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El punto de congelación es la propiedad coligativa que permite determinar fácilmente y con gran
precisión la concentración de una solución acuosa. El punto de congelación del H
precisamente +0,010 °C. Un mol de un soluto no disociante (una sustancia que no se disocia en
especies iónicas), como glucosa disuelta en 1 kilogramo (kg) de agua, reduce el punto de
congelación del agua en 1,858 °C. Este cambio se conoce como la constante de disminución del
punto de congelación del agua. La disminución del punto de congelación depende también del
grado de disociación del soluto. Si el soluto es iónico, cada especie iónica disminuye el punto de
congelación en 1,858 °C. Por ejemplo, si un mol de cloruro de sodio (NaCl) se disociara totalmente
en dos especies iónicas (Na
°C. Sin embargo, la disociación nunca es total porque la interferencia entre las moléculas del soluto
disminuye la capacidad de disociación según un factor denominado coeficiente osmótico.
En una solución simple (tal como glucosa o cloruro de sodio en agua), el punto de congelación
puede medirse fácilmente y el valor de la concentración se puede determinar fácilmente mediante
una ecuación o una tabla de valores. Sin embargo, cada soluto tiene una ecuación exclusiva. En
una solución más compleja, todas las especies ionizadas y no disociadas influyen en la disminución
del punto de congelación. No es fácil determinar la concentración de cada soluto.
Cada una de las propiedades coligativas tiene un problema similar. Si bien cada una de las
propiedades coligativas cambia de manera directamente proporcional a la concentración de soluto,
cada una requiere un modo y una unidad de medición diferentes. La osmolalidad es una unidad de
medición de la concentración de uso frecuente que relaciona entre sí todas las propiedades
coligativas y otras unidades de concentración. Debido a su universalidad, en la mayoría de los
estudios de osmometría se usa la osmolalidad, expresada como "mOsm/kg H
común de concentración, en lugar de aplicar otros factores de conversión.
2.2.1 Instrumentación
Los osmómetros de Advanced Instruments miden el punto de congelación de una solución acuosa
para determinar la concentración de soluto. Utilizan termistores de alta precisión para detectar la
temperatura de la muestra, controlar el nivel de superenfriamiento e inducir la congelación, además
de medir el punto de congelación de la muestra. El termistor puede detectar diferencias de ±1
mOsm/kg H
O.
2
2.2.2 Termodinámica del punto de congelación
La manera más rápida y precisa de medir el punto de congelación de una solución consiste en
sobrenfriarla varios grados por debajo de su punto de congelación e inducir su cristalización
mediante agitación mecánica. La liberación repentina de energía (el calor de la fusión) eleva la
temperatura de la muestra hasta un valor de meseta donde se equilibran las fases líquida y sólida.
La temperatura de equilibrio es el punto de congelación de la solución. La manipulación de la
temperatura de meseta para obtener mediciones de alta precisión es la base de varias patentes
otorgadas a Augustus Fiske.
La duración de la fase del equilibrio líquido/sólido es una función de la velocidad a la cual se libera
el calor de fusión con respecto a la velocidad en que se disipa al medio ambiente circundante. Este
coeficiente se puede reducir a fin de prolongar la duración del equilibrio y obtener una meseta que
se puede medir con una precisión de 0,001 °C.
Las sondas termistoras de alta sensibilidad supervisan la temperatura y controlan el elemento
termoeléctrico de enfriamiento. El control por microprocesadores y la operación automatizada
permiten minimizar cualquier imprecisión introducida por la técnica del usuario.
+
y Cl
-
) en 1 kg de agua, el punto de congelación se reduciría en 3,716
21
O puro es
2
O", como la unidad
2
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