¿Cómo baja la sal el punto de congelación del agua?

Cuando llega la temporada de invierno, es posible que haya observado que el departamento de carreteras esparce sal en la carretera para derretir el hielo.

Y el mejor ejemplo simple donde se observará este tipo de condición es en nuestros hogares. Cuando nos estemos preparando para hacer helado en nuestras casas, usaremos sal como uno de los ingredientes para bajar la temperatura.

En los escenarios anteriores, estamos usando sal.

Pero, ¿sabías la razón detrás de esto?

¿Por qué hacemos eso?

¿Por qué la sal reduce el punto de congelación del agua?

¿Cómo reduce la sal el punto de congelación del agua?

Cuando esté haciendo helado, la temperatura alrededor de la mezcla de helado debe ser inferior a 32 F si desea que la mezcla se congele. La sal mezclada con hielo crea una salmuera que tiene una temperatura inferior a 32 F. Cuando agrega sal al agua helada, baja la temperatura de fusión del hielo a 0 F más o menos. La salmuera está tan fría que congela fácilmente la mezcla de helado.

Pero, ¿qué pasa con lugares como la Antártida, Groenlandia y Canadá? El agua dulce en el aire se congela y cae a la tierra sin un temporada de fusión para deshacerse de él. Con el tiempo, esta nieve se acumula y se compacta en un glaciar.

El punto típico de congelación del agua dulce es 0° Celsius [32° Fahrenheit]. Generalmente, las moléculas de agua están compuestas de hidrógeno y moléculas de agua y se han unido en una estructura cristalina de hielo. Eventualmente, las moléculas se mueven tan lentamente que ya no pueden escapar de las atracciones intermoleculares entre las moléculas de agua. Como resultado de estas fuerzas, se forma una red de moléculas de agua y el agua se convierte en hielo.

Durante este cambio de fase, las moléculas de agua entran y salen del sólido a la misma velocidad. La sal rompe este equilibrio simplemente estando presente. Con la adición de sal, hay menos moléculas de agua presentes en la interfaz entre líquido y sólido. En otras palabras, las partículas de sal impiden que las moléculas de agua vuelvan a entrar en la fase sólida, por lo que salen más moléculas de agua y entran menos al sólido.

Cuando la temperatura desciende aún más, las moléculas de agua que salen la fase sólida disminuirá aún más y la velocidad eventualmente igualará la velocidad a la que las moléculas de agua pueden encontrar el sólido en presencia de sal. Cuando la velocidad a la que el agua sale del sólido equilibra la velocidad a la que entran las moléculas de agua, se establece un nuevo punto de congelación (más bajo).

En promedio, el agua de mar en los océanos del mundo tiene una salinidad de alrededor de 3,5 por ciento (35 g/L, o 0,600 M). En otras palabras, cada kilogramo de agua de mar tiene aproximadamente 35 gramos (1,2 oz) de sales disueltas, predominantemente de sodio (Na ⁺ ) y cloruro (Cl ^- ) los iones están presentes. Como resultado de estas sales, el agua de mar es más densa que el agua dulce y el agua pura. Por lo tanto, el punto de congelación del agua de mar disminuye a medida que aumenta la concentración de sal.

Aunque la salinidad del agua del océano varía, esto reduce el punto de congelación del agua del océano a aproximadamente -1,8 °C o 28,8 °F. Entonces el agua del océano se congelará.

Otro factor que afecta la congelación del agua del océano es su corriente oceánica. La corriente oceánica se puede describir como la combinación de convección térmica para crear flujos de agua oceánica a gran escala. Este movimiento constante del agua del océano ayuda a evitar que las moléculas de agua se congelen en el estado algo estacionario de los cristales de hielo. Como resultado, solo las áreas realmente frías, como el Polo Norte o el Polo Sur, generalmente se enfrían lo suficiente como para que el agua del océano se congele.

Más importante aún, las corrientes oceánicas bombean continuamente agua tibia desde regiones a las regiones oceánicas más frías.

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