¿Se disolverá una solución cuando se enfríe?

Depende.

Existe un límite termodinámico de cuánto puede disolver una sustancia (el soluto) en otra sustancia (el solvente). Cuando las personas hablan de solubilidad, están hablando de este límite, que es la solubilidad máxima a cierta temperatura.

Este límite depende de varias cosas. Afortunadamente, tenemos un gráfico útil que nos muestra exactamente dónde está este límite máximo. Si está por debajo del límite, nada se cristalizará a esa temperatura, final de la historia. Si superas el límite, bueno, entonces las cosas se vuelven más interesantes, puedes cristalizar o no.

Para que las cosas se “disuelvan”, los núcleos deben formarse a partir de la solución. Este es un proceso estocástico y sucederá más pronto cuanto más lejos esté de la línea de solubilidad. Es completamente posible que el sólido no se forme a menos que se deje durante un período de tiempo muy largo o que se le dé un “empujón” enérgico en la dirección correcta. En este estado, lo llamamos metaestable , porque está en equilibrio, pero no es el más estable.

Dos ejemplos de esto que podría haber encontrado:

  1. Agua sobreenfriada. Tome una botella de agua destilada (cuanto mayor sea la pureza, mejor) y déjela en el congelador durante un par de horas. Si hay impurezas limitadas en el agua y no hay perturbaciones, debe tener una solución sobreenfriada que luego pueda “empujar” para observar una reacción de cristalización muy rápida.
  2. Acetato de sodio. Un ejemplo de disolver algo en una solución tibia y luego enfriar sin “no disolver” es el acetato de sodio. Esto es lo que encuentras en muchos paquetes de calor y se disuelve fácilmente en agua tibia. Pero una vez disuelto, puede enfriarse sin que se formen cristales, a menos que la solución se vea perturbada por un choque repentino o al agregar un cristal semilla. Después de esto, se cristaliza rápidamente liberando calor.

Una forma de obligar a los cristales a crecer de una zona metaestable de manera controlada es usar cristales semilla, lo que significa que el sistema no tiene que crear sus propios núcleos.

EDITAR: veo que la zona metaestable ha sido mencionada por otra respuesta. Bueno, ahora tienes algunos ejemplos 🙂

Mayormente sí

Muchos sólidos que se disuelven en un líquido tienen una mayor concentración de saturación a alta temperatura que a baja temperatura. Si enfría una solución saturada, se sobresaturará y parte del soluto saldrá de la solución.

¡Esta es una forma muy práctica de hacer crecer cristales de muchos compuestos!

Tenga en cuenta que hay excepciones: la sal de mesa común no se disuelve más en agua caliente que en agua fría. Y muchos gases que se disuelven en agua se disuelven mejor en agua fría que en agua tibia.

La energía libre de Gibbs describe cuán favorable es que ocurra un proceso de una manera. Tengo una larga respuesta sobre este tema sobre la favorable reacción de las reacciones en la siguiente URL:
La respuesta de Baran Bayraktaroğlu a Actualmente estoy tomando mecánica cuántica y termodinámica. ¿Cómo defiendo que la vida tenga un propósito cuando cada reacción en el universo, incluidas las neuronas que se disparan en nuestro cerebro para producir pensamientos, son solo la reacción que ocurre porque aumentan más la entropía?

Complementando la respuesta de Rob Hooft,

Lo que también puede suceder es que la solución quede atrapada en un metaestado. No es una solución completamente estable y si se perturba de alguna manera el “exceso” de soluto precipitará.

Varía con la solución, pero en general, sí. Un ejemplo notable es el nitrato de potasio. El agua hirviendo se disolverá dos veces y media su peso de nitrato de potasio (2460 gramos por litro). Si enfría la solución hasta el punto de congelación, se cristalizarán 2327 gramos, ya que solo 133 gramos se disolverán en agua a 0 grados C. Esta técnica se usa con frecuencia para separar un químico de otro en soluciones mixtas.