過飽和溶液の作り方

砂糖の結晶を水に入れてかき混ぜると、砂糖が溶けます。 注いでかき混ぜ続けると、ある時点で溶解しなくなり、結晶がガラスの底に落ちます。 この時点で、溶液は飽和していると言われます。 しかし、待ってください。水を加熱することで、より多くの砂糖の結晶を溶かすことができます。 飽和点に到達し、より多くの砂糖が溶解すると、過飽和溶液が得られます。 これは、塩、砂糖、酢酸ナトリウムの結晶など、水に溶けるものなら何でもできます。 実際、過飽和溶液を作成するのに水さえ必要ありません。 あなたはアルコール、シンナーまたは他の溶剤でそれをすることができます。 しかし、水は世界で最高の溶媒であるため、水でそれを行うのが最も簡単です。

水は、そこにある最も興味深く重要な化合物の1つです。 各水分子は、2つの正に帯電した水素原子と負に帯電した酸素原子で構成されています。 水素原子は、はるかに大きな酸素原子上に配置され、分子の一方の側からもう一方の側に正味の極性を作成します。 このため、水分子は水素結合と呼ばれるプロセスで互いに結合を形成します。

砂糖や塩などの溶質を導入すると、水分子は溶質原子と分子に互いに引き付けられるよりも強く引き付けられます。 それらは溶質分子を取り囲み、それらがそうであるように、溶質は徐々に崩壊します。 その構成要素である原子と分子は漂流し、それぞれが水分子に囲まれ、溶質が溶解します。 しかし、より溶質で攪拌し続けると、最終的にこの作業を行うための水分子が不足し、この時点で溶液は飽和します。

過飽和溶液を作る方法は熱を加えることですが、ほんの少しの熱ではうまくいきません。 水を沸点近くまで加熱する必要があります。 水がこれほど熱くなると、水分子はより自由に動き回ることができ、それらの間に溶質分子のためのより多くのスペースがあります。 塩、砂糖、その他の溶質で攪拌を続けると、飽和点に達しても溶解し続けます。 熱を取り除き、溶液を徐々に冷まします。そうすれば、溶質は少なくともしばらくの間溶解したままになります。 これは、本質的に、過飽和の定義です。 過飽和溶液は非常に不安定であり、奇妙なことが起こる可能性があります。

熱い氷について聞いたことがありますか？ これは、水と酢酸ナトリウムの結晶の過飽和溶液から生成されます。 このような溶液に単一の酢酸ナトリウム結晶を導入すると、それは突然の反応を開始するトリガーのようなものであり、それによって溶液中の過剰な酢酸ナトリウムがすべて急速に結晶化します。 これは熱を発する発熱過程であるため、反応によって氷のような結晶が生成されると同時に、熱も生成されるため、ホットアイスと呼ばれています。 結晶形成の劇的なデモンストレーションを見るには、過飽和溶液をいくつかの溶解していない結晶にゆっくりと注ぎます。 結晶化は非常に速く起こるので、注ぐと結晶塔が形成されます。

同様のプロセスは、水を沸点まで加熱し、砂糖を入れてかき混ぜ、溶液を冷まして、溶液にひもを吊るすときに発生します。 砂糖は徐々に糸に合体し、キャンディーとして楽しめる大きな結晶を形成します。 賢明な一言：適度に氷砂糖を楽しんでください、そしてあなたの歯を磨くことを忘れないでください。 砂糖は虫歯の形成に寄与します。