Soluciones sobresaturadas
Una solución sobresaturada contiene más soluto disuelto del que admite en equilibrio, por lo que cualquier perturbación hace cristalizar el exceso.
Una solución sobresaturada es aquella que contiene disuelto más soluto del que admitiría en condiciones de equilibrio a una temperatura y presión dadas. Es un estado frágil: basta un pequeño cristal, un golpe o una superficie rugosa para que el exceso de soluto se separe de golpe. Ese comportamiento explica fenómenos tan cotidianos como la miel que se endurece en el tarro, el refresco que burbujea al abrirlo o las bolsas de calor que se activan con un clic.
¿Qué es una solución sobresaturada?
Una disolución (o solución, ambos términos son correctos) está sobresaturada cuando la concentración de soluto supera su solubilidad, es decir, la cantidad máxima que puede permanecer disuelta de forma estable en esas condiciones. En lugar de separarse, el soluto sobrante sigue disuelto de manera provisional.
Los químicos describen este estado como metaestable: no es el más estable, pero puede mantenerse durante horas, días o incluso años si nada lo perturba. Se parece a una bola apoyada en un pequeño hueco en lo alto de una ladera: un leve empujón basta para que ruede hasta el fondo.
Por la cantidad de soluto, las disoluciones se clasifican en tres grupos:
| Tipo | Cantidad de soluto | Comportamiento |
|---|---|---|
| Insaturada | Menor que la solubilidad | Admite más soluto, que se disuelve sin problema |
| Saturada | Igual a la solubilidad | Está en equilibrio; el soluto añadido queda sin disolver en el fondo |
| Sobresaturada | Mayor que la solubilidad | Inestable; un cristal añadido provoca que precipite el exceso |
Características
- Son metaestables: pueden durar mucho tiempo, pero cualquier perturbación las devuelve al equilibrio.
- Son homogéneas mientras no cristalizan: a simple vista no se distinguen de una disolución normal, porque son un tipo de mezcla homogénea.
- No se preparan añadiendo soluto sin más: el exceso quedaría sin disolver. Hace falta disolverlo en otras condiciones y cambiarlas después con cuidado.
- Al estabilizarse liberan o absorben energía. Muchas cristalizaciones desprenden calor, el mismo que se absorbió al disolver el sólido.
La curva de solubilidad
La curva de solubilidad es una gráfica que muestra cuántos gramos de una sustancia se disuelven en 100 g de agua a cada temperatura. Divide el plano en zonas: los puntos por debajo de la curva corresponden a disoluciones insaturadas; los que están sobre la curva, a saturadas, y los que quedan por encima, a sobresaturadas.
Para la mayoría de los sólidos, la curva sube con la temperatura, aunque con pendientes muy distintas:
| Sustancia | Solubilidad a 20 °C (g/100 g de agua) | Comportamiento con la temperatura |
|---|---|---|
| Nitrato de potasio (KNO₃) | ≈ 31,6 | Aumenta mucho: unos 110 g a 60 °C |
| Sacarosa (azúcar de mesa) | ≈ 200 | Aumenta de forma notable |
| Cloruro de sodio (NaCl) | ≈ 36 | Casi constante: unos 39 g a 100 °C |
| Dióxido de carbono (gas) | Pequeña | Disminuye al calentar y aumenta con la presión |
Por eso el nitrato de potasio y el azúcar forman con facilidad disoluciones sobresaturadas por enfriamiento, mientras que con la sal común apenas se consigue: su solubilidad cambia tan poco que enfriar no produce un exceso apreciable.
Entre la curva de solubilidad y la zona en la que la cristalización empieza sola existe una franja llamada zona metaestable. Dentro de ella la disolución puede permanecer sobresaturada; si se sobrepasa, los cristales aparecen de manera espontánea.
Cómo se prepara una solución sobresaturada
- Por enfriamiento: se disuelve el soluto en agua caliente hasta saturarla y se deja enfriar despacio, sin mover el recipiente y tapado para que no caiga polvo. Es el método habitual con el acetato de sodio o el azúcar.
- Por evaporación: se elimina parte del disolvente poco a poco, de modo que la misma cantidad de soluto queda en menos agua.
- Por cambio de presión: en los gases, la solubilidad depende de la presión. Un gas disuelto a alta presión queda en exceso cuando la presión baja.
Por qué no cristalizan enseguida
Para que un sólido se forme, primero tienen que reunirse unas cuantas partículas ordenadas en un diminuto núcleo cristalino. Esta etapa, la nucleación, tiene una barrera energética: los núcleos muy pequeños tienden a redisolverse antes de crecer. En un recipiente limpio y en reposo, esa barrera puede impedir la formación de cristales durante mucho tiempo.
Todo lo que facilite la aparición de núcleos desencadena la cristalización: rayar el vidrio con una varilla, agitar, enfriar bruscamente, la presencia de impurezas o, sobre todo, añadir un cristal del propio soluto.
La siembra: cristalizar a voluntad
La siembra consiste en introducir un pequeño cristal del soluto, llamado semilla o germen, en la disolución sobresaturada. Como el núcleo ya existe, no hay que superar la barrera de la nucleación: las partículas disueltas se depositan sobre la semilla y la cristalización avanza en segundos a partir de ese punto. En la industria, por ejemplo en las azucareras o en la fabricación de medicamentos, es la forma de controlar el tamaño y la pureza de los cristales.
