Temperatura y concentración en soluciones
Comprende cómo se relacionan la temperatura y la concentración de las soluciones de acuerdo al aumento y disminución de los puntos ebulloscópicos y crioscópicos de las soluciones.
La concentración de una solución (es decir, la cantidad de soluto que se encuentra efectivamente diluido en un solvente, de acuerdo a la solubilidad de este) determinará la temperatura a la que esta puede cambiar de estado, ya sea pasando desde estado líquido a sólido (punto crioscópico) o desde estado líquido a gaseoso (punto ebulloscópico). Cuando un solvente no presenta solutos diluidos en él, estos puntos son menores que en presencia de los mismos, es por ello que la concentración y la temperatura, en el sentido de que está en un indicador numérico de la cantidad de energía propinada a una solución para hacerla pasar desde un estado de la materia a otro, marcarán diferentes puntos crio y ebulloscópicos.
Concentración y puntos crioscópico y ebulloscópico.
La concentración de un soluto disuelto en un solvente modificará las propiedades coligativas «ebullición» y «congelamiento» de una solución. Pensando en un solvente común, como el agua, se sabe que esta alcanza su punto de congelación (crioscópico) a la temperatura de 0°C, mientras que alcanza su punto de ebullición a la temperatura de 100°C. Estos valores se verán modificados si se adiciona al agua un soluto o volátil (como azúcar o sal común), lo que llevará a un aumento de su punto de ebullición por sobre los 100°C y a una disminución de su punto de congelación bajo los 0°C. Entonces, es posible decir que, no solo en el agua sino que en cualquier solvente, el aumento de la concentración de solutos diluidos en este determinará un aumento del punto ebulloscópico y un aumento del punto crioscópico. Es posible aplicar estos datos de manera útil en la cotidianeidad, por ejemplo, al momento de cocinar, ya que si se hierve agua con sal común, para preparar arroz o pastas, será necesario usar una mayor cantidad de gas para hacer hervir el agua (al haber aumentado su punto ebulloscópico luego de adicionar el soluto), generando un mayor gasto energético. Desde un punto de vista de ahorro energético y económico, en ese sentido, es más recomendable adicionar sal a las comidas que deben ser hervidas al final de este procedimiento, y no antes.
Temperatura y puntos crioscópico y ebulloscópico.
Por otro lado, la temperatura de una solución y los puntos a los cuales esta pasa de un estado de la materia a otro están íntimamente relacionados con la concentración de solutos disueltos en el solvente. Si se adiciona un soluto no volátil a un solvente, con el consiguiente aumento de su punto ebulloscópico, será necesario propinar una mayor cantidad de energía (en forma de calor) a la solución para que el solvente aumente su temperatura y alcance su punto ebulloscópico, logrando pasar desde el estado líquido al gaseoso. El mismo efecto ocurre cuando se quiere disminuir la temperatura del solvente que presenta solutos no volátiles disueltos en él, de modo que se alcanza el punto crioscópico a una menor temperatura, lo que se logra con mayor aplicación de energía al sistema (en forma de trabajo) para disipar el calor de la solución y disminuir su temperatura hasta el nuevo punto crioscópico. Una aplicación útil de esto ocurre en regiones donde el clima es extremadamente frío: se deben aplicar a las calles solutos no volátiles como la sal común (NaCl) para evitar que la nieve y el hielo se acumule en exceso, de modo que el punto de congelación del agua disminuye al aplicar este soluto, o la adición de etilenglicol, una sustancia conocida genéricamente como «anticongelante» a los combustibles de vehículos, para evitar que éstos se congelen y dañen irreparablemente los motores de estos. Existen varios artrópodos (insectos y arácnidos) que poseen como adaptación a climas fríos proteínas circulantes en sus sistemas, las cuales actúan de la misma forma que el etilenglicol en los combustibles, evitando el congelamiento de estos y permitiendo su sobrevivencia en medios altamente hostiles.