Giet suikerkristallen in water en roer, en de suiker zal oplossen. Blijf schenken en roeren, en op een gegeven moment zal er niets meer oplossen en vallen de kristallen op de bodem van het glas. Op dit punt wordt gezegd dat de oplossing verzadigd is. Maar wacht even - je kunt meer suikerkristallen laten oplossen door het water te verwarmen. Wanneer je het verzadigingspunt hebt bereikt en er meer suiker oplost, krijg je een oververzadigde oplossing. Je kunt dit doen met zout, suiker, natriumacetaatkristallen en al het andere dat in water oplost. Je hebt zelfs geen water nodig om een oververzadigde oplossing te maken. Je kunt het doen met alcohol, verfverdunner of een ander oplosmiddel. Het is echter het gemakkelijkst om het met water te doen, omdat water het beste oplosmiddel ter wereld is.
Wat is een verzadigde oplossing?
Water is een van de meest interessante en belangrijke chemische verbindingen die er is. Elk watermolecuul is samengesteld uit twee positief geladen waterstofatomen en een negatief geladen zuurstofatoom. De waterstofatomen rangschikken zich op het veel grotere zuurstofatoom om een netto polariteit te creëren van de ene kant van het molecuul naar de andere. Hierdoor vormen watermoleculen bindingen met elkaar in een proces dat waterstofbinding wordt genoemd.
Wanneer je een opgeloste stof introduceert, zoals suiker of zout, worden de watermoleculen aangetrokken door de opgeloste atomen en moleculen sterker dan dat ze door elkaar worden aangetrokken. Ze omringen de opgeloste moleculen en terwijl ze dat doen, desintegreert de opgeloste stof geleidelijk. De samenstellende atomen en moleculen drijven weg, elk omgeven door watermoleculen, en de opgeloste stof lost op. Als je echter meer opgeloste stof blijft toevoegen, heb je uiteindelijk geen watermoleculen meer om dit werk te doen, en op dit punt is de oplossing verzadigd.
Hoe maak je een oververzadigde oplossing?
De manier om een oververzadigde oplossing te maken is door warmte toe te voegen, maar een beetje warmte is niet voldoende. Je moet het water tot dicht bij het kookpunt verwarmen. Als het water zo heet wordt, hebben de watermoleculen meer bewegingsvrijheid en is er meer ruimte voor opgeloste moleculen ertussen. Je kunt blijven roeren in zout, suiker of een andere opgeloste stof, en het zal blijven oplossen, ook al is het verzadigingspunt bereikt. Haal het vuur weg en laat de oplossing geleidelijk afkoelen, en de opgeloste stof zal opgelost blijven, althans voor een tijdje. Dit is in wezen de oververzadigde definitie. Een oververzadigde oplossing is zeer onstabiel en er kunnen vreemde dingen gebeuren.
Heet ijs, kandijsuiker en kristalvorming
Wel eens van heet ijs gehoord? Het wordt gemaakt uit een oververzadigde oplossing van water en natriumacetaatkristallen. Wanneer je een enkel natriumacetaatkristal in zo'n oplossing introduceert, is het als een trigger die een plotselinge reactie initieert waarbij alle overtollige natriumacetaat in oplossing snel kristalliseert. Dit is een exotherm proces dat warmte afgeeft, dus terwijl de reactie ijsachtige kristallen produceert, produceert het ook warmte, vandaar de naam heet ijs. Om een dramatische demonstratie van kristalvorming te zien, giet je de oververzadigde oplossing langzaam op een paar onopgeloste kristallen. De kristallisatie gebeurt zo snel dat er zich tijdens het gieten een kristallen toren vormt.
Een soortgelijk proces vindt plaats wanneer u water tot het kookpunt verwarmt, suiker erdoor roert, de oplossing laat afkoelen en een touwtje in de oplossing hangt. De suiker vloeit geleidelijk samen op het touwtje en vormt een groot kristal waarvan je als snoepje kunt genieten. Een wijs woord: geniet met mate van rock candy en poets je tanden. Suiker draagt bij aan de vorming van gaatjes.