Como calcular o ponto de congelamento

Todo mundo já teve a experiência de lidar com algo congelado. Talvez você tenha testemunhado a formação lenta de gelo na superfície da água quando a temperatura está baixa ou a substituição do gelo por água quando a temperatura está suficientemente alta.

Experiência com líquidos diferentes - água, álcool isopropílico, óleo de cozinha e assim por diante mudanças de fase em diferentes temperaturas. Ou seja, a água se move entre o sólido (congelado) e o líquido em uma temperatura, esfregando o álcool em outra e da mesma forma para outros líquidos.

Um sólido se transformando em um líquido é chamado Derretendo; um líquido se tornando um sólido é chamado de solidificação ou congelando. Calcular os pontos de congelamento e fusão de substâncias misturadas é complexo, e você pode até ser capaz de teste-os você mesmo, enquanto você pode pesquisar os pontos de congelamento de substâncias comuns online tabelas.

Antes de explorar o fenômeno de congelamento em particular, é útil revisar o que significa fases e mudanças de fase.

A maioria das substâncias pode existir como um sólido, um líquido ou um gás se a temperatura (e às vezes a pressão) for suficientemente alterada. A água é uma substância rara na medida em que pode existir como um sólido e um líquido em temperaturas que são relativamente confortáveis ​​para humanos, ao atingir o estado gasoso a uma temperatura que, embora perigosa, não é especialmente extrema para humanos (100 ° C ou 212 ° F).

Como já foi observado, o derretimento é uma mudança de sólido para um líquido e o congelamento (ou solidificação) é o contrário. Um líquido se transformando em um gás é chamado ebulição, que todos viram. O processo oposto é conhecido como condensação. Raramente, um sólido pode "pular" a fase líquida e se tornar um gás (sublimação), ou o inverso pode ocorrer (deposição).

Se você misturar tinta azul e amarela em quantidades iguais, obtém um resultado que parece verde. No entanto, se você usar principalmente azul ou amarelo, a cor resultante é "inclinada" em direção à cor que você usou mais e em uma extensão que se escala com o desequilíbrio dos ingredientes.

Os pontos de congelamento de misturas de diferentes líquidos, ou de líquidos com sólidos neles dissolvidos, mudam de acordo com as propriedades dos constituintes de maneira igualmente previsível. Água tem um ponto de congelamento relativamente alto para um líquido porque suas ligações de hidrogênio mais prontamente "travam no lugar" do que aquelas de, digamos, álcool etílico₂CH₃OH), que tem um ponto de congelamento de –114 ° C ou –174 ° F.

Quando uma substância é dissolvida em um líquido, o sólido que se dissolve é denominado soluto e o líquido é denominado solvente. A mistura líquido-soluto resultante é chamada de solução. Sempre que o soluto é adicionado a um solvente, o ponto de congelamento do solvente torna-se mais baixo.

Quando o sal de cozinha (cloreto de sódio) é dissolvido na água, ele diminui o ponto de congelamento na água. Isso explica por que você vê caminhões salgando as estradas em climas frios após uma chuva de inverno: ela baixa a temperatura na qual a água forma gelo na estrada.

Além disso, a redução do ponto de congelamento de um solvente pela adição de soluto é chamada de propriedade coligativa, o que significa que o número de moléculas em que o soluto se quebra, não sua composição química, determina a extensão da depressão do ponto de congelamento. NaCl se divide em dois átomos, os íons (átomos carregados) Na⁺ e Cl^-. A adição de uma substância que produz três "pedaços" por molécula de soluto deprimiria o ponto de congelamento em uma quantidade ainda maior do que o NaCl.

Você pode pesquisar os pontos de congelamento de uma série de líquidos comuns em Celsius, Fahrenheit e Kelvin usando uma calculadora online. Tente reconciliar o que você sabe sobre a estrutura química dos mais simples com seus pontos de congelamento para ver se consegue detectar algum padrão.