir.

Aşırı Doymuş Çözelti Nasıl Hazırlanır?

Örneğin aşırı doymuş sodyum sülfat (Na₂SO₄) çözeltisi elde etmek için önce belirli bir sıcaklıkta çözünmemiş katısı bulunan doymuş Na₂SO₄ çözeltisi hazırlanır. Daha sonra çözelti ısıtılır; ısıtıldığında daha fazla Na₂SO₄ çözünür. Bu çözelti soğumaya bırakılıp ilk sıcaklığa döndürüldüğünde, fazladan çözünen Na₂SO₄'ün çökmediği görülür — bu çözelti artık aşırı doymuş hâle gelmiştir. Aşırı doymuş çözelti kararsızdır; basit bir etkiyle sallanırsa ya da çözünen eklenirse, fazla eklenmiş miktar hemen çöker.

Doymuş ve Aşırı Doymuş Çözeltilerin Karşılaştırılması

Örnek: Glikoz Çözeltisinin Isıtılıp Soğutulması

Glikozun çözünürlüğü 25°C'de 91 g/100 g su, 50°C'de 244 g/100 g su'dur. 25°C'de 100 g suya 100 g glikoz eklenerek bir çözelti hazırlanır.

İlk durum (25°C, 100 g glikoz): 25°C'deki çözünürlük 91 g/100 g su olduğundan, 100 g glikozun 91 g'ı çözünür, 9 g dipte çökelek olarak kalır. Bu, katısı ile dengede olan bir doymuş çözeltidir.

Çözelti 50°C'ye ısıtılır: 50°C'deki çözünürlük 244 g/100 g su olduğundan, dipteki 9 g glikoz da tamamen çözünür (100 g < 244 g). Bu durumda çözelti artık doymamış çözeltidir (çözebileceğinden daha az madde çözünmüş durumda).

Çözelti tekrar 25°C'ye soğutulur: Bu noktada çözeltide hâlâ 100 g glikoz çözünmüş hâldedir, ancak 25°C'deki çözünürlük sınırı yalnızca 91 g/100 g su'dur. Eğer dışarıdan bir müdahale (sallama, tohumlama vb.) olmazsa, fazla çözünen 9 g glikoz hemen çökmeyebilir; bu durumda çözelti aşırı doymuş hâle gelir.

50°C'de tam olarak doymuş bir çözelti hazırlamak için 100 g suya eklenmesi gereken glikoz miktarı, o sıcaklıktaki çözünürlüğe eşit olmalıdır: 244 g.

Çözünürlük Grafiği Üzerinde Çözelti Türlerinin Gösterimi

Bir sıcaklık-çözünürlük grafiğinde, doygunluk eğrisinin üzerindeki noktalar (eğriye tam denk gelen noktalar, örneğin A ve B) doymuş çözeltileri temsil eder; eğrinin üstünde kalan bir nokta (örneğin C) aşırı doymuş çözeltiyi, eğrinin altında kalan bir nokta (örneğin D) ise doymamış çözeltiyi temsil eder. D noktasındaki bir çözeltiyi doymuş hâle getirmek için ya çözeltiye sabit sıcaklıkta çözünen madde ilave edilebilir ya da çözeltinin sıcaklığı, o derişimdeki çözünürlüğün eğriye denk geldiği sıcaklığa kadar azaltılabilir.

Özet

• Doymamış çözelti, çözebileceğinden az madde içerir; doymuş çözelti tam olarak çözebileceği kadar madde içerir (katısıyla dengededir); aşırı doymuş çözelti ise normalde çözebileceğinden fazla madde içeren, kararsız bir çözeltidir.
• Aşırı doymuş çözelti tipik olarak önce doymuş çözelti ısıtılıp daha fazla madde çözülerek, sonra dikkatlice (sarsmadan) soğutularak hazırlanır; küçük bir dış etki (sallama, kristal tohumu eklenmesi) fazla çözünen kısmın aniden çökmesine neden olur.
• Glikoz örneğinde olduğu gibi, aynı miktarda çözünen madde içeren bir çözelti, sıcaklığa bağlı olarak doymuş, doymamış veya aşırı doymuş olarak sınıflandırılabilir; bu sınıflandırma her zaman o sıcaklıktaki çözünürlük değeriyle karşılaştırma yapılarak belirlenir.