Gelo instantâneo

Introdução:

No texto Saturação das soluções é mostrado que cada substância possui um determinado coeficiente de solubilidade em cada solvente e em determinada temperatura e pressão, ou seja, possui uma medida de capacidade de se dissolver em uma quantidade-padrão do solvente. Assim, dependendo da quantidade de soluto que solubilizamos em uma quantidade de solvente, podemos ter três tipos de soluções:

• Insaturada: Uma solução com quantidade de soluto inferior ao coeficiente de solubilidade, o que significa que é possível dissolver mais soluto;
• Saturada: Uma solução que possui a máxima quantidade de soluto em uma dada quantidade de solvente, que é o coeficiente de solubilidade. Qualquer quantidade de soluto adicionada a esse tipo de solução torna-se corpo de fundo, ou seja, não se dissolve e fica no fundo do recipiente;
• Supersaturada: Solução em que o solvente contém mais soluto dissolvido do que seria esperado à mesma temperatura. Esse tipo de solução pode ser obtido quando pegamos uma solução saturada com corpo de fundo, por exemplo, e a aquecemos, solubilizando o soluto que estava no fundo do recipiente, pois o coeficiente de solubilidade na maioria dos casos é maior quanto maior for a temperatura.

Depois deixamos a solução aquecida em repouso até que ela volte para a temperatura inicial. Se não houver nenhuma perturbação, o soluto em excesso permanecerá dissolvido e, dessa forma, teremos uma solução supersaturada.

As soluções supersaturadas são de difícil obtenção, pois elas são muito instáveis e seu soluto em excesso pode se precipitar facilmente. Essa instabilidade é usada no experimento a seguir, criando um efeito incrível que parece o congelamento instantâneo de água, algo que surpreende muitos.

Mas lembre-se de que, na verdade, o material obtido não é gelo de verdade, por isso não o consuma de forma alguma!

O professor pode realizar esse experimento em sala de aula para explicar esse conteúdo de saturação das soluções e também sobre reações exotérmicas, já que o “gelo” formado libera calor.

Materiais e reagentes:

• Acetato de sódio;

• Água;
• Alguma fonte de aquecimento, como fogão, bico de Bunsen, etc.;
• Panela;
• Palito de sorvete;
• Geladeira (opcional);
• Copo ou recipiente transparente.

Procedimento Experimental:

1. Coloque certa quantidade de água para aquecer;
2. Quando a água estiver bem quente, adicione uma quantidade bem generosa de acetato de sódio, até que ele não se dissolva mais na água. Isso é visto quando começar a se formar um corpo de fundo. Lembrando que a solubilidade do acetato de sódio é de 76g para cada 100 ml de água em temperatura ambiente. Misture com o palito de madeira;
3. Transfira a solução obtida para o copo sem deixar o corpo de fundo ir junto;
4. Deixe em completo repouso até que a solução volte para a temperatura ambiente. Se preferir, é mais rápido colocar a solução na geladeira;
5. Agora adicione um pequeno cristal de acetato de sódio à solução e observe o que acontece;

6. Coloque a mão na parte inferior do recipiente para sentir se houve mudança na temperatura.

Resultados e Discussão:

Quando aquecemos o solvente (água) e solubilizamos o soluto (acetato de sódio), estamos preparando uma solução saturada àquela temperatura, que é acima do ponto de fusão do acetato (cerca de 54ºC). Quando a solução é esfriada, ela se torna supersaturada, pois ela tem mais soluto dissolvido do que seria normalmente possível naquela temperatura.

Mas, conforme já foi dito, essa solução é muito instável e qualquer perturbação (como uma batidinha) pode fazer com que o excesso de sal se cristalize. Assim, para que a cristalização se inicie, é preciso uma pequena ajuda, e isso foi feito colocando-se um pequeno cristal de acetato de sódio à solução. Com isso, a cristalização vai lentamente se propagando pelo recipiente a partir do cristal-semente (que é também chamado de gérmen de cristalização, porque atua como um centro de cristalização ou de germinação), formando cristais na forma de agulhas e continua até que todo o soluto em excesso se cristalize.

Isso ocorre porque esse gérmen reorganiza a rede cristalina, tornando-se sólido. Isso acontece liberando o calor latente, isto é, durante a recristalização, o sistema fornece energia ao ambiente em forma de calor, energia esta que foi acumulada durante o processo de dissolução.

Por Jennifer Fogaça
Graduada em Química