过饱和溶液（溶质超过饱和限度的溶液）

简介

在一定温度下溶液里的某种溶质超过这种溶质的饱和限度的溶液，叫做这种溶质的过饱和溶液。

过饱和溶液是不稳定的，如果搅拌溶液、使溶液受到震动、摩擦容器器壁、或者往溶液里投入固体“晶种”，溶液里的过量溶质就会马上结晶析出。结晶之后，剩下的母液就是跟溶质晶体处在平衡状态的饱和溶液。

存在原因

上文提到，溶液的过饱和是一种不稳定的状态，那么它为什么会存在呢？

过饱和溶液存在的原因是：这种溶液中溶质不容易形成结晶中心(叫晶核)。要结晶，必须在溶液中形成结晶中心，才能使溶液中溶质质点在结晶中心周围按次序排列集合成晶体析出。

制备方法

造成过饱和的方法可分为等温法和多温法。属于等温法的是与溶剂脱除、盐析或化学相互作用有关的方法。

溶液转到过饱和状态的最简单的方法是蒸发脱除溶剂。这时，温度自然可以保持不变。制取溶解度系数较低的氯化钠型物质的过饱和溶液，用这种方法是合适的。溶剂的蒸发可采用真空系统进行。这些方法已在某些类型的结晶器中采用。

由于盐析作用而生成的过饱和溶液，与结晶物质的溶解度在某一种进入系统的其他化合物的作用下发生的变化有关。它也可能是一种可与该溶剂混合的液体。例如，加入水溶液中的乙醇往往引起溶解盐的结晶，这是由于盐在混合溶剂中的溶解度很低所致。作为盐析剂也可以使用溶解时把一部分溶剂吸引到自己方面来的其他物质。例如，对于硫酸铵氧钛来说硫酸铵的硫酸溶液就是这种盐析剂。

不论利用何种化学反应采获得过饱和度，都要使两种或几种比较容易溶解的化合物经过相互作用后生成一种不易溶解的化合物。原始物料的浓度是这样选择的：即液相中结晶化合物的含量应大于平衡含量，溶液对它来说成为过饱和溶液。用这样的方法可以制备许多不易溶解的化合物(例如：硫酸钡、硫酸锶和硫酸钙的过饱和溶液)。

如何防止

在工业生产和科学实验中，经常要防止过饱和溶液形成，人们经常向溶液中加入晶种(细小的晶体)作为结晶中心，以利于晶体的形成。制蔗糖时就需要加入糖晶种，使蔗糖尽快结晶，以利生产正常进行。

任何溶液都有成为过饱和溶液的可能性，只不过允许过饱和的程度不同罢了。因此，测定固体物质的溶解度的时候，必须使溶液里有少许没有溶完的溶质存在，这样才能防止过饱和溶液形成。有少量没有溶解的溶质存在，还能保证溶质不会是不饱和的，这就使固体的溶解度能够准确地测出。

溶解度曲线

溶液有不饱和、饱和、过饱和三种情况。溶液的这三种情况，还可以从溶解度曲线上看出来。溶解度曲线是反映溶解度和温度间关系的一种数学表示法。曲线上的任意一点从数量上看是表示在某一温度下某种溶质的溶解度。同时也表示这时的溶液已经达到了平衡状态，也就是说已经成为这个温度下的饱和溶液。

过饱和溶液

过饱和溶液

右图是硝酸钾的溶解度曲线。在这条曲线上的一点A，表示在60 的时候，100克水里溶解了110克硝酸钾，得到硝酸钾在这个温度下的饱和溶液。这时候溶液里如果还有没有溶解的溶质存在，那么它和已经溶解的溶质之间就处在动态平衡状态，所以A点表示：溶质处在固液两相的平衡状态，也叫做稳定状态。

在曲线右下方面积上的任何一个点都和曲线上的点有不同的含义。如B点就表示在80的时候100克水里溶解了90克硝酸钾。不过这时候的溶液并不是饱和溶液，如果往溶液里再加一点硝酸钾溶质，它还可以继续溶解。也就是说，曲线右下方面积上的每一个点都表示溶液处在不饱和溶液状态，这时候溶液里不会有没有溶解的溶质存在，只有一个液相，是单相体系。因为这种溶液还可以继续溶解相同的溶质，所以这种溶液是不稳定的，这种状态叫做不稳定状态。

在曲线左上方面积上的点表示溶液里所溶解的溶质的数量超过了在这个温度下这种溶质的溶解度，说明这种溶液是过饱和溶液。过饱和溶液极容易析出晶体而变成饱和溶液，这样就转入了稳定状态。

概念

在一定的温度和压强下，在一定量的某一种溶剂里所能溶解的某一种溶质的最大限度量，也就是形成饱和溶液的时候一定量的溶剂里所含的溶质量，叫做这种溶质在这种溶剂里的溶解度。

溶解度通常用100克溶剂里的溶质量来表示。在这里要注意：是100克溶剂而不是100克溶液。

溶解速度就是每个单位时间里溶质进入溶液里的量。

有的物质溶解度大，溶解速度也快；有的物质溶解度小，溶解速度也慢。例如，容易溶解的蔗糖比难溶的石膏溶解速度快。即使都是容易溶解的，溶解度比较小的食盐的溶解速度也比溶解度大的蔗糖慢。这都是由物质的本性不同而引起的。

除此之外，也还有一些因素影响物质的溶解速度。

固体溶质颗粒的大小对溶解速度也有比较大的影响。因为固体的溶解只能在固液两相的界面处进行，而粉碎可以增加溶质和溶剂的接触面，因此溶质粉碎程度越大，溶质的表面积就越大，溶解速度也就越大。

搅拌或者摇动也可以加快溶解速度。因为溶解了的溶质微粒在离开固体溶质后的扩散速度是相当慢的，这就使固液两相界面处的溶质的浓度最大，并且很快就接近了饱和浓度。要想使新的溶质继续溶解，就必须使饱和层的溶质扩散出去。但是，自动扩散是比较缓慢的过程，因此，在静置状态下溶解是缓慢的。如果加以搅拌，就可以加速扩散过程，促使不饱和的那部分溶液和溶质接触，这就增大了溶解速度。

加热可以使溶质和溶剂微粒的运动速度加快，并且能引起对流，因此也能起到搅拌或者摇动相同的效果。但是必须说明的是，加热同时还可以使溶解度改变，而搅拌或者摇动却并不影响溶解度。

在实际工作中，常用粉碎溶质、加热、搅拌或者摇动这三种手段来加快固体的溶解速度，以达到提高工作效率的目的。

在一定量的溶剂里溶质溶解已经达到了最大限度，不能再溶解了，这样得到的溶液叫做饱和溶液。在溶质溶解量没有达到最大限度之前所形成的溶液，都叫不饱和溶液。

饱和溶液里所含的溶质多少，和哪些因素有关呢？

一是溶剂的种类，二是溶质的种类。溶剂不同，或者溶质不同，饱和溶液里所含的溶质量也不同。三是溶剂的量。同一溶质溶解在同一溶剂里，溶剂越多，当然饱和溶液里含的溶质越多。所以我们常常说明在一定量的溶剂里。四是温度。温度不同，同一溶质在一定量的同一溶剂里，饱和溶液里含的溶质质量也不同。五是压强。对于固体和液体溶质来说，压强的影响不大。对于气体溶质来说，压强的影响却很大。