Versare i cristalli di zucchero nell'acqua e mescolare, e lo zucchero si dissolverà. Continua a versare e mescolare, e ad un certo punto, non si dissolverà più e i cristalli cadranno sul fondo del bicchiere. A questo punto la soluzione si dice satura. Ma aspetta: puoi far sciogliere più cristalli di zucchero riscaldando l'acqua. Quando hai raggiunto il punto di saturazione e più zucchero si dissolve, ottieni una soluzione sovrasatura. Puoi farlo con sale, zucchero, cristalli di acetato di sodio e qualsiasi altra cosa che si dissolverà in acqua. In effetti, non hai nemmeno bisogno di acqua per creare una soluzione sovrasatura. Puoi farlo con alcool, diluente per vernici o qualsiasi altro solvente. È più facile farlo con l'acqua, però, perché l'acqua è il miglior solvente al mondo.
Che cos'è una soluzione satura?
L'acqua è uno dei composti chimici più interessanti e importanti che ci siano. Ogni molecola d'acqua è composta da due atomi di idrogeno con carica positiva e un atomo di ossigeno con carica negativa. Gli atomi di idrogeno si dispongono sull'atomo di ossigeno molto più grande per creare una polarità netta da un lato all'altro della molecola. Per questo motivo, le molecole d'acqua formano legami tra loro in un processo chiamato legame idrogeno.
Quando si introduce un soluto, come zucchero o sale, le molecole d'acqua sono attratte dagli atomi e dalle molecole di soluto più fortemente di quanto non siano attratte l'una dall'altra. Circondano le molecole di soluto e, mentre lo fanno, il soluto si disintegra gradualmente. I suoi atomi e molecole componenti si allontanano, ciascuno circondato da molecole d'acqua, e il soluto si dissolve. Se continui a mescolare più soluto, però, alla fine finisci le molecole d'acqua per fare questo lavoro e, a questo punto, la soluzione è satura.
Come fare una soluzione supersatura
Il modo per creare una soluzione sovrasatura è aggiungere calore, ma solo un po' di calore non funzionerà. Devi scaldare l'acqua vicino al punto di ebollizione. Quando l'acqua diventa così calda, le molecole d'acqua hanno più libertà di muoversi e c'è più spazio per le molecole di soluto tra di loro. Puoi continuare a mescolare sale, zucchero o qualsiasi altro soluto e continuerà a dissolversi, anche se è stato raggiunto il punto di saturazione. Togliete dal fuoco e lasciate raffreddare gradualmente la soluzione, e il soluto rimarrà sciolto, almeno per un po'. Questa è, in sostanza, la definizione sovrasatura. Una soluzione sovrasatura è altamente instabile e possono accadere cose strane.
Ghiaccio caldo, caramelle rocciose e formazione di cristalli
Hai mai sentito parlare di ghiaccio caldo? È prodotto da una soluzione supersatura di acqua e cristalli di acetato di sodio. Quando si introduce un singolo cristallo di acetato di sodio in una tale soluzione, è come un innesco che avvia una reazione improvvisa per cui tutto l'acetato di sodio in eccesso nella soluzione si cristallizza rapidamente. Questo è un processo esotermico che emette calore, quindi mentre la reazione produce cristalli simili al ghiaccio, produce anche calore, da cui il nome ghiaccio caldo. Per vedere una dimostrazione drammatica della formazione dei cristalli, versare lentamente la soluzione sovrasatura su alcuni cristalli non disciolti. La cristallizzazione avviene così rapidamente che si formerà una torre di cristallo mentre versi.
Un processo simile si verifica quando si riscalda l'acqua fino al punto di ebollizione, si aggiunge lo zucchero, si lascia raffreddare la soluzione e si sospende un filo nella soluzione. Lo zucchero si fonde gradualmente sul filo e forma un grande cristallo che puoi gustare come una caramella. Una parola per il saggio: goditi il rock candy con moderazione e assicurati di lavarti i denti. Lo zucchero contribuisce alla formazione di carie.
