Abbassamento crioscopico

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abbassamento_crioscopico

Proprietà colligative delle soluzioni:

innalzamento ebullioscopico

abbassamento crioscopico

pressione osmotica e abbassamento della tensione di vapore (che non esamineremo in questo post)

Semplificando: un soluto non volatile aggiunto ad un solvente cambia le proprietà chimico-fisiche della soluzione che ne deriva.

Facciamo un esempio pratico: quando cuociamo la pasta, aggiungendo il sale all’acqua, cambiamo il punto di ebollizione dell’acqua pura. I 100 °C non basteranno, ne serviranno un po’ di più. La stessa soluzione (acqua+sale) messa in freezer non congelerà a 0 °C come l’acqua pura ma ad una temperatura che può arrivare diversi gradi sotto lo zero (abbassamento crioscopico)

L’entità del cambiamento dipende essenzialmente dalla concentrazione del soluto (sale, zucchero, ecc..) che la soluzione contiene.

Uno sciroppo molto zuccherino, come può essere ad esempio il miele, non congelerà a 0 °C, ma a temperature nettamente inferiori. Questo perché la concentrazione di zucchero è tale da impedire all’acqua presente di essere libera di congelare alla temperatura alla quale congelerebbe se fosse pura. Estremizzando, lo zucchero puro non congela nemmeno a – 40 °C.

Del resto, già Galileo Galilei con il suo termometro ad alcol, all’inizio del 1600 aveva notato che 2 parti di ghiaccio + 1 parte di sale (NaCl, cloruro di sodio) abbassavano la temperatura a -20 °C prima che questa soluzione congelasse.

Prendendo in considerazione ciò che si applica al gelato, l’equazione espressa sopra è quella che regola l’abbassamento del punto di congelamento. Infatti anche grazie agli zuccheri (soluti) presenti nella miscela si può ottenere un gelato morbido alle usuali temperature di servizio (mediamente il range va dai -6 °C ai – 14 °C).

Cosa dice l’equazione?

∆Tc = Kc* b

∆Tc = abbassamento crioscopico (°C)
Kc = costante crioscopica molale (per l’acqua: 1,86 °C*kg/mol)
b = molalità (mol soluto/kg solvente)

Più soluto (sali, zuccheri, …) si aggiunge od è presente in un liquido (acqua, latte, succo,..) minore sarà la temperatura a cui l’acqua disponibile congelerà.

Unendo questa informazione a quelle derivanti dal potere dolcificante e dalla resistenza al congelamento si può iniziare ad avere una visione allargata di quello che accade in sistema complesso come il gelato.

10 Comments

  1. Ma nella relazione di abbassamento crioscopico non hai considerato il coefficiente di van’t hoff, per cui la relazione va bene per 1 o 2 soluti, ma non ha soluzioni per più di 2 soluti o per soluti di cui non si conosce il coefficiente.

    • Grazie Diego per l’osservazione.

      Il suggerimento lo teniamo a mente per ritornare sull’argomento quanto prima. 😉

      Premesso che i sistemi alimentari sono molto complessi e si dovrebbe fare un discorso molto ampio per inquadrare e contestualizzare ogni argomento, prendiamo la palla al balzo per dare qualche altra informazione.

      Il coefficiente (di correzione) al quale ti riferisci, effettivamente non è indicato. È generalmente esplicitato in equazione nel caso degli elettroliti, dato che può assumere valori > di 1, quasi mai nel caso dei non-elettroliti dato che si assume valga 1. Per elettroliti semplici quali l’NaCl, il MgCl2 e il FeCl3, il coefficiente di Van’t Hoff (i) assume rispettivamente i valori di 2, 3 e 4. Se non conosciuti, si possono ricavare matematicamente.
      Sperimentalmente la relazione è valida per soluzioni diluite e in condizioni di idealità. In soluzioni concentrate o in condizioni di non idealità, le dissociazioni possono anche essere non complete e i rispettivi valori discostarsi. Il coefficiente quindi, nella pratica, è disponibile e può essere ricavato in più modi, ad esempio conoscendo la concentrazione e la pressione osmotica della soluzione ad una determinata temperatura.

      In definitiva, con qualche approssimazione e qualche differenza tra soluzione ideale e soluzione reale, il coefficiente di Van’t Hoff, ma anche il Kc, può essere ricavato matematicamente. È sufficiente risalire al grado di dissociazione dell’elettrolita in soluzione e al calore latente di fusione per unità di massa. Fortunatamente, qualcuno ci ha già pensato e in bibliografia sono presenti tabelle con i dati esplicitati.

      L’abbassamento crioscopico, dipendendo dalla concentrazione molale, può essere calcolato con la formula indicata anche se in soluzione sono presenti più di 2 soluti, ad esempio 3 o 4 (glucosio + lattosio + fruttosio + …), basta non si dissocino e che siano considerati nel modo corretto.

      In più, a onor del vero e per essere ancor più precisi, se in soluzione ci sono anche solo 2 soluti, ma sono ad esempio un elettrolita e un non elettrolita (NaCl + glucosio), l’equazione così come è non va bene e va adattata considerando quanto appena detto.

      Se pur importanti, a volte si omettono alcuni dettagli per dare una impostazione meno “matematichese” ai contenuti. Visto l’interesse dimostratoci anche per altri post però, torneremo sull’argomento insieme a qualche formula i più. Ci appassiona 😉

      Ogni altra indicazione che ci verrà data è per noi arricchimento,
      grazie per seguirci

      Let’s food together!

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