Hielo instantáneo

Materiales

• Acetato sódico trihidratado (se puede comprar en cualquier drogueria).
• Agua destilada.
• Placa calefactora.

Procedimiento

Para preparar la disolución sobresaturada disolvemos el acetato sódico en agua calentada a unos 100 ºC (hasta que rompa a hervir).  La proporción que nosotros hemos utilizado es de 150 gr de acetato en 50 ml de agua.

Dejamos enfriar la disolución en la nevera durante 2 horas como mínimo. La disolución preparada no caduca por lo que la podemos preparar y dejarla más tiempo en la nevera.

Durante la ebullición, es probable que pequeñas partículas de acetato se hayan depositado en las peredes del recipiente, por lo que será conveniente limpiar las paredes del vaso y traspasar la disolución a un vaso limpio antes de ponerla en la nevera.

Una vez tengamos la disolución sobresaturada enfriada, vertemos lentamente la disolución sobre un poco de acetato sólido cristalizado. Se obtienen unas torres de acetato cuyo tamaño aumenta a medida que progresa la cristalización.

Una vez critalizado el acetato sódico, podemos volver a repetir el experimento aprovechando estos mismos cristales. Solo los tendremos que calentar a unos 100 º hasta que se forme nuevamente una disolución y volver a enfriar en la nevera como antes.

¿Qué ocurre?

La cristalización es un proceso por el cual se pasa de un sistema relativamente desordenado (líquido) a un sistema mucho más ordenado (cristal). Según la segunda ley de la termodinámica, el paso de un sistema desordenado a un sistema ordenado debe producirse un descenso de energía que compense este incremento de orden. La solubilidad de un sólido en un líquido depende de la temperatura.

Una disolución sobresaturada es una disolución en la que hay más sólido del permitido a esta temperatura (equilibrio termodinámico metaestable). La disolución saturada en caliente pasa a ser una disolución sobresaturada en frío.

Este fenómeno de la sobresaturación puede observarse en soluciones de acetato sódico trihidratado en agua. Cuando se disuelve en agua a alta temperatura, al enfriarse los iones de acetato y de sodio no consiguen orientarse espontáneamente de tal manera que no se forma la retícula cristalina, por lo que se obtiene una solución en equilibrio termodinámico metaestable. La disolución sobresaturada puede cristalizar espontáneamente depositando una semilla de cristal de acetato sódico. Esta cristalización espontánea se produce con la liberación de calor latente que da lugar a un aumento de la temperatura del sistema.

El porqué algunas disoluciones sobresaturadas no consiguen cristalizar a temperatura ambiente es un hecho difícil de explicar. Fahrenheit descubrió que un líquido puede permanecer sin congelar por debajo de su punto de solidificación. Fahrenheit eliminaba el aire disuelto en el agua y luego ponía el agua en botellas que cerraba, exponiéndolas al aire frío. Descubrió de esta forma que el agua podía permanecer en estado líquido a temperaturas por debajo de su punto de congelación. Pero cuando los recipientes eran agitados se producía una congelación instantánea.