❄️ Descenso Crioscópico y Ascenso Ebulloscópico

Las propiedades coligativas (descenso crioscópico, ascenso ebulloscópico, disminución de la presión de vapor y presión osmótica) surgen todas porque las partículas de soluto disueltas reducen el potencial químico (y la entropía de mezcla) del disolvente, independientemente de qué sea el soluto en realidad. Solo importa el número de partículas disueltas por kilogramo de disolvente, no su identidad, tamaño o carga.

ΔTf es cuánto baja el punto de congelación y ΔTb es cuánto sube el punto de ebullición. m es la molalidad (moles de soluto por kilogramo de disolvente), i es el factor de van't Hoff, y Kf/Kb son las constantes crioscópica y ebulloscópica — constantes de proporcionalidad específicas del disolvente que convierten la molalidad en un desplazamiento de temperatura.

i cuenta cuántas partículas produce en realidad una unidad fórmula de soluto en solución. La glucosa no se disocia, así que i = 1. El NaCl se separa en Na⁺ y Cl⁻, así que i = 2. El CaCl₂ se separa en un Ca²⁺ y dos Cl⁻, así que i = 3. Un i más alto produce un efecto coligativo proporcionalmente mayor por mol disuelto.

A medida que una solución se enfría y el disolvente puro cristaliza en hielo, el soluto queda en gran medida excluido del sólido en crecimiento. El líquido restante se reduce pero conserva casi todo el soluto original, por lo que su concentración aumenta — deprimiendo aún más su punto de congelación local. Esta es la razón por la que el hielo marino es en gran parte agua dulce mientras que la salmuera restante se vuelve más salada.

La sal se disuelve en la fina capa líquida sobre el hielo, y como el NaCl tiene i = 2, deprime fuertemente el punto de congelación local por debajo de la temperatura ambiente, por lo que el hielo ya no puede permanecer sólido allí y se derrite.

El anticongelante de etilenglicol deprime el punto de congelación del refrigerante para que no se convierta en hielo y agriete el bloque motor en clima frío, y eleva su punto de ebullición para que no hierva en exceso en clima caliente — ambos efectos provienen del mismo soluto disuelto.

Disolviendo una masa conocida de un soluto desconocido en una masa conocida de disolvente y midiendo el ΔTf, puedes resolver para la molalidad m, calcular a la inversa los moles de soluto, y por lo tanto su masa molar — una técnica clásica llamada crioscopía.

Empacar sal alrededor de un baño de hielo deprime el punto de congelación de la salmuera muy por debajo de 0°C, de modo que la salmuera permanece líquida y lo bastante fría como para extraer calor de la mezcla de crema con la suficiente rapidez para congelarla.

La presión osmótica sigue la ecuación análoga de van't Hoff Π = iMRT, usando exactamente la misma lógica de conteo de partículas y el mismo factor i que escala ΔTf y ΔTb.