Par Kevin Beck | Mis à jour le 24 mars 2022
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Tout le monde a été témoin de la transformation d'un liquide en glace solide ou inversement. Comprendre quand ce changement de phase se produit est essentiel pour la vie de tous les jours, de la conduite sécuritaire en hiver à la cuisine et aux expériences scientifiques.
La plupart des substances existent en trois phases :solide, liquide ou gazeuse, en fonction de la température et de la pression. L'eau est unique en ce sens qu'elle peut être solide et liquide à des températures confortablement basses et qu'elle se transforme en gaz à 100°C (212°F), une température accessible à la plupart des gens. La transition du solide au liquide est appelée fusion.; l'inverse, du liquide au solide, est le gel ou solidification. Lorsqu’un liquide devient gazeux, il est bouillant , tandis que le processus inverse est la condensation . Dans de rares cas, un solide peut contourner la phase liquide et se transformer directement en gaz par sublimation. , ou un gaz peut se déposer directement sur une surface solide.
Le point de congélation d'une substance dépend de sa structure moléculaire. Par exemple, l’eau a un point de congélation relativement élevé de 0 °C parce que ses liaisons hydrogène se « verrouillent » facilement, tandis que l’alcool éthylique (CH₃CH₂OH) gèle à –114 °C (–174 °F). Lorsque différents liquides sont mélangés ou lorsqu'un solide est dissous dans un liquide, le point de congélation du mélange résultant change de manière prévisible en fonction des composants impliqués.
Dans une solution, le solide dissous est appelé le soluté. et le liquide qui le transporte est le solvant . L'ajout d'un soluté abaisse le point de congélation du solvant, un phénomène connu sous le nom de abaissement du point de congélation. , une propriété colligative classique . L'effet dépend du nombre de particules produites par le soluté, et non de son identité chimique.
Le sel de table (chlorure de sodium) se dissout dans l'eau et abaisse son point de congélation. C'est pourquoi les équipes routières épandent du sel en hiver pour faire fondre la glace. NaCl se dissocie en deux ions (Na⁺ et Cl⁻), de sorte que chaque mole de sel produit deux particules qui abaissent le point de congélation. Un soluté qui produit plus de particules par unité de formule abaisserait encore davantage le point de congélation.
Utilisez un calculateur de point de congélation en ligne pour rechercher les températures de liquides courants en Celsius, Fahrenheit et Kelvin. La comparaison des points de congélation de différentes substances peut révéler des modèles liés à leurs structures moléculaires.