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Claudia Fernández Cañizares
Ana Morón Díaz
Lidia María Kahlke González
Mª Pilar Tamayo Jiménez
Coordinador: Pedro Fernández Rodríguez
I.E.S. Río Verde Marbella (Málaga)
APLICACIONES DE
LA CRIOSCOPÍA
APLICACIONES DE LA CRIOSCOPÍA¿POR QUÉ EN INVIERNO SE ECHA SAL EN LAS
CARRETERAS PARA EVITAR LAS PLACAS DE HIELO?
• La sal funde al hielo.
• El hielo tiene agua sobre su superficie en la cual se disuelve la sal añadida.
• La disolución saturada de sal en agua se enfría liberando calor hacia el hielo que acabará fundiéndose.
• Sobre la carretera queda finalmente una disolución de sal en agua que puede permanecer líquida a temperaturas inferiores a 0º C.
INTERPRETACIÓN A NIVEL MOLECULAR
¿POR QUÉ FUNDE EL HIELO EN CONTACTO CON UNA DISOLUCIÓN SATURADA DE SAL EN AGUA?
Agua
Hielo
• El hielo y el agua que lo cubre a 0º C están en equilibrio.
• Del agua líquida pasan moléculas al hielo y viceversa.
• Las velocidades de salida y entrada de moléculas de agua en el líquido y en el sólido son iguales.
• Siempre hay la misma cantidad de moléculas en la estructura sólida: NO HAY FUSIÓN.
Molécula de agua
INTERPRETACIÓN A NIVEL MOLECULAR
¿POR QUÉ FUNDE EL HIELO EN CONTACTO CON UNA DISOLUCIÓN SATURADA DE SAL EN AGUA?
Agua con sal
Hielo
• Si se añade sal, el hielo queda en contacto con una disolución saturada de sal en agua.
• Las velocidades de salida y entrada de moléculas de agua en el líquido y en el sólido ahora no son iguales: los iones cloruro y sodio no pueden quedar fijados en la estructura sólida.
• El número de moléculas en la estructura sólida disminuye: HAY FUSIÓN.
Molécula de agua
Cloruro
Sodio
INTERPRETACIÓN A NIVEL MOLECULAR
¿POR QUÉ LA DISOLUCIÓN DE SAL EN AGUA SOLIDIFICA A TEMPERATURAS INFERIORES A 0º C?
• Cuando el agua se va enfriando sus moléculas se mueven cada vez más despacio.
• A 0º C las fuerzas de atracción entre moléculas de agua provocan la ordenación originando la estructura sólida.
• La presencia de partículas de cloruro sódico dificulta la ordenación de las moléculas de agua. La disolución puede permanecer en estado líquido a temperaturas inferiores a 0º C.
LA MEZCLA DE SAL CON HIELO ES UNA MEZCLA CRIOGÉNICA
(mezcla que puede alcanzar temperaturas muy inferiores a la temperatura de congelación del
agua)
LA DISOLUCIÓN DE SAL EN AGUA EXPERIMENTA UNA DISMINUCIÓN DE
TEMPERATURA DE SOLIDIFICACIÓN RESPECTO AL AGUA PURA
(descenso crioscópico es la disminución de la temperatura de congelación de una disolución respecto al disolvente puro)
EN NUESTRO TRABAJO NOS HEMOS PLANTEADO ESTABLECER LOS FACTORES QUE INFLUYEN EN EL
DESCENSO CRIOSCÓPICO:
• Comprobamos la influencia de la concentración en el descenso crioscópico de disoluciones de un mismo soluto.
• Comprobamos la influencia del tipo de soluto, a igual concentración, en el descenso crioscópico.
Usamos disoluciones acuosas preparadas en el laboratorio (de sal, alcohol y azúcar)
y disoluciones comerciales (leche, anticongelantes y agua mineral con gas)
Para enfriar utilizamos mezclas criogénicas preparadas con hielo y sal (-20º C) o con hielo y el etilenglicol de anticongelantes para coches (-4º C)
Enfriamos una muestra de agua y otra de agua mineral con gas Para ello utilizamos una mezcla criogénica de hielo y etilenglicol
que alcanza temperaturas de hasta -4º C.
Se observa que el agua solidifica y el agua mineral con gas no: la temperatura de solidificación del agua mineral con
gas es inferior a -4º C.
COMPROBACIÓN EXPERIMENTAL DEL DESCENSO CRIOSCÓPICO
INFLUENCIA DE LA CONCENTRACIÓN EN EL DESCENSO CRIOSCÓPICO
1ª COMPROBACIÓN: DISOLUCIONES DE ETILENGLICOL EN AGUA
La mezcla criogénica de sal con hielo alcanza
temperaturas de hasta -20º C
El anticongelante para coches es una disolución de etilenglicol que soporta temperaturas de
hasta -14º C.
