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Titolo: Solidificazione acqua e sale

Non riesco a capire per quale motivo l'acqua e il sale formando legami
ione-dipolo che sono molto forti, portano a diminuire la temperatura di
solidificazione di acqua e sale. Con legami più forti non tende di più allo
stato solido??
Vi sarei grato se poteste aiutarmi.
Ciao
Enea Bianda
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 Enea Bianda
Ci provo tentando di restare il più semplice possibile.
Intanto, l'equazione : SOLIDO = LEGAMI  FORTI  è soltanto
orientativa, ma non è affatto una garanzia previsionale.
Correlare il punto di ebollizione alla forza dei legami
inter-molecolari già regge meglio, ma lo stato solido necessita
di un requisito più restrittivo : il raggiungimento dell'ordine
e la creazione di reticoli ordinati.
Ci sono infatti sostanze con legami inter-molecolari debolissimi
(iodio, neopentano, adamantano) che solidificano facilmente ed
altre (glicerina, formammide, dimetilsolfossido) che instaurano
legami intermolecolari molto validi e che pure sono liquidi
(seppure altobollenti, pur essendo molecole piccole e leggere).
Il problema è anche la facilità a raggiungere conformazioni
reticolari ordinate, cosa che il congelamento richiede.
Ordinarsi è un processo non spontaneo, ossia con un DS negativo,
che nella transizione di fase liquido / solido viene
controbilanciato dall'incremento dell'energia di legame. Quindi,
oltre a quest'ultima, conta molto anche quanto elevata è la
diminuzione di entropia da pagare. Ecco perché molecole molto
simmetriche, rigide, sferoidali e con pochi gradi di libertà
solidificano assai più facilmente di molecole intrinsecamente
disordinate.
Per passare all'acqua anche essa, come tutti i liquidi, per
passare allo stato solido, necessita un processo di
riorientamento ed impaccamento regolare. Nel solido l'acqua
forma esattamente 4 legami ad idrogeno per ogni molecola, contro
(MI PARE !) circa 3.6 legami H nel liquido. Tuttavia il liquido
è random, mentre il ghiaccio ha la struttura del DIAMANTE.
La presenza di sali, tanto peggiore quanto più sono ad alta
valenza ed alto campo elettrico (Al3+, Mg2+, SO42- etc, ma anche
ammonio, solvatabile) ha un cosiddetto effetto CAOTROPICO. Gli
ioni, in pratica, siccome legano fortemente alcuni strati di
molecole di acqua di solvatazione e li orientano intorno a sé,
rendono sfavorevole l'ordinamento in un reticolo ordinato di
queste stesse per formare il ghiaccio. Quando l'acqua ghiaccia,
almeno all'inizio la soluzione si concentra ed il sale è SALTED
OUT (è estromesso, sino ad eventuali miscele eutettiche
ovviamente), in un processo ancora fortemente endo entropico :
si crea acqua pura ed una salamoia più concentrata da un'unica
soluzione iniziale. Per questo l'acqua congela più
difficilmente. Quindi è anche l'ordinamento e non solo la forza
dei legami a chiarire questa situazione.
Del resto il tuo ragionamento regge bene per l'ebollizione,
laddove in effetti più forti sono i legami, e più la miscela
bolle alta.
Per finire, esistono sali che si sciolgono con processo
fortemente esotermico (es. perclorato di magnesio, cloruro di
alluminio) ed altri con processo alquanto endotermico (nitrato
di ammonio ad es.). Nel secondo caso .... perché mai si
sciolgono se, evidentemente, l'energia di solvatazione NON
supera l'energia reticolare del sale ? E' sempre la solita
grandezza, il disordine più elevato della soluzione rispetto
alle due fasi separate, a dominare il processo.
Spero di aver chiarito a sufficienza
Ciao
Soviet-Mario