Vierta los cristales de azúcar en agua y revuelva, y el azúcar se disolverá. Sigue vertiendo y revolviendo, y en cierto punto, no se disolverá más y los cristales caerán al fondo del vaso. En este punto, se dice que la solución está saturada. Pero espera, puedes disolver más cristales de azúcar calentando el agua. Cuando ha alcanzado el punto de saturación y se disuelve más azúcar, obtiene una solución sobresaturada. Puede hacer esto con sal, azúcar, cristales de acetato de sodio y cualquier otra cosa que se disuelva en agua. De hecho, ni siquiera necesita agua para crear una solución sobresaturada. Puedes hacerlo con alcohol, diluyente de pintura o cualquier otro solvente. Sin embargo, es más fácil hacerlo con agua, porque el agua es el mejor solvente del mundo.
¿Qué es una solución saturada?
El agua es uno de los compuestos químicos más interesantes e importantes que existen. Cada molécula de agua está compuesta por dos átomos de hidrógeno cargados positivamente y un átomo de oxígeno cargado negativamente. Los átomos de hidrógeno se organizan en el átomo de oxígeno mucho más grande para crear una polaridad neta de un lado de la molécula al otro. Debido a esto, las moléculas de agua forman enlaces entre sí en un proceso llamado enlace de hidrógeno.
Cuando se introduce un soluto, como el azúcar o la sal, las moléculas de agua son atraídas por los átomos y moléculas del soluto con más fuerza de lo que se atraen entre sí. Rodean las moléculas de soluto y, al hacerlo, el soluto se desintegra gradualmente. Los átomos y moléculas que lo componen se alejan, cada uno rodeado por moléculas de agua, y el soluto se disuelve. Sin embargo, si sigue agregando más soluto, eventualmente se quedará sin moléculas de agua para hacer este trabajo, y en este punto, la solución está saturada.
Cómo hacer una solución sobresaturada
La forma de hacer una solución sobresaturada es agregar calor, pero solo un poco de calor no funcionará. Tienes que calentar el agua cerca del punto de ebullición. Cuando el agua se calienta tanto, las moléculas de agua tienen más libertad para moverse y hay más espacio para las moléculas de soluto entre ellas. Puede seguir agregando sal, azúcar o cualquier otro soluto, y seguirá disolviéndose, aunque se haya alcanzado el punto de saturación. Quita el calor y deja que la solución se enfríe gradualmente, y el soluto permanecerá disuelto, al menos por un tiempo. Esta es, en esencia, la definición sobresaturada. Una solución sobresaturada es muy inestable y pueden suceder cosas extrañas.
Formación de hielo caliente, caramelo de roca y cristales
¿Alguna vez has oído hablar del hielo caliente? Se produce a partir de una solución sobresaturada de agua y cristales de acetato de sodio. Cuando introduce un solo cristal de acetato de sodio en una solución de este tipo, es como un disparador que inicia una reacción repentina en la que todo el exceso de acetato de sodio en la solución cristaliza rápidamente. Este es un proceso exotérmico que emite calor, por lo que si bien la reacción produce cristales similares al hielo, también produce calor, de ahí el nombre de hielo caliente. Para ver una demostración dramática de la formación de cristales, vierta la solución sobresaturada lentamente sobre algunos cristales sin disolver. La cristalización ocurre tan rápido que se formará una torre de cristal mientras vierte.
Un proceso similar ocurre cuando calienta el agua hasta el punto de ebullición, agrega el azúcar, deja que la solución se enfríe y suspende una cuerda en la solución. El azúcar se fusiona gradualmente en la cuerda y forma un gran cristal que puedes disfrutar como caramelo. Una palabra para los sabios: disfruta de los dulces de roca con moderación y asegúrate de cepillarte los dientes. El azúcar contribuye a la formación de caries.