EFECTO DE LOS SOLUTOS EN EL AGUA DE JAMAICA A TEMPERATURAS DE CONGELACIÓN

Resumen
Esta practica se realizó con el fin de determinar el efecto causado por los solutos en el agua; la concentración de estos produce cambios a los puntos de fusión y de ebullición del agua. Por ello se realizaron dos pruebas, una con los solutos y agua potable, y otra mas con los solutos y agua de Jamaica concentrada en este caso los solutos utilizados fueron el cloruro de sodio y la sacarosa. En términos generales, una mol de una sustancia disuelta en 1000g de agua produce una reducción de 1.86ºC en la temperatura de congelamiento y un incremento de 0.4ºC en la ebullición.
Antecedentes

El agua es un componente esencial en cada ser vivo, cada célula esta compuesta por un 60% de agua, la que es usada para llevar a cabo reacciones importantes como son el catabolismo y anabolismo; no obstante en estas reacciones también se lleva a cabo la producción de agua.

El agua tiene propiedades diferentes de la de otros compuestos, esto la hace única; unas de las propiedades del agua son el punto de ebullición y el punto de fusión, ya que si siguiera el mismopatrón matematico que siguen compuestos similares al agua de acuerdo a sus pesos moleculares, el punto de fusión sería de -150º C y el punto de ebullición sería de -80º C. Esto es posible gracias a la presencia de puentes de hidrogeno en las moléculas del agua, lo que hacen que la energía necesaria para romper estas uniones sea mayor. El agua tiene una gran capacidad disolvente gracias nuevamente a los puentes de hidrogeno y también a la polaridad de la molécula.
En la industria alimentaria el agua es de vital importancia porque todos los alimentos necesitan agua y contienen agua. Para determinar qué efecto tienen los solutos en el agua se utilizó la ley de Raoult a cerca del descenso crioscópico, esta ley dice que al disolver una sustancia no volatil en un líquido la temperatura de solidificación de este disminuye (descenso crioscópico) y la de ebullición aumenta (ascenso ebulloscópico).
La ley cita lo siguiente
“El descenso crioscópico y el ascenso ebulloscópico son directamente proporcionales a la concentración molal”.
Esto se puede compendiar en la siguiente fórmula:

Donde:
K= constante crioscópica
c= concentración molal del disolvente
Objetivo
Se realizó un experimento con agua y diferentes solutos, para llevarlos a punto de congelación y ver el efecto deestos en el tiempo de congelación.
Material y metodología
Material usado:
- 3 vasos
- 750ml agua de Jamaica
- 13.2g de azúcar (C12H22O11)
- 13.2g de NaCl (sal común)
- Medida de leche aprox. 4.4g
Equipo:
- Refrigerador marca LG modelo GW-S482UWS
- Balanza casera
Se colocaron 250ml de agua a cada vaso, a un vaso1 solo contenía agua pura, al segundo vaso2 se agregaron 13.2g (3 medidas) de sal, y al tercer vaso3 se agregaron 13.2g (3 medidas) de azúcar.
Todos los vasos se colocaron en el congelador a una temperatura de -19ºC y se monitoreo cada diez minutos los primeros 40 min, después cada treinta minutos hasta los 190 minutos (3.1667hrs); se prosiguió a monitorearse cada 90 minutos (1.5 hr) hasta los 1335 minutos (22.25 hrs).
Calculos
PM sacarosa: 342g/mol
PM sal: 58.4g/mol
Numero de moles de sacarosa: 0.038596491mol
Numero de moles de la sal: 0.226027397mol
Mo sacarosa: 0.154385965 mol/kg
Mo sal: 0.904109589 mol/kg
K constante de crioscópica:
1.86 K (mol/kg)
Δt sacarosa: 0.287157895º C
Δt sal: 1.681643836ºC
Conclusión
Se observó que las muestras con agua natural se congelaron en menos tiempo, seguidas de las de azúcar, por último las muestras con sal son las que mas tardaron.
Anexos:
Agua de Jamaica

Tiempo
Sal
Sacarosa
Natural
0 mincompletamente liquida
completamente liquida
completamente liquida
10 min
nada
nada
nada
20 min
nada
nada
nada
30 min
nada
nada
nada
40 min
nada
nada
nada
70 min (1 hr 10 min)
nada
nada
nada
100 min (1hr 40min)
nada
empieza a formarse ligeros cristales
se formo un capa delgada en la superficie
130 min (2 hrs 10 min)
nada
se formo una ligera capa en la superficie
capa mas gruesa de hielo
160 min (2hrs 40 min)
se formo una ligera capa en la superficie
la capa empieza a engrosar mas
la capa esta mas gruesa pero el centro del vaso sigue liquido
190 min (3hrs 10 min)
ligera capa en la superficie
queda agua por congelar en el centro del vaso
que agua en el centro del vaso
280 min (4 hrs 40 min)
capa mas gruesa de hielo
queda agua por congelar en el centro del vaso
queda muy poca agua líquida dentro del vaso
370 min (6hrs 10 min)
hay agua líquida en el centro del vaso
completamente solido
completamente solido
460 min (7hrs 40 min)
hay agua líquida en el centro del vaso
completamente solido
completamente solido



Temperatura del congelador -19ºC
Vaso 1:
250ml H2O
13.2g NaCl
Vaso 2:
250ml H2O
13.2g C12H24O12
Vaso 3
250ml H2O­­
El agua se monitoreo cada diez minutos los primeros 40 min, después cada treinta minutos hasta los 190minutos (3.1667hrs); se prosiguió a monitorearse cada 90 minutos (1.5 hr) hasta los 645 minutos (10.75 hrs)
Concentración del agua de Jamaica 100g/1000ml
Cuando se añade azúcar, las moléculas de azúcar se disuelven en el agua. Hay menos moléculas de agua debido a que el azúcar disuelto sustituye a las moléculas de agua. El número de moléculas de agua captadas por el hielo durante el proceso de congelación también disminuye. Esto hace que la temperatura de congelación del agua disminuya y el proceso tarde mas tiempo. Las moléculas de azúcar eventualmente seran capturadas por el hielo, pero se necesitara mas tiempo.
Los principales componentes de la Jamaica son antocianina, glucósidos, proteínas, calcio, tiamina, carbohidratos, grasas, vitaminas A, E y C, hierro, fósforo, acido ascórbico, ceniza, caroteno, riboflavina niacina y fibra.



11.31 g
0.64 g
0.96 g
0.000014000g
0.000011000g
0.000028000g
0.000031000g
0.012000g
0.21500g
0.0014800g
0.051000g
0.037000g
0.20800g
0.0060000g