Mezcla frigorífica: mezcla de hielo y sal Al mezclar hielo machacado o nieve a 0 ºC con alguna sustancia soluble en agua, tiene lugar una disminución de la temperatura que depende de la cantidad de sustancia añadida: para un valor determinado de dicha sustancia se alcanzará una disminución máxima. Cada sistema (agua + sal soluble) tendrá una proporción característica con la que se logrará el máximo descenso de temperatura. Para lograr que se solidifique una disolución salina de agua debemos lograr que su temperatura disminuya por debajo de 0 ºC , a mayor concentración la temperatura es menor (descenso crioscopico). Este fenómeno es semejante al que ocurre al calentar una disolución de sal en agua a la presión de 1 atmósfera: si el agua contiene sales no hierve a 100 ºC, necesita una temperatura mayor.
Explicación Al añadir sal a temperatura ambiente al hielo troceado, el calor pasa de la sal al hielo y éste empieza a fundirse. En las caras de los trozos de hielo que están en contacto con la sal ésta se disuelve en el agua. 1- Cada vez se funde más hielo porque la disolución concentrada tiende a diluirse . 2- El hielo al fundirse absorbe calor de la disolución en una proporción equivalente al calor latente de fusión del hielo (80 calorías por gramo fundido ). 3- Al perder esta energía la disolución saturada se enfría y su temperatura va descendiendo por debajo de 0 ºC. 4- Finalmente se alcanza el equilibrio entre el hielo, la sustancia sólida en exceso y la disolución saturada, que en unas condiciones de presión dadas y para cada sal, queda perfectamente definido. 5- Cada mezcla frigorífica alcanza una temperatura mínima determinada. 6- Estas mezclas así producen descensos notables de la temperatura y se denominan mezclas frigoríficas. Las sales utilizadas deben ser muy solubles en agua a bajas temperaturas. Mezclas frigoríficas hay muchas. El fundamento de las mismas es sencillo: cuando se mezclan determinadas sustancias puede haber un efecto térmico, es decir, un desprendimiento de energía (ácido sulfúrico y agua) o una absorción de energía (nitrato amónico y agua). Lo único que tenemos que hacer, es aprovechar las mezclas que absorben energía para producir frío e intentar favorecer el efecto lo más posible. Estas mezclas están descritas en los manuales de laboratorio, sobre todo antiguos, por lo que tendrá que tirar de biblioteca. Los aparatos generadores de frío actuales (que funcionan exactamente igual que la nevera de casa) han desplazado el uso de mezclas frigoríficas, por lo que no es fácil encontrarlas en libros modernos (tampoco las he buscado). También se utiliza mucho, directamente, el nitrógeno líquido para enfriar a muy bajas temperaturas. Es relativamente barato y no requiere mucho material para manejarlo.
Aquí tiene una serie de fórmulas en las que le indico la receta, la temperatura las temperaturas que se pueden alcanzar (note que en algunas es necesaria que la temperatura de partida ya sea suficientemente baja, por lo que necesitará enfriar los productos de partida con otra mezcla previa): 1. Nieve o hielo machacado (2 partes), sal común (1 parte)= -20,5ºC 2. Nieve o hielo machacado (5 partes), sal común (2 partes), cloruro amónico (1 parte)= 24,4ºC 3. Nieve o hielo (24 partes), sal (10 partes), cloruro amónico (5 partes), nitrato potásico (5 partes= -27,8ºC 4. Nieve o hielo (12 partes), sal (5 partes), nitrato amónico (5 partes)=-31,7ºC 5. Nieve (2 partes), cloruro de calcio (3 partes): de -26,1ºC = -55,5ºC 6. Nieve (3 partes), ácido nítrico diluido (3 partes): de -17,8ºC )=-43,3ºC 7. Fosfato sódico (3 partes), nitrato amónico (2 partes), ácidos diluidos mezclados (4 partes): de -36,6ºC = -47,2ºC 8. Nieve (8 partes), ácido sulfúrico diluido (10 partes): de -55,5ºC = -68,3ºC 9. Nieve (3 partes), cloruro de calcio (4 partes)= de 0ºC a -40ºC 10. Nieve (3 partes), hidróxido potásico (4 partes)= de 0ºC a -46,1ºC
