Cosa succede mischiando ghiaccio a 0 C e sale da cucina?

L’inganno del ghiaccio e del sale: un’abbassamento della temperatura di fusione

Il semplice gesto di aggiungere sale al ghiaccio a 0°C sembra innocuo, ma in realtà si apre un mondo di processi chimico-fisici affascinanti. Mentre la nostra intuizione suggerisce che il ghiaccio a 0°C, raggiungendo lo stato di equilibrio con l’acqua, non possa che fondere, l’aggiunta di sale innesca un processo che, sorprendentemente, fa abbassare la temperatura di fusione.

Il fenomeno risiede nel principio dell’abbassamento crioscopico, un effetto collaterale della solubilizzazione. Quando il sale, composto di ioni (ad esempio, cloruro di sodio in NaCl), viene aggiunto al ghiaccio, le molecole d’acqua, normalmente legate in una struttura cristallina ordinata, vengono attratte dagli ioni del sale. Questa attrazione interferisce con la formazione dei legami idrogeno tra le molecole d’acqua, necessari per mantenere la struttura solida del ghiaccio.

Per poter sciogliere il ghiaccio, le molecole d’acqua devono superare queste nuove interazioni con gli ioni. Si sviluppa quindi un’ulteriore richiesta energetica che l’ambiente non può soddisfare a 0°C. La temperatura di fusione si abbassa.

È fondamentale notare come la quantità di sale influenzi questa diminuzione. Con una maggiore concentrazione di sale, aumenta l’interazione tra le molecole di acqua e gli ioni disciolti, portando a un abbassamento più marcato della temperatura di fusione. Questo spiega perché, in pratiche comuni come la de-ghiacciamento delle strade, un’abbondante quantità di sale è necessaria per ottenere un risultato significativo.

Il processo di scioglimento, in questo caso, non è un semplice passaggio di fase, ma un equilibrio dinamico tra l’energia termica disponibile e le interazioni molecolari create dal sale. L’aggiunta di sale non “assorbe” il calore dal ghiaccio, ma ne modifica le interazioni. Le molecole d’acqua, per vincere l’attrazione maggiore dagli ioni del sale, necessitano di una quantità inferiore di energia termica, e di conseguenza una temperatura inferiore, per sciogliere in acqua.

In conclusione, l’abbassamento crioscopico, reso evidente dal ghiaccio e dal sale, ci dimostra come le interazioni tra le molecole non siano semplici, ma influenzate da fattori come le interazioni ioniche. Questo principio ha implicazioni importanti in diversi ambiti, dalla modellazione climatica alla progettazione di processi chimici, mostrandoci come piccole aggiunte possano generare effetti macroscopici sulla materia.