Utilizamos tres muestras preparadas por dilución de esta
disolución comercial
INFLUENCIA DE LA CONCENTRACIÓN EN EL DESCENSO CRIOSCÓPICO
2ª COMPROBACIÓN: MUESTRAS DE LECHE DILUIDAS EN DIFERENTES
PROPORCIONES
Utilizamos tres muestras preparadas por dilución de leche entera.
Las muestras se enfrían utilizando mezcla criogénica de hielo con sal.
-20
-15
-10
-5
0
5
10
15
20
25
0 2 4 6 8 10
Tiempo (min)
Tem
pera
tura
(ºC)
Anticongelante c omerc ial
Anticongelante 60%
Anticongelante 30%
-15
-10
-5
0
5
10
15
20
25
30
0 1 2 3 4 5 6
Tie mpo (min)
Tem
pera
tura
(ºC) L eche entera
L eche diluida 60%
L eche diluida 30%
Disoluciones de etilenglicol en agua:
Primera muestra solidifica alrededor de -13º C ó -14º C.
Segunda muestra solidifica alrededor de -10º C ó -11º C.
Tercera muestra solidifica alrededor de -3º C.
El descenso crioscópico es tanto mayor cuanto mayor sea la concentración.
Muestras de leche entera diluidas en diferentes proporciones:
La primera muestra solidifica alrededor de -11º C ó -12º C.
La segunda muestra solidifica alrededor de -4º C.
La tercera muestra solidifica alrededor de -1º C.
El descenso crioscópico es mayor en la leche entera (mayor concentración) y disminuye más cuanto mayor sea la
dilución.
En las gráficas se identifica la temperatura de congelación cuando la temperatura se mantiene aproximadamente constante
INFLUENCIA DEL SOLUTO EN EL DESCENSO CRIOSCÓPICO
Para establecer la influencia del soluto de una disolución acuosa en el descenso crioscópico, hemos preparado tres disoluciones con
igual concentración (1 g soluto/10 g agua) y hemos medido por el mismo procedimiento experimental anteriormente descrito, los
correspondientes descensos crioscópicos.
En las gráficas se identifica la temperatura de congelación cuando la temperatura se mantiene aproximadamente constante
Disoluciones acuosas de alcohol, sal y azúcar (1g soluto/10 g agua)
La primera muestra solidifica alrededor de -10º C.La segunda muestra solidifica alrededor de -11º C ó -12º C.
La tercera muestra solidifica alrededor de -1º C ó -2º C.
Los solutos utilizados difieren en sus masas moleculares:Alcohol etílico (46); Cloruro sódico (58,5); Azúcar (342)
-15
-10
-5
0
5
10
0 2 4 6 8 10 12 14
T iem po (m in)
Tem
pera
tura
(ºC
)
Alcohol (aq) 1g/10g agua
S al (aq) 1g/10 g agua
Azúcar 1g/10 g agua
CONCLUSIONES
El descenso crioscópico es mayor cuanto mayor es la concentración de una disolución en un determinado
soluto. Por esta razón los anticongelantes comerciales soportan en estado líquido temperaturas muy por debajo de la temperatura de congelación del agua.
La determinación de la temperatura a la que congela la leche puede ser utilizada para determinar si fue adulterada con agua: la leche adulterada (diluida) con
agua, congela a temperaturas más cercanas a 0º C que la leche entera.
El descenso crioscópico en disoluciones de igual concentración y diferentes solutos es mayor cuanto
menor sea la masa molecular del soluto (el azúcar tiene masa molecular muy superior al alcohol o la sal, por eso
congela a temperatura muy próxima a 0º C).
APLICACIONES DE LA CRIOSCOPÍAEl descenso crioscópico de una disolución respecto al
disolvente puro es de aplicación práctica...
• Para eliminar hielo de las carreteras añadiendo sal
• Para preparar mezclas con propiedades anticongelantes
• Para servir cerveza muy fría, cerveza glacial, a -2º C
APLICACIONES DE LA CRIOSCOPÍAEl descenso crioscópico de una disolución respecto al disolvente
puro se uso para la preparación tradicional de helados.
Heladera antigua
M.A. Gómez. Helados y temperaturas muy bajas.
El rincón de la ciencia nº20, febrero 2003
Claudia Fernández Cañizares
Ana Morón Díaz
Lidia María Kahlke González
Mª Pilar Tamayo Jiménez
Coordinador: Pedro Fernández Rodríguez
I.E.S. Río Verde Marbella (Málaga)
APLICACIONES DE
LA CRIOSCOPÍA
