Was ist eine übersättigte Lösung?
Das Präfix "super-" bedeutet zu übertreffen, während der Begriff "gesättigt" bedeutet, so viel von etwas einzugeben, wie normalerweise für etwas anderes möglich ist. Eine übersättigte Lösung entsteht, wenn ein Stoff - ein gelöster Stoff - in einem normalerweise nicht möglichen Ausmaß in Wasser oder einem anderen Lösungsmittel gelöst wird. Die meisten Substanzen bilden nur schwer eine übersättigte Lösung. Eine übersättigte Lösung wird im Allgemeinen durch Ändern der Bedingungen einer gesättigten Lösung erreicht. Das Verdampfen eines Teils des Lösungsmittels in einer sehr sauberen Umgebung kann den Zweck erfüllen, ebenso wie eine angemessene Änderung der Lösungstemperatur.
Da ein Teil des Lösungsmittels aus einer Lösung verdampft, entwickelt diese Lösung ein erhöhtes Verhältnis von gelöstem Stoff zu Lösungsmittel. Wenn die Ausgangslösung zuvor gesättigt war, wird sie übersättigt. Die meisten Substanzen nehmen mit steigender Temperatur an Löslichkeit zu und nehmen mit sinkender Temperatur an Löslichkeit ab. Bei diesen Substanzen wird eine gesättigte Lösung übersättigt, wenn die Temperatur gesenkt wird. Das Gegenteil gilt für Substanzen, deren Löslichkeit mit steigender Temperatur abnimmt und deren Löslichkeit mit sinkender Temperatur zunimmt; Wenn sich einer von ihnen in einem gesättigten Zustand befand, hat er keine niedrigere Temperatur mehr.
Übersättigte Lösungen sind von Natur aus instabil und reagieren ähnlich wie unterkühlte Flüssigkeiten. Viele Menschen haben das Phänomen des unterkühlten Wassers erlebt. Wenn reines Wasser ausreichend gekühlt ist und der Behälter ruhig und sauber ist und keine Kratzer aufweist, kann eine Temperatur unter dem Gefrierpunkt erreicht werden, ohne dass sich Eis bildet - das Wasser wird unterkühlt. Legen Sie einen zerkratzten oder verschmutzten Gegenstand ins Wasser, der sich in wenigen Augenblicken verfestigen kann. Dies liegt daran, dass Kratzer und Partikel Grenzflächen zwischen Punkten und Linien bieten, auf denen Kristalle entstehen und wachsen können. In ähnlicher Weise können Sie ein paar Staubpartikel oder winzige Kristalle in eine übersättigte Lösung einbringen. In wenigen Augenblicken bilden sich feste Formen am Boden des Behälters, so dass eine normale, gesättigte Lösung zurückbleibt.
Ein kommerzielles Produkt zur Verwendung im Freien verwendet die Eigenschaft der Übersättigung. Es ist ein chemisches Heizkissen oder Handwärmer mit der einfachen Verbindung Natriumacetat-Trihydrat. Dieses chemische Salz bildet leicht eine übersättigte Lösung, wenn es frei von Staub und Kristallen gehalten wird. Wenn in einen geschlossenen Beutel, der diese Lösung enthält, ein paar kleine Kristalle des Acetats getropft werden, wird die übersättigte Lösung durch Abwerfen des überschüssigen gelösten Stoffs schnell wieder gesättigt. Da die Reaktion exotherm ist - Wärme erzeugt - erwärmt die Lösung die Hände oder Taschen der Person, die den Beutel hält.