Hæld sukkerkrystaller i vand og rør, og sukkeret opløses. Bliv ved med at hælde og røre, og på et bestemt tidspunkt opløses ikke mere, og krystallerne falder til bunden af glasset. På dette tidspunkt siges løsningen at være mættet. Men vent - du kan få flere sukkerkrystaller til at opløse ved opvarmning af vandet. Når du har nået mætningspunktet, og mere sukker opløses, får du en overmættet opløsning. Du kan gøre dette med salt, sukker, natriumacetatkrystaller og alt andet, der opløses i vand. Faktisk behøver du ikke engang vand for at skabe en overmættet løsning. Du kan gøre det med alkohol, maling fortynder eller ethvert andet opløsningsmiddel. Det er dog nemmest at gøre det med vand, fordi vand er det bedste opløsningsmiddel i verden.
Hvad er en mættet løsning?
Vand er en af de mest interessante og vigtige kemiske forbindelser, der findes. Hvert vandmolekyle er sammensat af to positivt ladede brintatomer og et negativt ladet iltatom. Brintatomerne arrangerer sig på det meget større iltatom for at skabe en nettopolaritet fra den ene side af molekylet til den anden. På grund af dette danner vandmolekyler bindinger med hinanden i en proces kaldet hydrogenbinding.
Når du introducerer et opløst stof, såsom sukker eller salt, tiltrækkes vandmolekylerne til de opløste atomer og molekyler stærkere, end de tiltrækkes af hinanden. De omgiver de opløste molekyler, og som de gør, opløses opløsningen gradvist. Dens komponentatomer og molekyler glider væk, hver omgivet af vandmolekyler, og det opløste stof opløses. Hvis du fortsætter med at røre i mere opløst stof, løber du til sidst tør for vandmolekyler for at udføre dette arbejde, og på dette tidspunkt er opløsningen mættet.
Hvordan man laver en overmættet opløsning
Måden at fremstille en overmættet løsning på er at tilføje varme, men bare lidt varme gør ikke jobbet. Du skal opvarme vandet tæt på kogepunktet. Når vandet bliver så varmt, har vandmolekylerne mere frihed til at bevæge sig, og der er mere plads til opløste molekyler imellem dem. Du kan fortsætte med at røre i salt, sukker eller enhver anden opløsningsmiddel, og det vil fortsætte med at opløses, selvom mætningspunktet er nået. Fjern varmen og lad opløsningen gradvis afkøle, og det opløste stof forbliver opløst, i det mindste et stykke tid. Dette er i det væsentlige den overmættede definition. En overmættet løsning er yderst ustabil, og der kan ske mærkelige ting.
Hot Ice, Rock Candy og Crystal Formation
Har du nogensinde hørt om varm is? Det er fremstillet af en overmættet opløsning af vand og natriumacetatkrystaller. Når du indfører en enkelt natriumacetatkrystal i en sådan opløsning, er det som en trigger, der initierer en pludselig reaktion, hvorved alt det overskydende natriumacetat i opløsning hurtigt krystalliserer. Dette er en eksoterm proces, der afgiver varme, så mens reaktionen producerer islignende krystaller, producerer den også varme, deraf navnet hot ice. For at se en dramatisk demonstration af krystaldannelse, hæld den overmættede opløsning langsomt på et par uopløste krystaller. Krystallisationen sker så hurtigt, at der dannes et krystaltårn, når du hælder.
En lignende proces opstår, når du opvarmer vand til kogepunktet, omrører sukker, lader opløsningen køle af og suspenderer en streng i opløsningen. Sukkeret smelter gradvist sammen på snoren og danner en stor krystal, som du kan nyde som slik. Et ord til de kloge: Nyd rock candy i moderation, og sørg for at børste tænderne. Sukker bidrager til dannelsen af hulrum.