Projetos de ciência sobre o que congela mais rápido: a água ou água com açúcar?

Quando os sólidos se dissolvem em água, eles formam partículas pequenas, discretas. No caso das substâncias orgânicas como o açúcar, as partículas consiste em moléculas de açúcar individuais. No caso de sais, tais como o sal de mesa, também conhecido como cloreto de sódio, as partículas consistem de os iões carregados que formam o sal. A presença de partículas na água interfere com a capacidade das moléculas de água para se ligarem em conjunto para formar um sólido como a temperatura da água se aproxima do seu ponto de congelação. depressão do ponto de congelamento ocorre em todos os líquidos, e não apenas água.

Um experimentador deve prestar especial atenção para o que exatamente ela está medindo e como ela é medi-la. Isso se resume à questão fundamental de fazer as perguntas certas. Neste caso particular, no caso de o experimentador preocupar-se com o que congela mais rápido, ou a temperatura a que ocorre o congelamento? A questão do que congela mais rápido implica que, se uma amostra de água e uma amostra de água de açúcar foram colocados num congelador, simultaneamente, então uma delas iria congelar antes do outro. Mas que informação o que realmente oferecem? A velocidade com que uma substância congela refere-se, entre outros parâmetros, a capacidade de calor da solução e a quantidade de substância. A melhor opção neste caso seria para medir a temperatura em que as soluções congelamento porque isso responde à pergunta mais importante: Não impurezas na água afetam seu ponto de congelamento e em caso afirmativo, quanto?

Químicos e físicos têm bem estabelecida a ciência e matemática por trás depressão do ponto de congelamento. Para estudantes avançados, ou aqueles com um forte interesse em matemática, a equação padrão para a depressão do ponto de congelamento, delta (T), de uma solução é o delta (T) = -k m, onde k representa o ponto de congelação molal constante depressão do solvente e m representa a molaridade da solução, ou moles de partículas divididas pelas kg de solvente. Isso parece mais complicado do que realmente é. Assumindo que a água representa o único solvente utilizado na experiência, k = 1,86. Além disso, o açúcar, também conhecido como sacarose, exibe um peso molecular de 342,3. A equação para depressão do ponto de congelamento agora simplifica a delta (T) = -1,86 (Gramas de sacarose / / 342,3 kg de água). Assim, por exemplo, se 10 gramas de sacarose foi dissolvido em 100 mL de água, depois 100 ml = 100 g = 0,100 kg, e delta (t) = -1,86 * (10 / 342,3 / 0,1) = -0.54 graus Celsius. Assim, esta solução deve congelar a uma temperatura de 0,54 graus Celsius abaixo do ponto de congelação da água pura.

Rearranjando a equação do Passo 3 permitiria que um experimentador para medir delta (T) e, em seguida, para resolver o peso molecular, PM, de sacarose. Isto é, MW = (-1,86 gramas de sacarose) / (delta (t) kg de água). Na verdade, muitos estudantes do ensino médio e de nível universitário de química realizar experimentos em que experimentalmente determinar o peso molecular de uma substância desconhecida. O método também funciona em relação aos pontos de ebulição, exceto o valor de mudanças k para 0,52.