Le préfixe super- signifie dépasser, alors que le terme saturer signifie mettre autant de quelque chose qu’il est ordinairement possible que quelque chose d’autre en retienne. Une solution sursaturée est produite lorsqu’une substance – un soluté – est dissoute dans de l’eau ou un autre solvant à un degré normalement impossible. La plupart des substances ne forment qu’avec difficulté une solution sursaturée. Une solution sursaturée est généralement obtenue en modifiant les conditions d’une solution saturée. L’évaporation d’une partie du solvant dans un environnement très propre peut accomplir l’objectif, tout comme un changement approprié de la température de la solution.
Lorsqu’une partie du solvant s’évapore d’une solution, cette solution développe un rapport soluté/solvant accru. Si la solution de départ était auparavant saturée, elle devient alors sursaturée. La solubilité de la plupart des substances augmente avec l’augmentation de la température et la solubilité diminue lorsque la température est abaissée. Pour ces substances, une solution saturée devient sursaturée lorsque la température est abaissée. L’inverse est vrai pour les substances dont la solubilité diminue avec l’augmentation de la température et l’augmentation de la solubilité avec l’abaissement de la température ; si l’un d’eux était dans un état saturé, il ne sera plus à une température plus basse.
Les solutions sursaturées sont intrinsèquement instables et réagissent de manière similaire à celles des liquides surfondus ; de nombreuses personnes ont connu le phénomène de l’eau surfondue. Si l’eau pure est suffisamment refroidie et que le récipient est maintenu immobile et est propre et sans rayures, une température inférieure au point de congélation peut être atteinte sans formation de glace – l’eau est surfondue. Placez un objet rayé ou sale dans l’eau et il peut se solidifier en quelques instants. En effet, les rayures et les particules fournissent des interfaces point et ligne sur lesquelles les cristaux peuvent nucléer et croître. De même, introduisez quelques particules de poussière ou de minuscules cristaux dans une solution sursaturée et, en quelques instants, des solides se forment au fond du récipient, laissant une solution saturée ordinaire.
Un produit commercial pour une utilisation en extérieur utilise la propriété de sursaturation. Il s’agit d’un coussin chauffant chimique ou d’un chauffe-mains, utilisant le simple composé d’acétate de sodium trihydraté. Ce sel chimique forme facilement une solution sursaturée s’il est exempt de poussière et de cristaux. Si une poche fermée contenant cette solution contient ensuite quelques petits cristaux d’acétate, la solution sursaturée redevient rapidement saturée en jetant l’excès de soluté. Comme la réaction est exothermique — produisant de la chaleur — la solution réchauffe les mains ou les poches de la personne qui tient la poche.