¿Por qué la sal derrite el hielo?

Punto de congelación

¡Agárrate fuerte al volante! Es invierno y estás resbalando y resbalando por las carreteras. ¡Tanto hielo! Ha intentado reducir la velocidad y ha intentado conseguir neumáticos nuevos, pero no está ayudando. ¿Qué puedes hacer?

Bueno, si vive en ciertas partes del país, es posible que ya sepa lo que se puede hacer. Es posible que haya visto camiones grandes que arrojan sal en las carreteras y se haya preguntado: ‘¿Cómo ayuda esto?’ Bueno, ha venido al lugar correcto para responder esta pregunta. En la versión corta, la sal derrite el hielo en la carretera, evitando que resbales y resbales. ¿Pero cómo? Bueno, antes de profundizar en esa respuesta, tomemos un momento para ver los puntos de congelación.

Un punto de congelación es la temperatura a la que una sustancia comienza a cambiar de líquido a sólido. Para el agua, esa temperatura es de 32 grados Fahrenheit o 0 grados Celsius. Ahora, si coloca sal en hielo, cambia ese punto de congelación. De hecho, lo reduce, lo que significa que dificulta que el agua forme hielo. Pero, ¿cómo puede la sal o el cloruro de sodio reducir el punto de congelación? Para responder a eso, necesitamos observar la química del agua y la sal.

Química del agua y la sal

El agua es una molécula que está formada por dos átomos de hidrógeno y un átomo de oxígeno (ver imagen 1), y estas moléculas de agua se unen para formar una estructura similar a una red cuando se congelan (ver imagen 2).

Imagen 1: El oxígeno, o bola roja, es ligeramente negativo y las bolas grises, o hidrógeno, son ligeramente positivas.

Además, el agua es una molécula polar , ¡y no porque esté fría! En química, polar significa que la molécula tiene una ligera carga. En el caso del agua, el extremo cerca del átomo de oxígeno es ligeramente negativo y el extremo cerca de los átomos de hidrógeno es ligeramente positivo (ver imagen 1).

Esa estructura enrejada que forma el agua cuando se congela es causada por enlaces de hidrógeno , donde el extremo positivo de una molécula de agua es atraído por el extremo negativo de otra molécula de agua (vea los enlaces de hidrógeno representados por líneas de puntos grises en la imagen 2).

Imagen 2: El agua forma una estructura enrejada cuando se congela.

Veamos la sal. Recuerde, la sal está compuesta de elementos de sodio y cloruro. Cuando estos dos elementos chocan contra el hielo, se rompen en sus correspondientes iones o átomos cargados. El sodio es positivo y el cloruro es negativo. Tenga en cuenta que el agua también es polar, por lo que también tiene una carga. Ahora tienes estos iones mezclados con el agua polar, y adivina quién se inserta dentro de la estructura reticular que han formado las moléculas de agua. Sí, el sodio (Na) y el cloruro (Cl). Dado que el sodio es positivo, es atraído por el extremo negativo del oxígeno en el agua y, dado que el cloruro es negativo, es atraído por el extremo positivo del agua. Mire la imagen 3 para ver cómo el sodio rompe la estructura reticular del hielo. El símbolo que parece un extraño do 8 solo representa la ligera carga.

Imagen 3: Sodio que se interpone entre las moléculas de agua.

Al romper la estructura enrejada que se forma cuando el agua es hielo, la sal realmente mantiene el agua líquida (o derrite el hielo preexistente) aunque el agua haya alcanzado su punto de congelación. Bastante ordenado, ¿eh? Pero, ¿se congelará alguna vez el agua salada? ¡Veamos!

¿Se congelará alguna vez el agua salada?

Hasta ahora sabemos que la sal reduce el punto de congelación del agua porque los ingredientes de la sal, el sodio y el cloruro se insertan en la estructura reticular que se forma cuando el agua se vuelve sólida, haciendo que el hielo se derrita. Pero, ¿se congelará alguna vez el agua salada? Esta es una pregunta interesante.

Veamos la mayor cantidad de agua salada que se pueda imaginar: ¡el océano! Aproximadamente el 15% del océano tiene hielo marino durante al menos una parte del año. Entonces, sí, el agua salada se puede congelar. Recuerde que el agua dulce se congela a 32 grados Fahrenheit, pero el agua salada en el océano se congela a aproximadamente 28.4 grados Fahrenheit (más o menos, dependiendo de la cantidad de sal en el agua). Y si tomara el agua más salada, se congelaría aproximadamente a -5,8 grados Fahrenheit. Entonces, la moraleja de la historia es que, sí, la sal puede derretir el hielo bajando el punto de congelación, pero si se enfría lo suficiente, no hay suficiente sal en el mundo para evitar que el agua se congele.

Resumen de la lección

Con suerte, ya no resbalará y resbalará en su automóvil y puede agradecerle a la sal por eso. La sal reduce el punto de congelación , o la temperatura a la que un líquido se convierte en sólido, del agua. Al hacer esto, mantiene el agua como líquido y no como hielo sólido, lo que hace que la conducción sea más manejable para usted.

La sal está compuesta de sodio y cloruro, ambos son iones o átomos cargados. Recuerda, el agua es polar , por lo que también tiene una ligera carga. Específicamente, una carga positiva en el extremo de hidrógeno y una carga negativa en el extremo de oxígeno. A medida que el agua se congela, los enlaces de hidrógeno hacen que las moléculas del agua formen una estructura similar a una red. Pero cuando el sodio y el cloruro chocan contra el hielo, el sodio es atraído hacia el lado del oxígeno y el cloruro hacia el lado del hidrógeno. Al insertarse entre las moléculas de agua, rompen la estructura enrejada que permite que se forme el hielo. ¡Y viola, el hielo se derrite!