过饱和

在物理化学中，当溶质浓度超过平衡溶解度值指定的浓度时，溶液会发生过饱和。 最常见的是，该术语适用于固体在液体中的溶液。 过饱和溶液处于亚稳态； 它可以通过迫使过量的溶质从溶液中分离而达到平衡。 该术语也适用于气体混合物。

对该现象的早期研究是使用硫酸钠（也称为芒硝）进行的，因为不同寻常的是，这种盐在水中的溶解度可能会随着温度的升高而降低。 结果表明，过饱和溶液的结晶并不仅仅来自于它的搅动（以前的观点），而是来自固体物质进入并充当晶体形成的起始点，现在称为晶种。 Gay-Lussac 在此基础上展开，关注盐离子的运动学和容器对过饱和状态有影响的特性。 他还能够扩展获得过饱和溶液的盐的数量。 后来 Henri Löwel 得出结论，溶液的晶核和容器的壁对引起结晶的溶液都有催化作用。 解释并为这种现象提供模型已成为最近研究的一项任务。

当饱和溶液的温度改变时，化合物在液体中的溶液将变得过饱和。 在大多数情况下，溶解度随温度降低而降低； 在这种情况下，过量的溶质会以晶体或无定形粉末的形式迅速从溶液中分离出来。 在少数情况下，会出现相反的效果。 硫酸钠在水中的例子是众所周知的，这就是为什么它被用于早期溶解度研究的原因。

重结晶是一种用于提纯化合物的过程。 加热不纯化合物和溶剂的混合物，直到化合物溶解。 如果有一些固体杂质残留，则通过过滤将其除去。 当溶液的温度随后降低时，它会短暂地变得过饱和，然后化合物结晶出来，直到在较低温度下达到化学平衡。 杂质保留在上清液中。 在某些情况下，晶体不会快速形成，溶液在冷却后仍处于过饱和状态。 这是因为在液体介质中形成晶体存在热力学障碍。 通常，这是通过在过饱和溶液中添加溶质化合物的微小晶体来克服的，这一过程称为晶种。 另一种常用的方法是在装有溶液的玻璃容器的一侧摩擦一根棒，以释放出可作为成核中心的微小玻璃颗粒。 在工业上，离心用于将晶体与上清液分离。

一些化合物和化合物的混合物可以形成长寿命的过饱和溶液。 碳水化合物是一类这样的化合物； 由于与溶剂水形成广泛且不规则的氢键，因此形成晶体的热力学障碍相当高。 例如，虽然蔗糖很容易重结晶，但其水解产物（称为转化糖或金色糖浆）是葡萄糖和果糖的混合物，以粘性、过饱和液体形式存在。 清澈的蜂蜜含有碳水化合物，可能会在数周内结晶。

尝试使蛋白质结晶时可能会遇到过饱和。

气体在液体中的溶解度随着气体压力的增加而增加。 当外部压力降低时，多余的气体从溶液中逸出。

碳酸饮料是通过在压力下使液体接触二氧化碳而制成的。 在香槟中，二氧化碳是在发酵的最后阶段自然产生的。 当瓶子或罐子打开时，一些气体会以气泡的形式释放出来。

从血液中释放出的气体会导致深海潜水员在返xxx面时患上减压病（又称减压病）。 如果释放的气体进入心脏，这可能是致命的。

在进行罢工时，石油勘探过程中会释放溶解的气体。 发生这种情况是因为含油岩石中的油受到来自上覆岩石的相当大的压力，使油相对于溶解的气体处于过饱和状态。