Por Jack Brubaker
Actualizado el 30 de agosto de 2022
Los gobiernos estatales y municipales frecuentemente esparcen sal en las carreteras para mantenerlas seguras. Al reducir el punto de fusión del hielo (un efecto conocido como depresión del punto de congelación), la sal ayuda a mantener el flujo del tráfico. El mismo principio crea un experimento científico divertido y educativo que puede variar desde una demostración rápida hasta un proyecto detallado completo con predicciones matemáticas. Todo lo que necesitas es una cacerola y un termómetro.
Cuando un sólido se disuelve en agua, se rompe en partículas diminutas. En el caso del azúcar, se trata de moléculas individuales; para sales como el cloruro de sodio, son iones cargados. Estas partículas alteran la capacidad de las moléculas de agua para formar un sólido a medida que la temperatura se acerca al punto de congelación, lo que reduce el punto de congelación. Este fenómeno es universal en todos los líquidos, no solo en el agua.
Elegir la medida correcta es clave. En lugar de preguntar qué muestra se congela primero, concéntrese en la temperatura a la que cada solución alcanza el estado sólido. Este enfoque revela cómo las impurezas alteran el punto de congelación y proporciona un resultado más claro y científicamente significativo.
La ecuación establecida para la depresión del punto de congelación es:
ΔT=–k·m
donde k es la constante de depresión molar del punto de congelación del solvente y mis la molalidad de la solución (moles de partículas por kilogramo de solvente). Para el agua, kequivale a 1,86°C·kgmol⁻¹. La sacarosa (C₁₂H₂₂O₁₁) tiene un peso molecular de 342,3 gmol⁻¹, por lo que la fórmula se simplifica a:
ΔT=–1,86×(gramos de sacarosa/342,3/kg de agua)
Ejemplo:Disolver 10 g de sacarosa en 100 ml (≈0,100 kg) de agua. ΔT=–1,86×(10/342,3/0,1)≈–0,54°C. Por tanto, la solución se congela a aproximadamente 0,54 °C por debajo del punto de congelación del agua pura.
Al reorganizar la fórmula, los estudiantes pueden determinar experimentalmente el peso molecular de un soluto:
MW=(–1,86×gramos de sacarosa)/(ΔT×kg de agua)
Muchos cursos de química en escuelas secundarias y universidades utilizan este método para encontrar el peso molecular de sustancias desconocidas. Un enfoque similar funciona para los estudios del punto de ebullición, donde la constantek cambia a 0,52.
