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Química Física
idade: 15 – 19

Sal e gelo

Nas regiões frias do mundo, o sal é usado para tirar o gelo das ruas e as calçadas. Mas como o sal derrete o gelo? Na verdade, isso não acontece. O sal apenas reduz o congelamento, sem afetar o derretimento, mudando, assim, o equilíbrio entre esses dois processos a favor da fusão.

Se o tempo permitir, combine esta experiência com 'Mais frio do que o gelo'.

Tópicos e objetivos

Na superfície do gelo, a fusão e o congelamento geralmente estão em equilíbrio em cerca de 0˚ Celsius.

A adição de sal dilui a água e, portanto, reduz a taxa na qual as moléculas de água se unem à fase sólida (congelamento); mas não reduz a taxa na qual as moléculas do gelo se separam para entrar na fase líquida (fusão).

Cubos de gelo
Sal
Açúcar
Pratos de plástico
Tarefa dos alunos

Coloque um cubo de gelo em um prato de plástico e ponha um pouco de sal em um dos cantos do gelo.

1. O que acontece com o sal? E com o gelo?

2. Como o sal acelera o derretimento do gelo?

3. Ocorrerá um efeito semelhante ao adicionar outras substâncias que se disolvem na água? Faça o teste!

Perguntas orientadoras
(se for necessário)

Por que o sal é dissolvido?
› Porque há água líquida na superfície do cubo de gelo.

O que acontece quando o gelo derrete?
› Algumas moléculas de água se separam da estrutura cristalina.

Isso é irreversível?
› Não, as moléculas de água líquida podem se ligar à estrutura cristalina. Ambos os processos – de congelamento e de fusão – ocorrem simultaneamente.

O sal evita que as moléculas de água se separem do gelo?
› Não.

O sal impede que as moléculas de água se liguem à estrutura cristalina?
› Sim, os íons "ficam no caminho" e impedem a formação de uma estrutura cristalina regular.

Conclusões

As moléculas de água na superfície do gelo deixam constantemente a estrutura cristalina de gelo e se tornam líquidas (derretem) ou evaporam (sublimação). Ao mesmo tempo, as moléculas de água na fase líquida próximas do gelo são "capturadas" e integradas à estrutura cristalina. A 0˚ Celsius esses dois processos geralmente estão em equilíbrio, enquanto em temperaturas mais altas, a fusão e a evaporação predominam; e em temperaturas mais baixas, o congelamento captura mais moléculas na superfície de gelo do que perde.

A adição de sal dilui a água com íons (no caso do sal de cozinha Na+ e Cl-), que são muito mais difíceis de integrar à estrutura cristalina, dificultando o congelamento, mas sem afetar o processo de fusão. Isso desloca o equilíbrio a favor do processo de fusão. O novo ponto de equilíbrio ou ponto de congelamento encontra-se, portanto, a uma temperatura mais baixa (no caso de NaCl a cerca de -9˚ Celsius). Outras substâncias que são dissolvidas em água, como o açúcar (dissolve mais lentamente do que o sal, à baixa temperatura) ou o álcool, mostram o mesmo efeito.

Depois de esclarecer como o sal desloca o equilíbrio de congelamento e derretimento para uma temperatura mais baixa, você pode discutir por que o uso de sal nas ruas e calçadas é ruim para o meio ambiente e acelera a corrosão de metais , que danifica os carros.