Ejemplos de soluciones sobresaturadas
Los calentadores de mano de acetato de sodio
Las bolsas de calor reutilizables contienen una disolución sobresaturada de acetato de sodio y una pequeña placa metálica. Al doblar la placa se forman diminutos núcleos que actúan como semilla: el líquido cristaliza en pocos segundos y desprende calor, hasta alcanzar unos 50 °C. Para reutilizar la bolsa se hierve en agua hasta que todos los cristales se disuelven y se deja enfriar sin tocarla. El mismo fenómeno se muestra en el experimento llamado «hielo caliente», en el que un chorro de esta disolución forma torres de cristales al caer sobre una semilla.
La miel
La miel es una disolución muy concentrada de azúcares, sobre todo fructosa y glucosa, con poca agua. Contiene más glucosa de la que admite a temperatura ambiente, de modo que tarde o temprano la glucosa cristaliza. Las mieles ricas en glucosa, como la de colza o la de girasol, solidifican en pocas semanas; las ricas en fructosa, como la de acacia, pueden permanecer líquidas mucho tiempo. Al calentarla suavemente al baño maría, los cristales vuelven a disolverse.
Caramelos y confitería
Para hacer caramelos se hierve un jarabe de azúcar hasta evaporar casi toda el agua. El resultado está muy por encima de la solubilidad del azúcar y, si cristaliza, el caramelo queda granuloso. Los confiteros añaden glucosa, jarabe de maíz o un poco de ácido (que produce azúcar invertido) para dificultar la cristalización y obtener un caramelo duro y transparente. En el fondant, en cambio, se provoca una cristalización controlada para lograr cristales diminutos y una textura cremosa.
Los refrescos con gas
Las bebidas carbonatadas se embotellan con dióxido de carbono disuelto a una presión superior a la atmosférica. Al abrir el envase la presión baja y el líquido queda sobresaturado de CO₂. El gas sobrante escapa formando burbujas, que nacen sobre todo en las irregularidades del vaso o en partículas en suspensión. Por eso un caramelo de superficie rugosa dentro de una botella de refresco provoca un chorro de espuma: ofrece millones de puntos de nucleación. Hay muchos otros gases disueltos entre los ejemplos de disoluciones cotidianas.
Otros casos
- Estalactitas y estalagmitas: el agua que gotea en las cuevas pierde dióxido de carbono, queda sobresaturada de carbonato de calcio y lo deposita poco a poco.
- Cálculos renales: se forman cuando la orina queda sobresaturada en ciertas sales, como el oxalato de calcio.
Grado de sobresaturación
Para expresar cuánto se ha superado la solubilidad se usa la relación de sobresaturación, S = c / c*, donde c es la concentración real y c* la de saturación a la misma temperatura. Si S es 1, la disolución está saturada; si es mayor que 1, está sobresaturada. Cuanto mayor es S, más rápida y desordenada suele ser la cristalización: con sobresaturaciones pequeñas se obtienen cristales grandes y bien formados, y con sobresaturaciones grandes, muchos cristales diminutos.
Importancia
Las soluciones sobresaturadas son la base de la cristalización industrial, con la que se purifican el azúcar, la sal, los fertilizantes o los principios activos de los medicamentos. Controlar el grado de sobresaturación permite decidir el tamaño de los cristales, algo esencial para que un fármaco se disuelva bien o para que un alimento tenga la textura deseada. También ayudan a entender procesos naturales, desde la formación de minerales y cuevas hasta la cristalización de la miel.
Ejercicios resueltos
1. A 60 °C se disuelven 100 g de KNO₃ en 100 g de agua (solubilidad a 60 °C ≈ 110 g/100 g). ¿Qué tipo de disolución es?
Contiene 100 g, menos de los 110 g que admite a esa temperatura. Es una disolución insaturada.
2. La disolución anterior se enfría con cuidado hasta 20 °C (solubilidad ≈ 31,6 g/100 g) y no aparecen cristales. ¿Cómo está ahora y cuánto soluto sobra?
Contiene 100 g disueltos y solo admite 31,6 g: está sobresaturada. El exceso es 100 − 31,6 = 68,4 g de KNO₃.
3. Si se siembra la disolución del ejercicio 2 con un cristal, ¿qué masa de KNO₃ cristaliza y cuánto queda disuelto?
Cristaliza el exceso, 68,4 g, y quedan disueltos 31,6 g, de modo que la disolución pasa a ser saturada a 20 °C.
4. Calcula la relación de sobresaturación de la disolución del ejercicio 2.
S = c / c* = 100 / 31,6 ≈ 3,2. Como S es mayor que 1, la disolución está sobresaturada.
5. A 20 °C se echan 40 g de NaCl en 100 g de agua y se remueve (solubilidad ≈ 36 g/100 g). ¿Se obtiene una disolución sobresaturada?
No. Solo se disuelven unos 36 g y los 4 g restantes quedan en el fondo sin disolver. Se obtiene una disolución saturada con exceso de sólido; la sobresaturación no se consigue añadiendo más soluto, sino cambiando las condiciones después de disolverlo.
Preguntas frecuentes
¿Qué es una solución sobresaturada en pocas palabras?
¿Cuál es la diferencia entre una solución saturada y una sobresaturada?
¿Cómo se hace una solución sobresaturada en casa?
¿Por qué se calientan las bolsas de calor reutilizables?
¿Es correcto decir solución o disolución?
Referencias
- Petrucci, R. H. et al. Química general. Pearson.
- Chang, R. Química. McGraw-Hill.
- Mullin, J. W. Crystallization. Butterworth-Heinemann.
Cómo citar este artículo
Equipo de Conceptualia. (2026). «Soluciones sobresaturadas». Conceptualia. https://conceptualia.es/ciencias-naturales/quimica/soluciones-sobresaturadas/
