martes, 5 de agosto de 2014

¿Por qué se echa sal cuando hay heladas?

Ahora que termina el invierno, se me ha ocurrido hablar de algo que todos hemos podido ver, en especial cuando hay heladas o nieve, y es que, en estas situaciones, tanto la gente como las máquinas quitanieves inundan las calles con sal con el fin de que no se formen placas de hielo en la carretera, aceras... etc, pero ¿qué papel juega la sal para impedir que se congelen las calles?.


(Redacté esta entrada a principios de Marzo, pero lo fui dejando y ahora... está un poco fuera de fecha, pero no la quise quitar porque me gustó y éste es mi post).

Aclarado el tema de la introducción, empiezo con la entrada de verdad y espero escribir con algo más de frecuencia ahora que estoy de vacaciones y no tengo muchas cosas que hacer.



Como todos sabemos, conducir por una carretera helada es tremendamente peligroso, ya que el hielo tiene un coeficiente de rozamiento muy bajo y por ello los coches deslizan al girar, frenar... y todo eso fomenta las colisiones. La solución a este problema es, evidentemente, eliminar el hielo de las carreteras.

Para eliminar el hielo de la carretera, el método más eficaz sería calentarlo para que se funda, pero es una solución completamente inviable por razones más que obvias, por lo que hay que pensar otro plan.

La solución es emplear ese hielo (que no deja de ser agua) como disolvente y formar una disolución acuosa empleando sal común, la misma que se utiliza para cocinar.

El papel que tiene la sal, es formar una disolución agua-sal que tiene un punto de fusión (se congela) a muy baja temperatura. (La temperatura de fusión de esta disolución varía entre 0 y -21ºC en función de la cantidad de sal empleada)

El motivo por el que una disolución (disolvente + soluto) tiene un punto de fusión más bajo que el disolvente puro, se puede demostrar mediante propiedades termodinámicas.


El desarrollo de las ecuaciones que describen ese comportamiento es complejo, pero de forma simplificada, se llega a una ecuación tipo:
Donde ΔTf = Tf (disolución) - Tf (disolvente)
            -Kf = constante de varios términos cuyo valor es siempre < 0
            mB = concentración de la sal (en molalidad)

Una vez explicados los términos que se incluyen en dicha ecuación, es fácil ver que a mayor concentración de la sal, menor es el término ΔTf  ya que -Kf`es siempre menor que 0.

De eso, concluimos que ΔTf < 0 y para ello, Tf(disolución) < Tf (disolvente). Es decir, la disolución se congela a una temperatura menor que el disolvente puro.

Otra forma de ver esta ecuación, es de forma gráfica, donde la temperatura de fusión es la que se alcanza en la intersección de  μA(s) con  μA(l) para el disolvente A puro y de  μA(s) con  μA(dis) para la disolución.
Como se ve de forma gráfica, Tf < Tf*. (Aclarar que el asterisco de Tf* significa que se trata del compuesto puro, es decir, del disolvente solo).

Tras todo este rollo, podemos concluir que se añade sal a las carreteras y calles para formar una disolución que congele a temperaturas más bajas que el agua pura y así caminar o conducir por unas calles mojadas en lugar de congeladas.

Antes de finalizar, hay dos cosas que me gustaría aclarar de forma rápida.

La primera, es que las ecuaciones aquí presentadas son independientes del tipo de sal que se utilice. Únicamente depende de la concentración de la misma. Por ello se utiliza sal común, porque es muy soluble en agua (pudiendo hacer disoluciones concentradas) y porque es muy barata.

La segunda de las cosas, tiene que ver con los -21ºC como temperatura mínima de fusión, esa temperatura es la temperatura de fusión de la disolución saturada. Una disolución saturada es aquella que tiene la máxima cantidad de soluto (sal, en este caso) disuelto, por lo que si añadiésemos más sal, no se disolvería y tendríamos sal sólida con una disolución de sal idéntica a la de partida.





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