Πώς να φτιάξετε ένα υπερκορεσμένο διάλυμα

Ρίχνουμε κρύσταλλα ζάχαρης σε νερό και ανακατεύουμε και η ζάχαρη διαλύεται. Συνεχίστε να ρίχνετε και ανακατεύετε, και σε ένα ορισμένο σημείο, δεν θα διαλύονται πλέον και οι κρύσταλλοι θα πέσουν στο κάτω μέρος του γυαλιού. Σε αυτό το σημείο, το διάλυμα λέγεται κορεσμένο. Περιμένετε - μπορείτε να πάρετε περισσότερους κρυστάλλους ζάχαρης για να διαλυθούν θερμαίνοντας το νερό. Όταν φτάσετε στο σημείο κορεσμού και διαλυθεί περισσότερη ζάχαρη, παίρνετε μια υπερκορεσμένη λύση. Μπορείτε να το κάνετε με αλάτι, ζάχαρη, κρυστάλλους οξικού νατρίου και οτιδήποτε άλλο θα διαλυθεί στο νερό. Στην πραγματικότητα, δεν χρειάζεστε καν νερό για να δημιουργήσετε μια υπερκορεσμένη λύση. Μπορείτε να το κάνετε με αλκοόλ, αραιωτικό βαφής ή οποιοδήποτε άλλο διαλύτη. Ωστόσο, είναι ευκολότερο να το κάνετε με νερό, επειδή το νερό είναι ο καλύτερος διαλύτης στον κόσμο.

Το νερό είναι μια από τις πιο ενδιαφέρουσες και σημαντικές χημικές ενώσεις που υπάρχει. Κάθε μόριο νερού αποτελείται από δύο θετικά φορτισμένα άτομα υδρογόνου και ένα αρνητικά φορτισμένο άτομο οξυγόνου. Τα άτομα υδρογόνου τακτοποιούνται στο πολύ μεγαλύτερο άτομο οξυγόνου για να δημιουργήσουν καθαρή πολικότητα από τη μία πλευρά του μορίου στην άλλη. Εξαιτίας αυτού, τα μόρια νερού σχηματίζουν δεσμούς μεταξύ τους σε μια διαδικασία που ονομάζεται σύνδεση υδρογόνου.

Όταν εισάγετε μια διαλυμένη ουσία, όπως ζάχαρη ή αλάτι, τα μόρια του νερού προσελκύονται στα άτομα της διαλυμένης ουσίας και τα μόρια πιο έντονα από αυτά που έλκονται μεταξύ τους. Περιβάλλουν τα μόρια της διαλυμένης ουσίας, και όπως κάνουν, η διαλυμένη ουσία σταδιακά διαλύεται. Τα συστατικά του άτομα και μόρια απομακρύνονται, το καθένα περιβάλλεται από μόρια νερού και η διαλυμένη ουσία διαλύεται. Αν συνεχίζετε να αναδεύετε με περισσότερη διαλυμένη ουσία, τελικά θα εξαντληθούν τα μόρια του νερού για να κάνετε αυτό το έργο, και σε αυτό το σημείο, η λύση είναι κορεσμένη.

Ο τρόπος για να φτιάξετε μια υπερκορεσμένη λύση είναι να προσθέσετε θερμότητα, αλλά λίγη θερμότητα δεν θα κάνει τη δουλειά. Πρέπει να θερμάνετε το νερό κοντά στο σημείο βρασμού. Όταν το νερό ζεσταίνεται, τα μόρια του νερού έχουν μεγαλύτερη ελευθερία να κινούνται και υπάρχει περισσότερος χώρος για μόρια διαλυμένης ουσίας μεταξύ τους. Μπορείτε να συνεχίσετε να ανακατεύετε σε αλάτι, ζάχαρη ή οποιαδήποτε άλλη διαλυμένη ουσία και θα συνεχίσει να διαλύεται, παρόλο που έχει φτάσει το σημείο κορεσμού. Αφαιρέστε τη φωτιά και αφήστε το διάλυμα να κρυώσει σταδιακά, και η διαλυμένη ουσία θα παραμείνει διαλυμένη, τουλάχιστον για λίγο. Αυτός είναι ουσιαστικά ο υπερκορεσμένος ορισμός. Μια υπερκορεσμένη λύση είναι εξαιρετικά ασταθής και μπορεί να συμβούν περίεργα πράγματα.

Έχετε ακούσει ποτέ για ζεστό πάγο; Παράγεται από ένα υπερκορεσμένο διάλυμα νερού και κρυστάλλων οξικού νατρίου. Όταν εισάγετε έναν μόνο κρύσταλλο οξικού νατρίου σε ένα τέτοιο διάλυμα, είναι σαν μια σκανδάλη που ξεκινά μια ξαφνική αντίδραση με την οποία κρυσταλλώνεται γρήγορα όλη η περίσσεια οξικού νατρίου στο διάλυμα. Πρόκειται για μια εξώθερμη διαδικασία που εκπέμπει θερμότητα, οπότε ενώ η αντίδραση παράγει κρύσταλλα σαν πάγο, παράγει επίσης θερμότητα, εξ ου και το όνομα ζεστό πάγο. Για να δείτε μια δραματική επίδειξη σχηματισμού κρυστάλλων, ρίξτε το υπερκορεσμένο διάλυμα αργά σε μερικούς αδιάλυτους κρυστάλλους. Η κρυστάλλωση συμβαίνει τόσο γρήγορα που θα σχηματιστεί ένας κρυσταλλικός πύργος καθώς χύνετε.

Μια παρόμοια διαδικασία συμβαίνει όταν θερμαίνετε νερό στο σημείο βρασμού, ανακατεύετε τη ζάχαρη, αφήνετε το διάλυμα να κρυώσει και αιωρείται μια χορδή στο διάλυμα. Η ζάχαρη συγκεντρώνεται σταδιακά στη χορδή και σχηματίζει ένα μεγάλο κρύσταλλο που μπορείτε να απολαύσετε ως καραμέλα. Μια λέξη στους σοφούς: Απολαύστε γλυκιά καραμέλα με μέτρο και φροντίστε να βουρτσίζετε τα δόντια σας. Η ζάχαρη συμβάλλει στο σχηματισμό κοιλοτήτων.