Por Jack Brubaker
Atualizado em 30 de agosto de 2022
Os governos estaduais e municipais frequentemente espalham sal nas estradas para mantê-las seguras. Ao diminuir o ponto de derretimento do gelo – um efeito conhecido como depressão do ponto de congelamento – o sal ajuda a manter o fluxo do tráfego. O mesmo princípio cria um experimento científico divertido e educativo que pode variar desde uma demonstração rápida até um projeto detalhado completo com previsões matemáticas. Tudo que você precisa é de uma panela e um termômetro.
Depressão do ponto de congelamento
Quando um sólido se dissolve na água, ele se divide em pequenas partículas. Para o açúcar, estas são moléculas individuais; para sais como o cloreto de sódio, eles são íons carregados. Essas partículas perturbam a capacidade das moléculas de água de se organizarem em um sólido à medida que a temperatura se aproxima do congelamento, diminuindo assim o ponto de congelamento. Este fenômeno é universal em líquidos, não apenas em água.
Medindo o congelamento
Escolher a medida certa é fundamental. Em vez de perguntar qual amostra congela primeiro, concentre-se na temperatura na qual cada solução atinge o estado sólido. Esta abordagem revela como as impurezas alteram o ponto de congelamento e fornece um resultado mais claro e cientificamente significativo.
Como aprender matemática
A equação estabelecida para a depressão do ponto de congelamento é:
ΔT=–k·m
onde k é a constante de depressão molar do ponto de congelamento do solvente e é a molalidade da solução (moles de partículas por quilograma de solvente). Para água, é igual a 1,86°C·kgmol⁻¹. Sacarose (C₁₂H₂₂O₁₁) tem um peso molecular de 342,3gmol⁻¹, então a fórmula é simplificada para:
ΔT=–1,86×(gramas de sacarose/342,3/kg de água)
Exemplo:Dissolver 10g de sacarose em 100mL (≈0,100kg) de água. ΔT=–1,86×(10/342,3/0,1)≈–0,54°C. Assim, a solução congela a cerca de 0,54°C abaixo do ponto de congelamento da água pura.
Projetos Avançados
Ao reorganizar a fórmula, os alunos podem determinar experimentalmente o peso molecular de um soluto:
PM=(–1,86×gramas de sacarose)/(ΔT×kg de água)
Muitos cursos de química do ensino médio e superior usam esse método para encontrar o peso molecular de substâncias desconhecidas. Uma abordagem semelhante funciona para estudos de ponto de ebulição, com a constantek mudando para 0,52.
