飽和溶液を冷却しても析出（再結晶化）しないもの

質問

とりあえず何の物質か分からないのですが、家にあった白い粉（違法なものではないと思います笑）を50ｇの煮沸後冷却水（１５から２５℃くらい）に10ｇくらい溶かしたら（当然良く振とうしました）若干溶け残りがありました。（つまり室温水温における溶解度は推測上20ｇ未満/100ｍL水）見た感じ2ｇくらいの溶け残りと思われました。振とうと放置を繰り返し3日繰り返し置きましたが、やはり全く溶けようとしませんでした。（ほぼ飽和状態）そこに残った粉のうち10ｇを加えても当然ながら全く溶けようとはしませんでした。（室温での溶解度は間違いなく40ｇ未満/100ｍL水と考えられる）
さらにその水温だけを８０℃超まで上げたところすべて溶けきりました。その８０℃超の水温のうちにさらに同じ白い粉をさらに20ｇ強くらい（残りの粉全量）を溶かしたところすべて溶け切りました。
この水溶液を室温に１日放置して水溶液温が室温に落ち着いて中を見てみても全く析出しませんでした。
つまり、温度２０℃前後の水５０ｇに40ｇ超のunknown物質が溶けていることになります。（水２０℃前後における溶解度が80ｇ/100mLとなる）
そうなると当初の飽和状態が一体何だったのかという事になってしまいます。
飽和溶液の理屈から水温を下げれば（この物質についていえば）当然再結晶析出するものと思っていたのですが・・・

お遊び半分で、この水溶液を冷凍庫に入れて凍結させてから室温で融解させても（氷点下水溶液温の時でも）全く結晶析出は見られませんでした。それから１ｗｋ経過した今も尚無色透明な液体のままで、何も浮いてなければ沈殿物もありません。

これはいったいどういう現象？状況なのでしょうか？

ちなみに粉は白色無臭で流動性はあまりよくない飛散性のあるかさ高さを感じらされるものでした。

回答No.1

交通事故撲滅！ ゴルゴ13♂ 便所は綺麗に使いましょう（@asacusa110）

こんにちは。

文面から察して水５０ｇ中に白い粉４０ｇを含む水溶液は過飽和状態になっているのだと思われます。白い粉の正体はわかりませんが、純粋な物質ではなく不純物の含有量が多いものだと考えられます。このような水溶液は冷却しても再度結晶にならない場合があります。

その一例として、農業で使う肥料用に塩化アンモニウムを製造する場合、巨大なタンクの中で大きさが２～５ｍｍ程度になるように塩化アンモニウムの結晶化をさせるのですが、タンクの中は過飽和状態の塩化アンモニウムの他に様々な不純物が混入されており、この水溶液をただ冷却しただけでは塩化アンモニウムの結晶は得られません。

そこで、別の施設で純粋な塩化アンモニウムの小さな結晶を大量に作り、巨大タンクの中に送り込むと同時に冷却します。すると、送り込んだ小さな結晶が核になり、塩化アンモニウムの結晶が成長され、製品となる大きさが２～５ｍｍ程度の純粋な塩化アンモニウムの結晶のみを取り出すことができるのです。これを冷析と言います。

つまり、

物質を過飽和状態にしてみた　→　不純物が多く含まれていて冷却しても結晶にならない　→　冷析されない

といった図式になります。また、その白い粉は不純物の含有量が多い物質ではなく、何かの混合物の可能性も大きいと思います。

　　　　参考になれば幸いです。