Coloque una taza que contenga agua pura junto a una que contenga agua salada y reduzca gradualmente la temperatura ambiente. A alrededor de 0 grados Celsius (32 grados Fahrenheit), el agua pura se congelará y se congelará gradualmente mientras el agua salada permanezca líquida. A una temperatura por debajo de aquella a la que se congela el agua dulce, el agua salada también se congelará. La diferencia de temperatura real depende de la concentración de sal. La razón por la que esto sucede tiene que ver con la presencia de iones de sal en el agua. Interfieren físicamente con la tendencia de las moléculas de agua a alinearse en una estructura cristalina.

TL; DR (demasiado largo; no lo leyó)

El agua salada tiene un punto de congelación menor que agua pura. El agua en la superficie del hielo salado es más fría, por lo que el hielo se siente más frío que el hielo puro.

¿Qué sucede cuando el agua se congela?

Cada molécula de agua es una combinación de un oxígeno y dos átomos de hidrógeno dispuestos en un triángulo. Esta disposición asimétrica le da a la molécula una polaridad: un lado tiene una carga neta positiva mientras que el otro lado es negativo. Debido a esta polaridad, las moléculas se atraen entre sí. Sin embargo, las moléculas están en constante movimiento, vibrando y moviéndose una alrededor de la otra sin cesar. Cuando bajas la temperatura, las moléculas se ralentizan, y debido a que tienen menos energía, comienzan a pegarse entre sí. En el punto de congelación, la energía del movimiento es tan baja que las moléculas se unen en una estructura sólida.

Agregue un poco de sal

El cloruro de sodio (NaCl), o sal de roca, consiste en un positivo ión de sodio cargado y un ion de cloro negativo unidos por atracción electrostática en una estructura reticular. Cuando se pone la sal en agua, las moléculas de agua polares rompen la estructura y rodean los iones individuales, que se dispersan en la solución. Cuando la temperatura baja, los iones interfieren con la capacidad de las moléculas de agua para formar una estructura cristalina, y la mezcla no se convertirá en un sólido hasta que baje la temperatura por debajo del punto de congelación del agua pura. El nuevo punto de congelación depende de la concentración de sal, pero lo más bajo que puede ir es -21.1 C (-5.98 F). Esto ocurre en la saturación, cuando no se disolverá más sal.

Hielo con un punto de congelación inferior Feels Colder

Si recoges un cubo congelado de agua salada, puede que se sienta más frío que un cubo de agua pura. Hay un par de razones para esto. Una es que, para congelarse, un cubo de hielo de agua salada tiene que estar a una temperatura más baja que un cubo de hielo de agua pura.

La otra razón es que la capa superficial de agua en el cubo también está a una temperatura más baja. En la superficie de cada cubo de hielo, se produce un proceso de intercambio entre el agua en los estados líquido y sólido. La presencia de sal en el agua disminuye el punto de equilibrio de este intercambio al disminuir el punto de congelación del agua líquida. En consecuencia, el agua que se siente en la superficie de un cubo de agua salada es más fría que la de un cubo de agua pura. Esta dinámica también evita que el agua que entra en contacto con el hielo se congele, razón por la cual la sal parece derretir el hielo.