O solução supersaturada É aquele em que o solvente dissolveu mais soluto do que pode dissolver no equilíbrio de saturação. Todos eles têm o equilíbrio de saturação em comum, 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 de um gás, como COdois em bebidas carbonatadas. Aplicando o raciocínio molecular, as moléculas do solvente circundam as do soluto e buscam abrir espaço entre si para poder abrigar mais do soluto..
Assim, chega um momento em que a afinidade solvente-soluto não consegue superar a falta de espaço, estabelecendo o equilíbrio de saturação entre o cristal e seu entorno (a solução). Neste ponto, não importa o quanto os cristais são triturados ou agitados - o solvente não pode mais dissolver nenhum soluto.
Como "forçar" o solvente a dissolver mais soluto? Através do aumento da temperatura (ou pressão, no caso dos gases). Desse modo, as vibrações moleculares aumentam e o cristal começa a ceder mais de suas moléculas para se dissolver, até se dissolver completamente; é quando se diz que a solução está supersaturada.
A imagem superior mostra uma solução supersaturada de acetato de sódio, cujos cristais são o produto da restauração do equilíbrio de saturação.
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As soluções podem ser constituídas por uma composição que inclui os estados da matéria (sólido, líquido ou gasoso); no entanto, eles sempre têm uma única fase.
Quando o solvente não consegue dissolver completamente o soluto, uma outra fase é observada como consequência. Esse fato reflete o equilíbrio da saturação; mas sobre o que é esse equilíbrio?
Íons ou moléculas interagem para formar cristais, ocorrendo mais provavelmente porque o solvente não pode mantê-los separados por mais tempo..
Na superfície do vidro, seus componentes colidem para aderir a ele ou também podem se cercar de moléculas de solvente; alguns saem, outros grudam. O acima pode ser representado pela seguinte equação:
Sólido <=> sólido dissolvido
Em soluções diluídas, o "equilíbrio" está muito à direita, porque há muito espaço disponível entre as moléculas do solvente. Por outro lado, em soluções concentradas, o solvente ainda pode dissolver o soluto, e o sólido que é adicionado após a agitação irá se dissolver.
Uma vez atingido o equilíbrio, as partículas do sólido adicionado assim que se dissolvem no solvente e outras, em solução, devem "sair" para abrir um 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.
Para forçar o equilíbrio à dissolução dos mais sólidos a fase líquida deve abrir o espaço molecular, e para isso é necessário estimulá-lo energeticamente. Isso faz com que o solvente admita mais soluto do que normalmente pode sob as condições de temperatura e pressão ambientes..
Uma vez que a contribuição de energia para a fase líquida cessa, a solução supersaturada permanece metaestável. Portanto, na ocorrência de qualquer perturbação, pode quebrar seu equilíbrio e causar a cristalização do excesso de soluto até atingir novamente o equilíbrio de saturação..
Por exemplo, dado um soluto muito solúvel em água, uma certa quantidade dele é adicionada até que o sólido não se dissolva. Em seguida, o calor é aplicado na água, até que a dissolução do sólido remanescente seja garantida. A solução supersaturada é removida e deixada esfriar.
Se o resfriamento for muito abrupto, a cristalização ocorrerá instantaneamente; por exemplo, adicionar um pouco de gelo à solução supersaturada.
O mesmo efeito também poderia ser observado se um cristal do composto solúvel fosse jogado na água. Isso serve como um suporte de nucleação para as partículas dissolvidas. O cristal cresce acumulando as partículas do meio até que a fase líquida se estabilize; isto é, até que a solução esteja saturada.
Em soluções supersaturadas, o limite em que a quantidade de soluto não é mais dissolvida pelo solvente foi excedido; portanto, este tipo de solução possui excesso de soluto e possui as seguintes características:
-Podem existir com seus componentes em uma única fase, como em soluções aquosas ou gasosas, ou apresentar-se como uma mistura de gases em meio líquido..
-Ao atingir o grau de saturação, o soluto não dissolvido se cristaliza ou precipita (forma um sólido desorganizado, impuro e sem padrões estruturais) facilmente na solução..
-É uma solução instável. Quando o excesso de soluto não dissolvido precipita, há uma liberação de calor que é proporcional à quantidade de precipitado. Este calor é gerado pelo choque local ou no local das moléculas que estão se cristalizando. Por se estabilizar, deve necessariamente liberar energia na forma de calor (nesses casos).
-Algumas propriedades físicas como solubilidade, densidade, viscosidade e índice de refração dependem da temperatura, volume e pressão a que a solução é submetida. Por este motivo, possui propriedades diferentes das respectivas soluções saturadas..
Existem variáveis no preparo das soluções, como o tipo e a concentração do soluto, o volume do solvente, a temperatura ou a pressão. Ao modificar qualquer um deles, 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, então uma solução supersaturada pode ser obtida. Em geral, a variável preferida é a temperatura, embora também possa ser a pressão.
Se uma solução supersaturada é submetida à evaporação lenta, as partículas do sólido se encontram e podem formar uma solução viscosa, ou um cristal inteiro.
-Existe uma grande variedade de sais com os quais soluções supersaturadas podem ser obtidas. Eles têm sido usados há muito tempo industrial e comercialmente e têm sido objeto de extensas pesquisas. As aplicações incluem soluções de sulfato de sódio e soluções aquosas de dicromato de potássio.
-Soluções supersaturadas feitas de soluções açucaradas, como mel, são outros exemplos. A partir desses doces ou xaropes são preparados, tendo uma importância vital na indústria alimentícia. Ressalta-se que também são aplicados na indústria farmacêutica no preparo de alguns medicamentos..
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