Características da solução supersaturada, como ela é preparada e exemplos

O solução supersaturada é aquele em que o solvente se dissolveu mais soluto do que pode dissolver no equilíbrio de saturação. Todos têm em comum o equilíbrio de saturação, com a diferença de que em algumas soluções isso é alcançado em concentrações mais baixas ou mais altas de soluto.

O soluto pode muito bem ser um sólido, como açúcar, amido, sais, etc .; ou um gás, como CO₂ em bebidas carbonatadas. Aplicando um raciocínio molecular, moléculas de solvente cercam as do soluto e procuram abrir espaço entre si para acomodar mais quantidade de soluto.

Assim, chega um momento em que a afinidade solvente-soluto não consegue superar a falta de espaço, estabelecendo o balanço de saturação entre o cristal e seu entorno (a solução). Neste ponto, não importa o quanto os cristais são moídos ou mexidos: o solvente não pode mais dissolver mais soluto.

Como "forçar" o solvente a dissolver mais soluto? Através de um aumento de temperatura (ou pressão, no caso de gases). Desta forma, as vibrações moleculares aumentam e o cristal começa a produzir mais de suas moléculas para a solução, até que se dissolva completamente; é aqui que a solução é supostamente saturada.

A imagem superior mostra uma solução supersaturada de acetato de sódio, cujos cristais são o produto da restauração do equilíbrio de saturação.

Índice

• 1 Aspectos teóricos
  • 1.1 Saturação
  • 1.2 Sobre saturação
• 2 características
• 3 Como está preparado?
• 4 Exemplos e aplicações
• 5 referências

Aspectos teóricos

Saturação

As soluções podem ser formadas por uma composição que inclui os estados da matéria (sólido, líquido ou gasoso); no entanto, eles sempre têm uma fase única.

Quando o solvente não consegue dissolver o soluto completamente, outra fase é observada como conseqüência. Este fato reflete o equilíbrio de saturação; Mas o que é esse equilíbrio?

Íons ou moléculas interagem para formar cristais, ocorrendo mais provavelmente, pois o solvente não pode mantê-los separados por mais tempo.

Na superfície do vidro, seus componentes colidem para aderir a isso, ou eles também podem ser rodeados por moléculas de solvente; alguns saem, outros aderem. O acima pode ser representado com a seguinte equação:

Sólido <=> sólido dissolvido

Em soluções diluídas, o "equilíbrio" é muito desviado para a direita, porque há muito espaço disponível entre as moléculas do solvente. Por outro lado, nas soluções concentradas, o solvente ainda pode dissolver o soluto, e o sólido que é adicionado após a agitação se dissolverá.

Uma vez atingido o equilíbrio, as partículas do sólido são adicionadas assim que se dissolvem no solvente e outras, em solução, devem "sair" para abrir o espaço e permitir sua incorporação na fase líquida. Assim, o soluto vai e vem da fase sólida para a fase líquida na mesma velocidade; quando isso acontece, diz-se que a solução está saturada.

Sobredururação

Para forçar o equilíbrio à dissolução de mais sólidos, a fase líquida deve abrir espaço molecular, e para isso é necessário estimulá-lo energeticamente. Isso faz com que o solvente admita mais soluto do que o normal sob condições de temperatura ambiente e pressão.

Uma vez cessada a contribuição de energia para a fase líquida, a solução supersaturada permanece metaestável. Portanto, antes de qualquer distúrbio, ele pode quebrar seu equilíbrio e causar a cristalização do excesso de soluto até atingir o equilíbrio de saturação novamente.

Por exemplo, dado um soluto muito solúvel em água, uma certa quantidade é adicionada até que o sólido não possa se dissolver. Em seguida, o calor é aplicado à água, até que a dissolução do sólido restante seja garantida. A solução supersaturada é removida e deixada esfriar.

Se o resfriamento for muito repentino, a cristalização ocorrerá instantaneamente; por exemplo, adicionando um pouco de gelo à solução supersaturada.

O mesmo efeito também poderia ser observado se um cristal do composto solúvel fosse lançado na água. Isto serve como um suporte de nucleação para as partículas dissolvidas. O cristal cresce acumulando as partículas do meio até que a fase líquida esteja estabilizada; isto é, até que a solução esteja saturada.

Características

Nas soluções supersaturadas, o limite foi excedido, no qual a quantidade de soluto não é mais dissolvida pelo solvente; portanto, esse tipo de solução possui um excesso de soluto e possui as seguintes características:

-Eles podem existir com seus componentes em uma única fase, como em soluções aquosas ou gasosas, ou presentes como uma mistura de gases em um meio líquido.

- Ao atingir o grau de saturação, o soluto não dissolvido irá cristalizar ou precipitar (forma um sólido desorganizado, impuro e sem padrões estruturais) com facilidade na solução.

-É uma solução instável. Quando o excesso de soluto não dissolvido se precipita, é produzida uma libertação de calor proporcional à quantidade de precipitado. Este calor é gerado pelo choque local ou in situ das moléculas que cristalizam.Por estar estabilizado, deve necessariamente liberar energia na forma de calor (nesses casos).

-Algumas propriedades físicas, tais como solubilidade, densidade, viscosidade e índice de refração dependem da temperatura, volume e pressão a que a solução é submetida. Por essa razão, possui propriedades diferentes para suas respectivas soluções saturadas.

Como se prepara?

Existem variáveis ​​na preparação de soluções, como tipo e concentração do soluto, volume de solvente, temperatura ou pressão. Ao modificar qualquer um destes, uma solução supersaturada pode ser preparada a partir de uma solução saturada.

Quando a solução atinge um estado de saturação e uma dessas variáveis ​​é modificada, uma solução supersaturada pode ser obtida. Em geral, a variável preferida é a temperatura, embora também possa ser pressão.

Se uma solução supersaturada for submetida a evaporação lenta, as partículas sólidas são encontradas e podem formar uma solução viscosa, ou um cristal inteiro.

Exemplos e Aplicações

-Existe uma grande variedade de sais com os quais você pode obter soluções supersaturadas. Eles têm sido usados ​​há muito tempo em um nível industrial e comercial e têm sido objeto de numerosas investigações. As aplicações incluem soluções de sulfato de sódio e soluções aquosas de bicromato de potássio.

- Soluções supersaturadas formadas por soluções açucaradas, como o mel, são outros exemplos. A partir destes são preparados doces ou xaropes, tendo uma importância vital na indústria alimentar. Deve-se notar também aplicar na indústria farmacêutica na preparação de alguns medicamentos.

Referências 

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