Comprensión de la congelación de disolventes

Cuando un disolvente puro se congela, sus moléculas se organizan en una red ordenada, fortaleciendo las fuerzas intermoleculares. En el agua, esto da como resultado una red hexagonal de enlaces de hidrógeno que define las propiedades únicas del hielo.

¿Qué sucede cuando se agrega un soluto?

La introducción de un soluto altera la estructura ordenada del disolvente. Las moléculas de disolvente ya no pueden alinearse perfectamente, por lo que se debe eliminar más energía para que se produzca la congelación. En la práctica, esto significa que el punto de congelación de la mezcla es menor que el del disolvente puro, un fenómeno conocido como depresión del punto de congelación. .

Definición de la depresión del punto de congelación

La disminución de la temperatura de congelación es directamente proporcional a la molalidad del soluto:

\(\Delta T_f =K_f \veces m \veces i\)

donde:

• K_f es la constante de depresión molar del punto de congelación del disolvente.
  
• m es la molalidad (moles de soluto por kilogramo de disolvente).
  
• yo es el factor de van't Hoff, que representa el número de partículas en las que se disocia el soluto. Para NaCl, i =2.

La depresión del punto de congelación también se expresa como la diferencia entre el punto de congelación del disolvente puro (T_f ⁰) y el de la solución (T_f ):

\(\Delta T_f =T_f^{\circ} - T_f\)

¿Por qué es útil la depresión del punto de congelación?

Dos aplicaciones cotidianas demuestran su importancia:

• Anticongelante: El etilenglicol reduce el punto de congelación del agua, protegiendo así los radiadores de los automóviles.
• Seguridad Vial: Rociar sal en las carreteras en invierno reduce el punto de fusión del hielo, lo que reduce las peligrosas manchas.

Ejemplo práctico:punto de congelación del agua salada

Calcule el punto de congelación de una solución que contiene 100 g de NaCl en 1 kg de agua.

1. Convierta la masa de NaCl a moles:
   \(100\,\text{g} \times \dfrac{1\,\text{mol}}{58.44\,\text{g}} =1.71\,\text{mol}\)
2. Determinar la molalidad:
   \(m =\dfrac{1.71\,\text{mol}}{1\,\text{kg}} =1.71\,\text{m}\)
3. Aplicar la fórmula de la depresión:
   \(\Delta T_f =1,86\,\tfrac{\grado\text{C}}{\text{m}} \veces 1,71\,\text{m} \veces 2 =6,4\,\grado\text{C}\)
4. Restar del punto de congelación de 0°C del agua pura:
   \(T_f =0\,\grado\text{C} - 6.4\,\grado\text{C} =-6.4\,\grado\text{C}\)

Por lo tanto, añadir 100 g de sal a 1 kg de agua reduce el punto de congelación a –6,4 °C.

TL;DR

Agregar un soluto como la sal reduce el punto de congelación de un solvente. Cuanto más soluto hay, mayor es la depresión, lo que explica el uso de anticongelante y sal en las carreteras.