SOLUÇÃO SUPERSATURADA: CARACTERÍSTICAS, PREPARAÇÃO, EXEMPLOS - QUÍMICA - 2025

A solução supersaturada é aquela em que o solvente 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 este é alcançado em concentrações menores ou maiores de soluto.

O soluto pode muito bem ser um sólido, como açúcar, amido, sais, etc.; ou de um gás, como o CO ₂ em bebidas carbonatadas. Aplicando o raciocínio molecular, as moléculas de solvente circundam as do soluto e buscam abrir espaço entre si para reter mais 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). Desta forma, as vibrações moleculares aumentam e o cristal começa a ceder mais de suas moléculas para se dissolver, até que se dissolva completamente; é quando a solução é considerada supersaturada.

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

Aspectos teóricos

Saturação

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 do que se trata esse equilíbrio?

Os 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 envolver com moléculas de solvente; alguns caem, 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 espaço e permitir sua incorporação na fase líquida. Assim, o soluto vai e volta da fase sólida para a fase líquida na mesma velocidade; quando isso acontece, diz-se que a solução está saturada.

Sobregaturação

Para forçar o equilíbrio à dissolução de 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, em caso de qualquer perturbação, ele 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 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.

Caracteristicas

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 que não se dissolve 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 pela colisão local ou in situ das moléculas em cristalização. Por se estabilizar, ele 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 isso, possui propriedades diferentes das respectivas soluções saturadas.

Como se prepara?

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. Geralmente, 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.

Exemplos e aplicações

-Há 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 formadas por soluções açucaradas, como o mel, são outros exemplos. A partir desses doces ou xaropes são preparados, tendo uma importância vital na indústria alimentícia. Deve-se destacar que também são aplicados na indústria farmacêutica no preparo de alguns medicamentos.

Referências

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