Di Kevin Beck | Aggiornato il 24 marzo 2022
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Tutti hanno assistito alla trasformazione di un liquido in ghiaccio solido o viceversa. Capire quando avviene questo cambiamento di fase è essenziale per la vita di tutti i giorni, dalla guida sicura in inverno alla cucina e agli esperimenti scientifici.
La maggior parte delle sostanze esiste in tre fasi:solida, liquida o gassosa, a seconda della temperatura e della pressione. L'acqua è unica nel senso che può essere solida e liquida a temperature piacevolmente basse e si trasforma in gas a 100°C (212°F), una temperatura accessibile per la maggior parte delle persone. Il passaggio dallo stato solido a quello liquido si chiama fusione; il contrario, da liquido a solido, è il congelamento o solidificazione. Quando un liquido diventa un gas, sta bollendo , mentre il processo inverso è la condensazione . In rari casi, un solido può bypassare la fase liquida e trasformarsi direttamente in gas attraverso la sublimazione , oppure un gas può depositarsi direttamente su una superficie solida.
Il punto di congelamento di una sostanza dipende dalla sua struttura molecolare. Ad esempio, l'acqua ha un punto di congelamento relativamente alto di 0°C perché i suoi legami idrogeno si “bloccano” facilmente insieme, mentre l'alcol etilico (CH₃CH₂OH) congela a –114°C (–174°F). Quando si mescolano liquidi diversi o quando un solido viene sciolto in un liquido, il punto di congelamento della miscela risultante si sposta in modo prevedibile in base ai componenti coinvolti.
In una soluzione, il solido disciolto è chiamato soluto e il liquido che lo trasporta è il solvente . L'aggiunta di un soluto abbassa il punto di congelamento del solvente, un fenomeno noto come abbassamento del punto di congelamento , una classica proprietà colligativa . L'effetto dipende dal numero di particelle prodotte dal soluto, non dalla sua identità chimica.
Il sale da cucina (cloruro di sodio) si dissolve nell'acqua e ne riduce il punto di congelamento, motivo per cui gli equipaggi stradali spargono sale in inverno per sciogliere il ghiaccio. NaCl si dissocia in due ioni (Na⁺ e Cl⁻), quindi ogni mole di sale produce due particelle che abbassano il punto di congelamento. Un soluto che produce più particelle per unità di formula abbasserebbe ulteriormente il punto di congelamento.
Utilizza un calcolatore online del punto di congelamento per cercare le temperature dei liquidi comuni in gradi Celsius, Fahrenheit e Kelvin. Confrontando i punti di congelamento di diverse sostanze è possibile rivelare modelli legati alle loro strutture molecolari.
