Coloque una taza que contenga agua pura junto a una que contenga agua salada y baje gradualmente la temperatura ambiente. A alrededor de 0 grados Celsius (32 grados Fahrenheit), el agua pura se congelará y se congelará gradualmente mientras el agua salada permanece líquida. A una cierta temperatura por debajo de aquella a la que se congeló el agua dulce, el agua salada también se congelará. La diferencia de temperatura real depende de la concentración de sal. La razón por la que esto sucede tiene que ver con la presencia de iones de sal en el agua. Interfieren físicamente con la tendencia de las moléculas de agua a alinearse en una estructura cristalina.
TL; DR (demasiado largo; No leí)
El agua salada tiene un punto de congelación más bajo que el agua pura. El agua en la superficie del hielo salado es más fría, por lo que el hielo se siente más frío que el hielo de agua pura.
¿Qué sucede cuando el agua se congela?
Cada molécula de agua es una combinación de un oxígeno y dos átomos de hidrógeno dispuestos en un triángulo. Esta disposición asimétrica le da a la molécula una polaridad: un lado tiene una carga neta positiva mientras que el otro lado es negativo. Debido a esta polaridad, las moléculas se atraen entre sí. Sin embargo, las moléculas están en constante movimiento, vibrando y moviéndose unas alrededor de otras sin cesar. Cuando bajas la temperatura, las moléculas se ralentizan y, como tienen menos energía, empiezan a pegarse unas a otras. En el punto de congelación, la energía del movimiento es tan baja que las moléculas se fusionan en una estructura sólida.
Agrega un poco de sal
El cloruro de sodio (NaCl), o sal de roca, consiste en un ión de sodio con carga positiva y un ión de cloro negativo unidos por atracción electrostática en una estructura de celosía. Cuando pones la sal en agua, las moléculas de agua polares rompen la estructura y rodean los iones individuales, que se dispersan en una solución. Cuando la temperatura baja, los iones interfieren con la capacidad de las moléculas de agua para formar un cristal. estructura, y la mezcla no se convertirá en un sólido hasta que baje la temperatura por debajo del punto de congelación de puro agua. El nuevo punto de congelación depende de la concentración de sal, pero lo más bajo que puede llegar es -21.1 C (-5.98 F). Esto ocurre en la saturación, cuando ya no se disolverá más sal.
El hielo con un punto de congelación más bajo se siente más frío
Si toma un cubo de agua salada congelada, puede que se sienta más frío que un cubo de agua pura. Hay un par de razones para esto. Una es que, para congelarse, un cubo de hielo de agua salada tiene que estar a una temperatura más baja que un cubo de hielo de agua pura.
La otra razón es que la capa superficial de agua del cubo también se encuentra a una temperatura más baja. En la superficie de cada cubito de hielo, se lleva a cabo un proceso de intercambio entre el agua en estado líquido y sólido. La presencia de sal en el agua reduce el punto de equilibrio de este intercambio al reducir el punto de congelación del agua líquida. En consecuencia, el agua que se siente en la superficie de un cubo de agua salada es más fría que en un cubo de agua pura. Esta dinámica también evita que el agua que entra en contacto con el hielo se congele, razón por la cual la sal parece derretir el hielo.