8.4: propiedades coligativas-elevación del punto de ebullición y depresión del punto de congelación

depresión del punto de congelación

el punto de congelación de una sustancia es la temperatura a la que las formas sólidas y líquidas pueden coexistir indefinidamente, es decir, están en equilibrio. Bajo estas Condiciones, las moléculas pasan entre las dos fases a tasas iguales porque sus tendencias de escape de las dos fases son idénticas., Supongamos que un solvente líquido y su sólido (agua y hielo, por ejemplo) están en equilibrio ( a continuación), y agregamos un soluto no volátil (como sal, azúcar o líquido anticongelante automotriz) al agua. Esto tendrá el efecto de reducir la fracción molar de las moléculas de H2O en la fase líquida, y así reducir la tendencia de estas moléculas a escapar de ella, no solo en la fase de vapor (como vimos anteriormente), sino también en la fase sólida (hielo)., Esto no tendrá ningún efecto en la velocidad a la que las moléculas de H2O escapan del hielo a la fase de agua, por lo que el sistema ya no estará en equilibrio y el hielo comenzará a derretirse.

Si queremos evitar que el sólido se derrita, la tendencia de escape de las moléculas del sólido debe reducirse., Esto se puede lograr reduciendo la temperatura; esto disminuye la tendencia de escape de las moléculas de ambas fases, pero afecta a las del sólido más que a las del líquido, por lo que eventualmente alcanzamos el nuevo punto de congelación más bajo donde las dos cantidades están nuevamente en equilibrio exacto y ambas fases pueden coexistir .

si prefiere pensar en términos de presiones de vapor, puede usar el mismo argumento si tiene en cuenta que las presiones de vapor del sólido y el líquido deben ser las mismas en el punto de congelación., La dilución del líquido (el solvente) por el soluto no volátil reduce la presión de vapor del solvente de acuerdo con la Ley de Raoult, reduciendo así la temperatura a la que las presiones de vapor del líquido y las formas congeladas de la solución serán iguales. Al igual que con la elevación del punto de ebullición, en soluciones diluidas hay una relación lineal simple entre la depresión del punto de congelación y la molalidad del soluto:

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tenga en cuenta que los valores de Kf son todos negativos!

carreteras de salazón

el uso de la sal para descongelar carreteras es una aplicación común de este principio., La solución formada cuando parte de la sal se disuelve en el hielo húmedo reduce el punto de congelación del hielo. Si el punto de congelación cae por debajo de la temperatura ambiente, el hielo se derrite. En clima muy frío, la temperatura ambiente puede estar por debajo de la de la solución de sal, y la sal no tendrá ningún efecto.,d=»3d8b2121c5″>

Ejemplo \ (\PageIndex{2}\)

estimación el punto de congelación de una mezcla anticongelante se compone combinando un volumen de etilenglicol (MW = 62, densidad 1,11 g cm–3) con dos volúmenes de agua.

solución

supongamos que usamos 1 L de glicol y 2 L de agua (los volúmenes reales no importan mientras sus proporciones sean las dadas.) La masa del glicol será de 1.10 kg y el del agua será de 2.0 kg, por lo que la masa total de la solución es de 3,11 kg. Entonces tenemos:

• Número de moles de glicol: (1110 g) ÷ (62 g mol–1) = 17.,9 mol
• Molalidad de glicol: (17.9 mol) ÷ (2.00 kg) = 8.95 mol kg–1
• depresión del punto de congelación: ΔTF = (-1.86 K kg–1 mol) × (8.95 mol kg–1) = -16.6 K por lo que la solución se congelará a aproximadamente -17°C.