Punto de congelacion de los liquidos
El punto de congelación de un líquido es la temperatura a la que se equilibra la presión de vapor de un líquido y un sólido, manteniendo la misma presión de vapor cuando el líquido se expone a la atmósfera, con la temperatura siempre más baja que la de la solución pura. En general, los sólidos separados de la solución están en un estado limpio. Esto se debe a la presencia de una pequeña cantidad de disolvente no volátil, que cambia la curva de equilibrio vapor-líquido.
Esto se conoce como un descenso crioscópico o disminución del punto de fusión hasta el punto de congelación, que se disuelve en relación con la temperatura del disolvente puro. Todas las soluciones en las que el disolvente se solidifica sólo sin la sustancia disuelta durante el enfriamiento tienen un punto de congelación más bajo que el disolvente puro. La magnitud de la gota crioscópica, ∆Tc, resulta de la diferencia de temperaturas de congelación (o fusión) del disolvente puro y de la solución, Tf* o Tf respectivamente.
La contracción del crioscopio es una de las propiedades de la coagulación y, por lo tanto, el tamaño de la contracción depende únicamente del tipo de disolvente y de la cantidad de sustancia disuelta, es decir, es independiente del tipo de sustancia disuelta. Cada sustancia disuelta, en la misma cantidad, tiene el mismo efecto.
Es un indicador útil de limpieza, por ejemplo, si se libera calor durante la solidificación, muestra todas las impurezas disueltas que sólo están presentes en el líquido y no en el sólido. Las sustancias puras tienen un punto de congelación bien definido, pero las mezclas suelen congelarse a diferentes temperaturas. En el caso de muchas mezclas, el punto de congelación es un indicador útil de la pureza cuando se determina mediante métodos apropiados.
El punto de congelación se alcanza en la solución cuando la energía cinética de las moléculas desciende al bajar la temperatura; el aumento de la atracción intermolecular y la reducción de la energía cinética conducen a la cristalización del líquido. Las soluciones siempre se congelan a una temperatura más baja que la del disolvente puro. La temperatura de congelación del agua pura es de 0°C.
Medición de la temperatura de congelación
Hay dos tipos de instrumentos que utilizan esta base de propiedades de colisión de líquidos para su trabajo, a saber, los crioscopios y los osmómetros, que miden la caída del punto de congelación o la caída del punto de congelación, es decir, el volumen medido de la solución se coloca en un tubo de muestra y se sumerge en un baño de temperatura controlada. Luego se introducen en la mezcla un termopar y un vibrador y se reduce la temperatura del baño hasta que se supera la temperatura. El vibrador se activa para empezar a cristalizar el agua en la solución de prueba y el calor liberado por el derretimiento aumenta la temperatura hasta el punto de congelación.
El puente de Wheatstone se utiliza para convertir el punto de congelación detectado en una medición de osmolaridad. El instrumento está calibrado con soluciones de referencia de cloruro de sodio que cubren el rango de osmolaridad esperado.
Uno de los indicadores más susceptibles a la adición de sustancias extrañas a la leche es el punto de crioscopía, que está regulado por normas nacionales e internacionales. La leche líquida fresca debe tener una temperatura de crioscopía de -0,53 a -0,57 Horvet o -0,512 a 0,550 °C.
Cálculo de la temperatura de congelación:
Tc: diferencia entre los puntos de congelación de la solución y el disolvente puro
Kc: constante de congelación molar. Si el disolvente es agua, el valor de la constante es: 1,86 ºC Kg/mol
m: Molality
Aplicación de la fórmula:
85 g de azúcar de caña (sacarosa) se disuelven en 392 g de agua. Determinar la temperatura de congelación de la solución resultante. Peso molecular de la sacarosa: 342 g/mol.
