Cómo conseguir agua líquida a temperaturas bajo cero

December 12, 2018

 

Cuando se quiere enfriar rápidamente una bebida o  hacer helados es común hacer una mezcla de hielo y sal. La experiencia nos dice que realmente es efectivo. Ahora cuán efectiva? Podemos saber cuánto baja la temperatura? La respuesta es sí. Este es otro ejemplo de propiedades coligativas, en este caso descenso crioscópico. El cambio de temperatura depende de la cantidad de partículas de soluto disueltas en un kilo de solvente (agua por ejemplo). La constante crioscópica del agua es 1,86  °C que es el aumento que producirá 1 mol de sal disuelta en 1 kg de agua. Y cuánto es 1 mol de sal? 58,5 gramos de sal. Como la fórmula se refiere a la molalidad (moles soluto / kg solvente) si usamos esa cantidad de sal en la cuarta parte de agua, la concentración y el descenso crioscópico serán 4 veces mayores, logrando por ejemplo tener agua líquida a – 8  °C.

Planteemos una experiencia. Colocamos la misma cantidad de hielo en dos vasos sobre una bandeja con algo de agua (pequeños charcos bajo cada vaso), luego agregamos sal a uno de los vasos y dejamos algunos minutos en reposo. Al cabo de ellos comprobaremos que  la mezcla con sal está líquida y la otra no. Por otra parte, si disponemos de un termómetro (que mida temperaturas bajo cero) podremos observar que la temperatura del agua líquida es considerablemente menor. Si no lo tenemos,  podemos tocar los vasos y si los levantamos veremos que debajo del que parece más frío, el agua se ha congelado.

 

 

A qué se debe? El descenso crioscópico es una propiedad coligativa y como tal, depende sólo del número de partículas que se disuelven. Así, si se disuelve 1 mol (58,5 g) de cloruro de sodio o de cloruro de potasio (62 g) el cambio en la temperatura de fusión será el mismo. La explicación práctica de tal fenómeno es que en la superficie  del hielo hay una fina capa de agua líquida en la que se disuelve, hasta la saturación, la sal. Al ser ésta una solución muy concentrada, el sistema trata de diluirla pasando más agua líquida. Pero, para obtener esa agua líquida  a partir del hielo, se necesita aporte de calor que proviene de la misma disolución que se quiere diluir (agua y sal) que alcanza entonces temperaturas bajo cero.

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